Раздел 4

Тема 1. Работы подготовительного периода– 2 часа

План лекции:

1. Инженерное обеспечение строительной площадки.

2. Создание геодезической разбивочной основы.

3. Рыхление грунтов.

4. Отвод поверхностных и грунтовых вод.

5. Временное крепление боковых стенок выемок.

До начала устройства земляных работ при устройстве земляных сооружений выполняют подготовительные работы: внеплощадочные и внутриплощадочные. К внеплощадочным подготовительным работам можно отнести строительство подъездных дорог, линий связи и электропередачи, выполнение вскрышных работ на участках, отведенные под карьеры и резервы. К внутриплощадочным – восстановление и закрепление геодезической разбивочной основы; расчистку территории строительной площадки, инженерную подготовку площадки с выполнением работ по планировке; осушению и обеспечению стоков дождевых вод, устройству временных (или постоянных) дорог и коммуникационных сетей; установку временных инвентарных бытовых помещений для обогрева рабочих, приема пищи, сушки и хранения рабочей одежды, санузлов и т.п.

Подготовительным работам предшествуют организационные мероприятия на получение от заказчика – застройщика разрешительной документации на отвод земельных участков, ведение строительных работ. Строители стараются максимально использовать существующие транспортные и инженерные коммуникаций, бытовые и административные службы ча­сто размещают во временно освобождающихся помещениях, воз­водят здания, которые временно используют для нужд строи­тельства и т.д.

Весь комплекс работ, называемый земляными состоит из ос­новных, подготовительных и вспомогательных процессов.

В состав подготовительных процессов, выполняемых до начала основ­ного процесса входят:

- снятие растительного слоя;

- разбивка плановых сетей, установка временных и постоянных геодезических знаков, реперов, обносок и выносок;

- рыхление плотных грунтов для разработки их землеройными машинами.

К вспомогательным процессам, выполняемым как до, так и в процессе возведения земляных сооружений, относятся:

-водоотлив, понижение уровня грунтовых вод и создание водо­непроницаемых экранов;

-искусственное закрепление грунтов различными средствами;

-временное крепление откосов выемок и устройство постоян­ной одежды откосов насыпей и выемок.

Ограждение строительных площадок. В соответствии с норма­тивными требованиями территории строительных площадок в населенных местах обносятся ограждениями. В местах массового прохода людей ограждения должны быть оборудованы защитными козырьками. В качестве ограждений обычно используют дере­вянные, железобетонные или стальные сетчатые заборы.

Деревянные заборы рекомендуется собирать из инвентарных щи­тов на стойках, устанавливаемых на грунт или бетонные блоки.

Железобетонные заборы представляют собой тонкослойные па­нели, закрепляемые нижней частью в железобетонных стаканах, в верхней – путем спарки закладных деталей с аналогичными элементами соседних панелей.

Стальные заборы собираются из сеток с обрамлением из сталь­ных уголков. Такие сетчатые рамы устанавливаются на бетонные блоки и соединяются между собой болтами.

Инвентарные сетчатые заборы стали в последнее время основ­ным видом ограждений строительных площадок. Они отличаются долговечностью, небольшой собственной массой.

Расчистка площадки. При подготовке строительных площадок строительные организации обязаны по мере возможности сохра­нять сложившееся природное состояние почвы и срезать расти­тельный слой лишь в местах непосредственного расположения строящихся зданий и сооружений.

При необходимости планировки всей площадки (например, территории строящегося завода) составляется проект вертикаль­ной планировки и схемы перемещения земляных масс, руковод­ствуясь которыми грунты выемок могут одновременно с разработкой перемещаться и укладываться в тело планировочных насыпей.

Грунты планировочной выемки, оставляемые для обратной засыпки «пазух» подземных частей сооружений, резервируются в специально отведенных местах (буртах), где хранятся до последу­ющего использования по назначению. В тех случаях, когда разра­батывается отдельный котлован или траншея, грунт, требующийся для обратной засыпки, укладывается во временный отвал вблизи бровки выемки, а избыточный грунт отвозится к месту укладки.

В соответствии с проектом подготовительных работ часть зеле­ных насаждений на строительной площадке защищают от повреж­дений и пересаживают на новые места. Деревья и кустарники, не подлежащие вырубке и пересадке, огораживают, а остальные сва­ливают тракторами или спиливают, толстые корни подрезают рыхлителями или бульдозерами, после чего пни корчуют с помо­щью тракторных лебедок.

Деревья диаметром до 25 см валят бульдозерами, кустарник срезают тракторами-кусторезами. Для раздробления крупных кам­ней и расщепления больших пней иногда используют подрывные методы.

Снятый при планировке плодородный слой почвы используют в местах озеленения или отвозят в другие места для рекультива­ции земли. Комплекс работ по снятию, транспортированию и на­несению плодородного слоя почвы на малопродуктивные угодья в целях их улучшения носит название «землевание».

Мощность снимаемых плодородных и потенциально плодород­ных слоев устанавливается на основе оценки плодородия отдель­ных горизонтов почв. Обычно, если толщина плодородного слоя превышает 10 см, производится его снятие.

При планировке участков, используемых в дальнейшем под
скверы или для зеленых насаждений, почвенный покров сохраняют­.

Деревянные строения при сносе разбирают на элементы в це­лях дальнейшего использования пригодной древесины. При раз­борке каждый элемент должен быть предварительно раскреплен и занимать устойчивое положение. Металлические конструкции при разборке раскрепляют, а затем разрезают кислородными резака­ми. Железобетонные строения разбирают в соответствии со схе­мой сноса. В конструкциях предварительно оголяют арматуру, рас­крепляют полученные отдельные блоки, режут арматуру и обла­мывают блоки. Наибольшая масса такого блока не должна превы­шать половины грузоподъемности крана при наибольшем вылете крюка.

Последовательность сноса строений принимается обратной последовательности монтажа. Сборные железобетонные конструк­ции, не поддающиеся поэлементному разделению, разрушают как монолитные. При разработке желательно использовать экскавато­ры с различными эффективным навесным оборудованием: ковшом, гидравлическим молотом; шар-бабой; разламывателем; гидроножницами. Например, оборудование «ножницы» на базе экскаватора КАТО НД 1500 GYS обладает усилием резания 2649- 10^-3 Н.

Разбивка зданий и сооружений. На стадии подготовительных работ, выноса в натуру осей и отметок возводимых сооружений создается геодезическая плановая и высотная основа. В период стро­ительства геодезическая опорная сеть используется для непосред­ственного обслуживания СМР, наблюдения за деформациями зда­ний и сооружений и других работ, связанных с обеспечением то­чности возведения зданий.

Вид опорной геодезической сети выбирают с учетом местных условий. На местности со «спокойным» рельефом рекомендуется использовать сети в виде строительной сетки и красных линий (рисунок 1). В качестве высотного обоснования чаше всего исполь­зуется строительная сетка, в которой совмещены пункты плано­вой и нивелирной разбивочных сетей.

Поэтому строительная сетка со сторонами 50...200 м, привя­занная к государственной системе координат, является наиболее распространенным видом опорной геодезической сети. Опорные точки строительной сетки следует увязывать с генеральным пла­ном строительной площадки. Возводимые здания рекомендуется располагать внутри фигур сетки.

Линии сетки желательно располагать параллельно основным осям возводимых зданий. Точки сетки должны быть расположены по возможности ближе к объектам, разбивка которых требует по­вышенной точности. Вершины сетки следует размешать гак, что­бы они сохранились на весь период строительства.

Кроме строительной сетки фиксируется расположение разбивочной сети (внешней и внутренней) здания, которая определяет по­ложение главных, основных и детальных осей здания (рисунок 1).

Главные оси – две перпендикулярные линии, располагающи­еся в плане симметрично по отношению ко всей фигуре. Основные оси определяют контур здания в плане. Детальные оси определяют плановое положение отдельных элементов конструкции.

Значительную часть точек, координаты которых определены при геодезических измерениях, обозначают на местности подзем­ными или наружными геодезическими знаками.

Для закрепления детальных осей и второстепенных точек мож­но применять металлические костыли, обрезки труб и арматуры, дюбели, деревянные колья и др. Места закладки геодезических знаков указываются на стройгенплане ПОС.

До начала выполнения земляных работ осуществляют перенос проекта в натуру. Основой для разбивочных работ служит внешняя разбивочная сеть здания. При переносе положения точек проекта на натуру применяют способы прямоугольных и полярных коор­динат (рисунок 1) или засечек.

Способ прямоугольных координат применяют при наличии на строительной площадке строительной сетки или ранее возведен­ных зданий. Например, чтобы вынести на местность в натуру АБ (рисунок 1, а) из точек 5 и 7 откладываются отрезки a и b, а затем под прямым углом отрезка c и d.

Способ полярных координат используют при наличии доста­точно густой опорной сети, сложной ситуации и значительной рассредоточенности проектных точек. Способ засечек целесооб­разно применять, когда от опорных точек до проектных невоз­можно измерить расстояние из-за существенных препятствий.

В зависимости от взаимного расположения проектных и опорных точек, заданной точности разбивки и степени сложности зда­ний или сооружений, эти способы целесообразно комбинировать.

Для закрепления на местности осей зданий и сооружений на расстоянии 3-4 м от кромки котлована (траншеи) устанавлива­ют сплошную, угловую или створную обноску (рисунок 2). Она уст­раивается на высоте 1,0... 1,2 м от земли и может быть неинвентарной и инвентарной.

а – прямоугольных координат; б – полярных координат

Рисунок 1 – Перенесение в натуру точек здания способом

На обноску переносят отметки положения осей, фиксируют их гвоздями и натягивают осевую проволоку. Места пересечения про­волок соответствуют точкам пересечения осей.

Вынесенные на обноску оси после отрывки выемки утрачива­ются, поэтому на местности основные оси зданий фиксируют створными знаками (выносками), которые закрепляют в малодо­ступных местах кольями или металлическими штырями.

При разбивке траншей под инженерные сети в натуру выносят характерные точки трассы, привязывая их к опорным геодезиче­ским пунктам и закрепляя обносками и выносками. Исполнитель­ную схему выполняют до засыпки траншей.

Рыхление грунтов. Землеройные и землеройно-транспортные машины могут разрабатывать лишь грунты определенных групп, например, одноковшовые экскаваторы в состоянии без предварительной подготовки разрабатывать грунты I... IV групп, бульдозеры — I... Ш. скреперы — I...II и т.д. Тяжелые и мерзлые грунты, а также грунты с примесями перед разработкой необхо­димо предварительно разрыхлить взрывным или механическим способом.

Взрывание применяют, используя взрывчатые вещества и сред­ства взрывания. Можно ВВ укладывать на поверхность грунта (на­ружные заряды), но в большинстве случаев в грунте пробуривают отверстия – шпуры или нарезают щели, в которые закладывают заряды ВВ.

В качестве ВВ используют вещества, способные под воздействием удара или искры с большой скоростью изменять свое физическое состояние, образуя сильно сжатые газы и выделяя энергию, спо­собную выполнять механическую работу.

По скорости взрывания ВВ подразделяются на инициирующие, бризантные и метательные; по агрегатному состоянию — на по­рошкообразные, прессованные и литые; но форме заряда – на сосредоточенные, плоские и удлиненные. Взрывание ВВ может производиться огневым или электрическим способом, а также с помощью детонирующего шнура.

Инициирующие ВВ (гремучая ртуть и др.) отличаются чрезвы­чайной чувствительностью к огню, удару, трению и по этой при­чине используются во взрывателях, детонирующих шнурах и т.п. Бризантные ВВ (тротил, аммонит и др.) имеют высокую ско­рость взрывчатого разложения, но сравнительно небольшую чув­ствительность к ударам, искрам и трению, сравнительно безопа­сны в работе и достаточно широко распространены в строитель­стве в качестве зарядов.

Метательные ВВ (порох) имеют невысокую скорость взрывча­того разложения, и для рыхления грунтов применяются крайне редко.

К средствам взрывания относят приспособления для возбуж­дения взрыва: капсюли-детонаторы и электродетонаторы, огне­проводные и детонирующие шнуры, а также источники и проводники электрического тока: взрывные машинки, электрические батареи и аккумуляторы, электроосветительные сети и др.

а, б – с помощью неинвентарной и инвентарной обноски; в – инвентарными скобами; 1, 5, 8 – сплошная, угловая, створная обноски; 2 – осевая проволока; 3 – отвес; 4 – причалка; 6 – выноски; 7 – инвентарная скоба

Рисунок 2 – Разбивка и закрепление осей

Подготовленный к взрыванию заряд называется горном. В зави­симости от расположения горна и эффекта взрыва различают за­ряды на выброс, на рыхление и на образование камуфлета — по­лости внутри тела грунта.

При рыхлении грунта взрывами необходимо так рассчитать мощность зарядов, места и глубину их расположения, чтобы из­бежать возможности образования камуфлетов и выбросов земли. Шпуровые заряды в плане размещают по рядовой или шахмат­ной схеме. Одиночные шпуровые заряды применяют для дробле­ния камней (негабаритов), обычно составляющих 8... 15 % от взор­ванного объема, а также для корчевки пней. После закладки ВВ верхнюю часть шпура заполняют забойкой – песчано-глинистой смесью, а затем песком или буровой мелочью.

Для образования выемок большого размера вместо шпуровых используют скважинные заряды, отличающиеся от шпуровых толь­ко тем, что для размещения зарядов выбуривают скважины боль­шего диаметра и глубины, чем шпуры.

При взрывании скважинных зарядов может быть применена схема взрывания «Вертикальный вруб», по которой в поперечном направлении располагают пять рядов скважинных зарядов. Через 0,025 с после взрыва центрального ряда зарядов взрываются заря­ды средних рядов, а через 0,05 с – крайних рядов.

При рыхлении грунтов на больших площадях могут заклады­ваться щелевые заряды. Используя щели в качестве дополнительных плоскостей скольжения, можно значительно уве­личить производительность груда и снизить расход ВВ.

Щели нарезаются буровыми или дискофрезерными машинами на глубину (0,9..,0,95)Н, из трех щелей заряжается только сред­няя, крайние и промежуточные щели служит для компенсации сдвига грунта во время взрыва и для снижения сейсмического эффекта взрыва. При взрывании грунт дробится, не повреждая стенок выемки.

Взрывные работы выполняются на участках, расположенных вдали от жилых и промышленных зданий при глубине разрыхле­ния грунта не менее 1 м. Каждый участок разделяется на три зах­ватки, на которых в последовательном порядке выполняются: под­готовка захватки к взрыванию, взрывание и экскавация взорван­ного грунта.

Перед началом взрывных работ должна быть установлена пло­щадь опасной зоны. Для укрытия взрывников, проводящих взры­вы, технического персонала, присутствующего при этом, и для установки рубильника или взрывной машинки при электровзрывании устраиваются специальные блиндажи-убежища.

Сигналы о предстоящем взрыве подаются звуковые с помощью сирены, колокола и световые – днем красными флажками, а ночью – фонарями с красным светом.

Обнаруженные невзорвавшиеся заряды ВВ (отказы) необходи­мо ликвидировать до проведения каких-либо других работ в забое. Ликвидация отказов в шнурах производится взрыванием заряда ВВ в новом шпуре, пробуренном рядом и параллельно отказавше­му шпуру на расстоянии не менее 30 см.

После ликвидации отказов, если таковые имели место, лицо надзора обязано тщательно осмотреть забой для выявления воз­можных обвалов, и только после устранения их допускаются ра­бочие для разборки взорванной породы.

Механическое рыхление осуществляют за счет динамического или статического воздействия на слои грунта толщиной до 1 м. К дина­мическому воздействию прибегают при необходимости рыхления мерзлых и других высокопрочных грунтов. Различают рыхление раскалыванием и сколом.

Рыхление раскалыванием на глубину 0,5... 0.7 м обычно осу­ществляют экскаватором с навесным молотом свободного падения. Для этого клин-молот подвешивают к стреле драглайна (рисунок 3 а).

Стрелу устанавливают под углом не менее 60°, что обеспечива­ет достаточную высоту падения молота. При применении молотов свободного падения из-за динамической перегрузки быстро изна­шиваются трос, тележка и отдельные узлы машины: кроме того, от ударного воздействия на грунт колебания его могут вредно воздействовать, па расположенные вблизи сооружения.

Рыхление сколом применяют при глубине рыхления более 1,0 м, Дизель-молот является навесным оборудованием к экскава­тору (рисунок 3 б, в), трактору-погрузчику и трактору.

Рыхлить прочный грунт дизель-молотом можно по двум технологическим­ схемам. По первой схеме дизель-молот рыхлит слой,
двигаясь зигзагом по точкам, расположенным в шахматном порядке с шагом 0,8 м. При этом сферы дробления от каждой
рабочей стоянки сливаются между собой, образуя сплошной разрыхленный слой, подготовленный для последующей разработки. Вторая схема требует предварительной подготовки открытой стенки
забоя, разрабатываемого экскаватором; после этого дизель-молот
устанавливают на расстоянии примерно 1 м от бровки забоя и
наносят им удары по одному месту до тех пор, пока не произойдет­
скол глыбы прочного грунта. Затем дизель-молот перемещается­
вдоль бровки, повторяя эту операцию.

а – молотом свободного падения; б, в – дизель-молотом и гидромолотом; г, д – рaзработка грунта на глубину 1-го и 2-го ярусов; 1 – молот; 2 – экскаватор; 3 – разрыхляемый слой грунта; 4 – направляющая штанга; 5 – дизель- молот; 6 – гидромолот; 7 – отбойный молоток

Рисунок 3 – Рыхление грунта динамическим воздействием

Ударные рыхлители хорошо работают в условиях, когда для грунта характерны не пластичные, а хрупкие деформации, спо­собствующие его раскалыванию под действием удара.

При небольших и рассредоточенных объемах работ иногда для рыхления грунта применяют бурильные (отбойные) молотки, подключаемые к компрессорам, способным обеспечивать подачу 1 м³ сжатого воздуха в минуту на молоток. Рабочие рыхлят грунт ярусами толщиной 1,0 м (рисунок 3 г, д).

Статическое воздействие основано на создании в грунте режу­щего усилия. Для этого применяют специальное оборудование, у которого режущее усилие ножа создается за счет тягового усилия экскаватора или трактора-тягача. Чаше используются тракторы, которые могут производить послойную проходку грунта на боль­ших площадях на глубину 0,3...0,4 м с помощью плугов.

В противоположность ударным, статические рыхлители хорошо работают в условиях, когда пластические деформации в грунте значительны, а его механическая прочность понижена. Рыхлители такого типа могут быть прицепными и навесными – на заднем мосту трактора. Очень часто их используют (агрегируют) совместно с бульдозером, который может в этом случае попеременно рыхлить и разрабатывать грунт (при поднятом рыхлителе).

В зависимости от мощности двигателя и механических свойств грунта, число зубьев такого бульдозерно-рыхлительного агрегата колеблется от 1 до 5, причем чаще всего пользуются одним зубом. Рыхлят грунт параллельными (примерно через 0,5 м) проходками с последующими поперечными проходками.

Для повышения производительности бульдозерно-рыхлительных агрегатов предлагается придерживаться следующих рекомен­даций:

- рыхление по возможности производить под уклон;

- при уборке разрыхленной породы для улучшения условий ра­боты оставлять слой неубранной породы толщиной 5...7 см;

- при рыхлении мерзлых грунтов удалять снежный покров.

Осушение площадки и рабочих мест.Отвод поверхностных вод (верховодки) обычно осуществляют за счет устройства водоот­водных канав или обваловывания с нагорной части площадки (рисунок 4 а).

При значительном притоке грунтовых вод устраивают откры­тые или закрытые дренажи. Открытые дренажи представляют со­бой канавы, на дно которых укладываются слои фильтрующего материала: крупнозернистого песка, щебня или гравия. Закрытые дренажи (рисунок 4 б, в) – это траншеи, разрабатываемые ниже уровня сезонного промерзания грунта и засыпаемые послойно фильтрующими материалами. По дну дренажа можно укладывать перфорированную трубу для отвода воды.

а – обвалования площадки; б – обычного дренажа; в – дренажа с перфориро­ванной трубой; i — уклон; 1 – земляное обвалование; 2 – водоотводная канава; 3 – котлован; 4 – строительная площадка; 5 – местный грунт; 6 – дренирую­щий материал; 7, 8 – соответственно мелко- и крупнозернистый песок; 9 – гравий; 10 – перфорированная (с отверстиями) труба; 11 – уплотнительный слой.

Рисунок 4 – Отвод поверхностных вод

Для защиты от притока воды могут использоваться стенки из замороженного грунта или противофильтрационные экраны.

Искусственное замораживание осуществляют с по­мощью охлажденного до отрицательной температуры раствора со­лей (хлористый кальций и др.). Для этого в пробуренные скважины опускают замораживающие колонки, состоящие из двух труб: внут­ренней и наружной с закрытым торцом. Между этими трубами про­пускают солевой раствор (хладагент), охлажденный ниже требуемой температуры грунта. Грунт возле стенок наружной трубы замерзает и, постепенно увеличиваясь в диаметре, образует ледяную завесу.

Тиксотропный противофильтрационный экран может быть устроен после забивки шпунта из металлических или деревянных пластин. Затем, отдельные шпунтины-инъекторы по­степенно извлекают, а на их место нагнетают раствор бентонито­вой глины, обладающий водоотталкивающими свойствами.

Суспензия бентонитовой глины может нагнетаться в щели, прорезаемые специальными машинами – барами или подаваться через скважины под большим давлением с помощью водовоздушной струи. Суспензия размывает щель в грунте и заполняет ее.

Грунтобетонные стенки устраиваются так. В грунт погружают буровые штанги с режущими и перемешивающими лопастями, через них нагнетается водоцементная суспензия. При обратном подъеме штанг с вращением лопасти раскрываются, грунт перемешивается с суспензией и в дальнейшем затвердева­ет, образуя противофильтрационную завесу.

При разработке выемок может применяться открытый отлив или искусственное понижение уровня грунтовых вод.

Осушение выемки открытым водоотливом применяется при небольшом притоке воды и заключается в том, что подошве вы­емки придается небольшой уклон (рисунок 5) к огороженному при­ямку (зумпфу) размерами lxlxl м. Воду из приямков откачивают насосами: поршневыми при небольшом притоке воды; центро­бежными для чистой воды; диафрагмовыми для загрязненной воды.

Откачанная из зумпф-колодца вода отводится по трубам или лоткам. При большом притоке воды стенки котлованов крепят.

Несмотря на простоту и экономичность открытого водоотли­ва, проведение работ при этом способе может быть осложнено постоянным присутствием воды и возможным нарушением струк­туры грунта стенок. Поэтому часто приходится использовать ис­кусственное понижение уровня грунтовых вод с помощью игло­фильтров (рисунок 6), погружаемых в грунт по периметру котлована.

1 – зумф-колодец; 2 – рукав; 3 – насос; 4 – лоток

Рисунок 5 – Открытый водоотлив

В легких иглофильтровых установках (ЛИУ) вода откачивается через одну трубу обычными методами, в эжекторных иглофильт­ровых установках (ЭИУ) каждый иглофильтр состоит из двух труб, вода, наоборот, закачивается и, проходя по специальному при­способлению – эжектору, создает разряжение воздуха (рисунок 6 в, д).

Эжекторными иглофильтрами уровень грунтовых вод (депрессионная кривая) может быть понижен до 18 м, легкими – до 5 м. Поэтому легкие иглофильтры иногда ставят в два и три яруса.

В грунтах с низким коэффициентом фильтрации можно ис­пользовать явление электроосмоса, для чего необходимо на рас­стоянии 0,5... 1,0 м от иглофильтров забить металлические стерж­ни или трубы и подключить их к положительному полюсу исто­чника постоянного тока (аноду), а иглофильтры — к отрицатель­ному (катоду). От анода к катоду начинает идти направленный ток, под действием которого в грунте перемещается вода (рисунок 6 г).

При необходимости понижения грунтовых вод на 20 м и более могут применяться колодцы с артезианскими насосами.

а – котлован с легкими иглофильтрами в один ярус; б – то же. в два яруса; в, д – эжекторная иглофильтровая установка и фильтровое звено; г – схема электроосушения; 1 – рабочий насос; 2 – водоотводный коллектор; 3 – иглофильтр: 4 – уровень грунтовых вод после осушения; 5 – низконапорный насос; 6 – стальной стержень (анод); 7 – фильтровое звено; 8 – труба наружная; 9 – труба внутренняя с эжекторным устройством; 10 – вакуум; УГВ – уровень грун­товых вод; 11 – шаровой клапан

Рисунок 6 – Схемы иглофильтровых установок

Временное крепление боковых стенок выемок. Обычно при воз­ведении земляных сооружений их боковые стенки устраивают та­ким образом, чтобы угол откоса был меньше угла естественного откоса. Однако очень часто, особенно в городских условиях, уст­роить откосы невозможно. Кроме того, при намокании, даже при правильно выполненных откосах верхняя часть выемки может об­рушиться. Такие случаи происходят из-за того, что при намока­нии грунта его угол естественного откоса может резко изменить­ся (например, у глины с 45 до 15°, у суглинка с 50 до 20° и т.д.).

В таких условиях необходимо наряду с ограничением притока воды укреплять стенки земляных сооружений (рисунок 7).

В зависимости от вида и состояния грунта допускается отры­вать временные выемки с вертикальными стенками без крепле­ния на глубину не более:

1 м – в насыпных, песчаных и крупнообломочных грунтах;

1,25 м – в супесях;

1,5 м – в суглинках и глинах.

При большей глубине во избежание обрушения вертикальные стенки выемок следует укреплять. Установка креплений также обязательна при влажных грунтах и наличии грунтовых вод, так как даже пологие откосы могут сползти из-за разжиженности грунта.

Временные крепления должны быть прочными и устойчивы­ми, надежно воспринимать давление грунта и нагрузки от скла­дируемых возле бровки материалов и машин без деформаций, легко собираться и разбираться, не стеснять рабочие места и обеспечи­вать безопасное ведение строительных процессов.

Конструкции креплений включают в себя забирку из досок или щитов и удерживающих их упоров. Элементы забирки могут уста­навливаться горизонтально или вертикально, с просветами (прозорами) или плотно друг к другу.

а в г б е ж

а – схема обрушения верхней части откоса при намокании; б – инвентарные трубчатые распорные рамы; в – шпунтовое: г – консольное; д – консольно-распорное; е – распорное; ж – подкосное; 1 – анкерная свая; 2 – оттяжка; 3 – маячная свая; 4 – направляющая свая; 5 – шпунтовое ограждение; 6 – шиш (доски); 7 – стойки распорной рамы; 8 – распорка

Рисунок 7 – Крепление грунта от обрушения

В трудных гидрогеологических условиях могут устраиваться сплошные забивные ограждения из деревянного или металлического шпунта.

В зависимости от способа удержания забирки в рабочем поло­жений чаше применяют следующие типы креплений (рисунок 7, б – ж): распорное, шпунтовое, консольное, консольно-распорное, распорное, подкосное.

Распорное (рамное) крепление – наиболее простое, при­меняется при устройстве траншей глубиной до 4 м в сухих или маловлажных грунтах. Оно состоит из стоек, досок или щитов и распорок, прижимающих доски или щиты к стенкам траншеи.

Наиболее эффективны инвентарные распорные рамы благода­ря их малой массе и легкости монтажа. На необходимую ширину их устанавливают поворотом муфт с винтовой нарезкой.

При отрывке траншей распорные крепления устанавливают экскаватором непосредственно при отрывке выемки. Экскаватор устанавливает блоки и по мере углубления траншеи придавливает ковшом их верхние торцы.

Крепление консольного типа состоит из стоек, заземленных в грунте глубже дна выемки. Они служат опорами для щитов, не­посредственно воспринимающих давление грунта. Крепление кон­сольного типа целесообразно при глубине выемки до 5 м.

В траншеях значительной глубины используют консольно-распорное крепление, отличающееся от консольного тем, что между стойками в верхней их части устанавливают распорки, или консольно-анкерное (безраспорное), когда на значитель­ном расстоянии от бровки на глубине около 3 м забивают якоря, к которым растяжками прикрепляют верхние концы консольных стоек.

Подкосные крепления применяют при отрывке котло­ванов значительных размеров в плане. Они состоят из щитов или досок, прижатых стойками и раскрепленными подкосами и упо­рами. Такие крепления применяют редко, так как они стесняют работы внутри котлована.

Раздел 4

Тема 1. Строительные грузы и их транспортировка– 2 часа

План лекции:

1. Назначение строительных грузов и их классификация

2. Виды транспортных средств, применяемые в строительстве

3. Приемы и средства механизации выполнения погрузочно-разгрузочных работ

Классификация строительных грузов и видов транспорта

При возведении любого здания или сооружения выполняют опре­деленные транспортные и погрузочно-разгрузочные работы, связанные с доставкой от мест изготовления на строительную площадку материа­лов, полуфабрикатов и изделий. Доставка этих материалов является комплексным процессом, включающим погрузку, транспортировку, разгрузку и складирование. Для возведения конструкций одноэтажного промышленного здания доставляют до 150 кг конструкций на 1 м³ объема здания, для жилого полносборного – 250 кг, кирпичного – 500 кг. В стоимости некоторых строительных материалов транспортные расходы иногда превышают затраты по добыче или изготовлению. Стоимость транспортировки 1 т горного песка в 5 раз превышает за­траты на разработку.

Доставляемые для возведения сооружения элементы именуют строительными грузами. Многообразные строительные грузы клас­сифицируют по их физическим и геометрическим характеристикам на 9 видов:

· сыпучие – песок, щебень, гравий, грунты, строительный мусор;

· порошкообразные – цемент, известь, гипс, мел;

· тестообразные – бетонная смесь, раствор, известковое тесто;

· мелкоштучные – кирпич, мелкие блоки, бутовый камень, асфальт в плитках, бидоны с краской, грузы в ящиках и мешках;

· штучные – оконные и дверные блоки, железобетонные панели и плиты;

· длинномерные – железобетонные и стальные колонны, фермы, тру­бы, лесоматериалы;

· крупнообъемные – санитарно-технические кабины, блок-комнаты, блоки лифтовых шахт, крупногабаритные контейнеры;

· жидкие – бензин, керосин, смазочные материалы;

· тяжеловесные – железобетонные элементы значительной массы, технологическое оборудование, строительные машины, доставляемые на строительную площадку на транспортных средствах.

Исходя из разнообразия строительных грузов, их геометрических параметров и физических характеристик в строительстве, нашли при­менение самые разнообразные средства транспортирования разнород­ных грузов, разработаны соответствующие средства их погрузки и раз­грузки.

Транспортирование строительных грузов

Доставку грузов осуществляют различными видами транспорта. Транспортными называют процессы по перемещению строитель­ных материалов, полуфабрикатов и готовых изделий от места их до­бычи, изготовления или погрузки до объектов строительства, вы­полняемые с помощью различных средств транспорта. Транспорти­ровку строительных грузов осуществляют вертикальным и горизон­тальным транспортом. Вертикальный транспорт предназначен для выполнения погрузочных работ на заводах-поставщиках строитель­ных конструкций, разгрузочных работ при приемке поступивших на строительную площадку материалов и изделий, при транспорти­ровании грузов по вертикали с земли к месту производства работ. Горизонтальным транспортом строительные грузы перевозят от места их получения до объектов строительства и непосредственно на самих объектах, если возводят не отдельное здание, а целый строительный комплекс.

По отношению к строительной площадке горизонтальный транспорт подразделяют на внешний и объектный. Внешним транспортом строительные конструкции, материалы, технологическое оборудова­ние поступает на строительную площадку с заводов-поставщиков, карьеров, центральных складов или со своих производственных пред­приятий к строящимся объектам. Объектный транспорт предназна­чен для перемещения строительных грузов в пределах строительной площадки.

В строительстве перевозку грузов осуществляют всеми видами современного транспорта.

Автомобильным транспортом осуществляют около 80% всех перевозок строительных грузов. Достоинства автомобилей — большая скорость, высокая маневренность, способность передвигаться по кривым участкам с малым радиусом закругления, преодолевать крутые подъе­мы дорог, возможность доставлять разнообразные грузы непосредст­венно к объекту строительства. Этот вид транспорта получил наиболее широкое применение в условиях жилищного строительства.

Тракторный транспорт используют для перемещения, в основном, тяжелых грузов по плохим дорогам и в условиях бездорожья. Недостатки –ограниченная возможность использования в городских условиях и при значительных расстояниях перевозки вследствие малых скоростей передвижения.

Железнодорожный транспорт обслуживает 13...18% общего количества перевозок строительных грузов и является в основном внешним транспортом для перевозки на большие расстояния. Железнодорожный транспорт требует больших первоначальных затрат, однако при крупных объемах строительно-монтажных работ и при поступлении основных грузов по рельсовым путям эти затраты в процессе эксплуатации быстро окупаются.

Водный транспорт – наиболее дешевый вид транспорта, особенно при перевозках на значительные расстояния и обслуживает до 5 % пе­ревозок грузов на строительные площадки. Один из главных недостатков – сезонность использования.

Воздушный транспорт используют для доставки грузов в трудно­доступные места большегрузными самолетами и монтажа отдельных конструкций и даже сооружений вертолетами и специальными дирижаблями.

Специальный транспорт – подвесные канатные дороги, трубопроводный транспорт, пневмотранспорт, гидротранспорт, транспорт с помощью звеньевых ленточных транспортеров. Эти виды транспорта применяют, в основном, при сильно пересеченной местности и при наличии водных преград.

К специальным видам транспорта можно отнести транспортные средства технологического назначения, в которых совмещены процессы транспортирования с технологической переработкой этого строительного груза. К таким транспортным средствам относят автобетоносмесители, в которых одновременно выполняются процессы приготовления и транспортирования на строительную площадку бетонной смеси, автобетононасосы – совмещают транспортировку смеси на значи­тельное расстояние и ее укладку, автобетоновозы – перемещение и перемешивание смеси. Транспортные средства технологического назначения перспективны и в современном строительстве уже играют существенную роль.

Обоснование выбора средств транспорта

Значительный удельный вес транспортных процессов при огром­ной номенклатуре доставляемых строительных грузов требует выбора оптимальных транспортных средств, направления грузопотоков, комплексной механизации погрузки и разгрузки, сокращения и ликвидации перегрузок, сокращения дальности перевозок. Выбор транспортных средств зависит от многих факторов:

· вида перевозимого груза – штучные, сыпучие или жидкие материа­лы;

· размеров и массы конструкций и деталей — длинномерные, пло­ские, тонкостенные элементы;

· способа транспортирования – в горизонтальном, вертикальном или наклонном положении;

· габаритов пространственных элементов;

· дальности транспортирования груза;

· допустимой скорости транспортирования груза;

· способа разгрузки привезенного груза;

· вида дороги, ее состояния и величины продольного уклона;

· температуры перевозимого материала и наружного воздуха;

· условий транспортирования - открытым или закрытым способом.

Если исходя из этих факторов, рассматривать автомобильный транспорт, то выбирают тип автомобиля, тягача, прицепа или полу­прицепа.

В общем виде обоснование выбора транспортирования грузов включает первоначальное определение типа транспорта для наиболее эффективной доставки на данную строительную площадку с учетом расположения основных поставщиков, а на втором этапе из этого типа выбирают самые целесообразные виды транспорта.

Основные критерии, по которым оценивают транспортные средства в строительстве, можно разделить на три группы:

· технические – грузоподъемность, проходимость, маневренность, габариты, осевые нагрузки, приспособленность к погрузочно-разгрузочным операциям;

· технологические – обеспечение сохранности грузов, сторона разгрузки;

· экономические – себестоимость доставки.

Автомобильный транспорт целесообразно использовать при доставке всех грузов на расстояниях до 200 км (за рубежом используют и при транспортировке на большие расстояния), в труднодоступных районах, при наличии грузов, негабаритных для железнодорожного транспорта. В сельской местности автомобильный транспорт и тракторы доставляют грузы практически на любые расстояния. Железнодорожный транспорт рационален при тяжелых грузах и оборудовании, при сосредоточенном строительстве крупных объектов. Речной транс­порт удобен для использования при сосредоточенном строительстве в районах, непосредственно примыкающих к акватории рек и имеющих специальное портовое оборудование.

Воздушный транспорт используют в исключительных случаях для транспортировки и монтажа отдельных уникальных конструкций, если доставка и использование другого монтажного оборудования неэффективны по экономическим и временным факторам. В основном этот вид транспорта применим в труднодоступных районах Сибири и Крайнего Севера для объектов, не имеющих собственной производственной базы, водных и наземных путей коммуникаций, или в периоды, когда другие виды транспорта невозможно использовать по климатическим условиям.

Смешанные способы доставки грузов применяют, когда в определенных регионах технически невозможно организовать движение некоторых видов транспорта из-за отсутствия железных или автомобильных дорог, наличия водных преград или если доставка смешанным способом даже с учетом дополнительных перегрузок грузов оказывается экономически выгодной.

Безрельсовый транспорт. Подвижной состав автомобильного транспорта

Основными видами безрельсового транспорта являются автомобильный и тракторный. Достоинства безрельсового транспорта – относительно небольшие капитальные вложения, незначительные расходы на погрузочно-разгрузочных работах, возможность доставлять строительные грузы к местам их использования и в необходимое время. Автомобили могут перемещаться по дорогам с большими продольными уклонами и малыми радиусами поворота.

Существуют два вида автомобильного транспорта. В первом – двигатель совмещен с бункером перемещения груза – кузовом, во втором – двигатель отделен от кузова, в результате получаются тягачи с прицепами и полуприцепами. По второму принципу устроен и тракторный транспорт.

По назначению средства автомобильного транспорта классифицируют на две группы: автомобили общетранспортного назначения (грузовые бортовые машины, самосвалы, автопоезда в составе автомобиля и прицепов) и специализированные автотранспортные средства.

Автомобили бортовые или общего назначения применяют для перевозки разнообразных строительных грузов – кирпича, сборных железобетонных конструкций, пакетированных материалов, продукции деревообрабатывающих предприятий. Для более полного использования тяговой мощности двигателя часто применяют дополнительно прицепы одноосные, двухосные, полуприцепы и автопоезда, состоящие из седельного тягача и навешиваемых на его седельно-сцепное устройство специализированных полуприцепов. Находят широкое распространение бортовые автомобили повышенной проходимости, имеющие две или три ведущие оси.

а – автосамосвал; б – автопоезд с самосвальными прицепами; в – автомобиль с увеличенной вместимостью кузова; г – авторастворовоз; д – автобетоновоз; е – битумовоз; ж – бортовой автомобиль для доставки кирпича; з – плитовоз; и – балковоз; к – панелевоз; л – фермовоз; м – сантех- кабиновоз

Рисунок 1 – Автотранспортные средства для доставки строительных грузов

Автомобили-самосвалы используют для перевозки сыпучих строительных грузов, грунтов, строительного мусора. Достоинства самосвалов – механическая разгрузка перевозимого груза. Самосвалы по типу кузова подразделяют на универсальные и специальные, предназначенные для перевозки только одного вида груза. По направлению разгрузки самосвалы бывают трех типов – с разгрузкой назад, боковой на одну или две стороны, с разгрузкой на три стороны. Нашли применение автопоезда с самосвальными прицепами и землевозы. Материалы, имеющие малую плотность подобно керамзиту, в целях полного использования грузоподъемности транспортируют на специальных автомобилях с увеличенной вместимостью кузова до 40 м³. Только в исключительных случаях раствор и бетонную смесь транспортируют автосамосвалами, что неэффективно из-за возможного расслоения смеси, подверженности перевозимого груза внешним атмосферным воздействиям и потерям в пути цементного (известкового) молока, вытекающего из заднего борта.

За последние годы парк самосвалов полностью обновился. Кременчугский автозавод выпускает трехосные самосвалы КрАЗ-6510 с 8-кубовым кузовом с задней разгрузкой грузоподъемностью 13,5 т, КрАЗ-65055 с 10-кубовым кузовом на 16 т, КрАЗ-65032 полноприводной модификации грузоподъемностью 15 т. Минский автозавод также освоил трехосные самосвалы. Модель МАЗ-5516 перевозит 16 т в кузове ковшового типа объемом 10,5 м³. Полноприводной самосвал МАЗ-55165 в состоянии перевозить 15 т груза, а самосвальный автопоезд МАЗ-5552 совместно с прицепом перевозит 31,6 т груза и имеет возможность разгрузки с трех сторон. В Белоруссии освоено производство самосвала МЗКТ-6525 Волат, это единственный в своем классе полноприводной самосвал с односкатной ошиновкой всех колес, способный перевозить 21 т груза.

КамАЗ до последнего времени выпускал только строительные самосвалы КамАЗ-55111 грузоподъемностью 13 т. В настоящее время освоен выпуск тяжелого самосвала КамАЗ-6520 грузоподъемностью 20 т, 15-тонный КамАЗ-65115-04 и полноприводной трехосный КамАЗ-65111 грузоподъемностью 14 т. Московский ЗИЛ освоил производство 10-тонного самосвала ЗИЛ-4514 на шасси семейства трехосных автомобилей. Совместное российско-итальянское предприятие ИВЕКО-УралАЗ освоило выпуск 20-тонного самосвала Урал-ИВЕКО-6329, изначально предназначенного для эксплуатации в тяжелых дорожных и климатических условиях.

Чешская Татра разработала специально для России самосвал Татра 815-24 под названием «Ямал», в кузове ковшового типа которого объемом 13 м³ можно перевозить до 22 т груза в условиях бездорожья. Фирма Даймлер специально для Нового Уренгоя выпускает самосвал Мерседес-Бенц грузоподъемностью 20 т с объемом кузова 12,5 м³.

Автомобили специального назначения предназначены для перевозки в сохранном состоянии группы однородных грузов – панелевозы, лесовозы, или одного вида – цистерны для цемента. Часто используют специализированные прицепы и полуприцепы в сцепе с тягачем для перевозки сборных железобетонных конструкций – ферм, балок, панелей или тяжелых неделимых грузов. Нашли широкое применение специальные полуприцепы – цементовозы, известковозы, растворовозы. Все шире начинают применять автомобили, выполняющие одновременно с перемещением грузов и их технологическую обработку – автобетоносмесители, автогудронаторы, авторастворовозы.

Количество автомобилей N, требуемое для перевозки груза Q:

где Т_ц – минимальное время одного рейса автомобиля;

Т – время работы транспорта;

q – грузоподъемность автомашины.

Минимальное время одного рейса автомобиля:

где Т_п, Т_пр, Т_р, Т_м – продолжительность погрузки, пробега, разгрузки, маневров соответственно.

Время пробега автомобиля в оба конца

где L – расстояние перевозки:

V – средняя скорость движения транспорта.

Работа автотранспорта считается рациональной, если коэффициент использования его грузоподъемности в течение смены приближается к единице:

где Q_ф – фактическая масса груза, перевезенного за смену, т;

q – грузоподъемность автомобиля, т;

n – число рейсов в смену.

Организацию доставки разнообразных строительных грузов можно осуществлять по нескольким основным схемам.

При маятниковой схеме автотранспортные средства – самосвал, бортовая автомашина, тягач с неотцепляемым прицепом грузов определенное время простаивают под погрузкой и разгрузкой этого груза. Маятниковая схема автотранспортных перевозок эффективна при наличии приобъектных складов или при сосредоточенном строительстве сооружений из однотипных конструктивных элементов. В этом случае в транспортном цикле бывают задействованы специализированные автопоезда, когда отдельный поезд или группа автопоездов перевозят изделия определенной номенклатуры с их разгрузкой по частям у строящихся однотипных объектов.

Маятниково-челночную схему характеризуют значительно меньшие простои транспортного средства. С помощью тягача на стройплощадку привозят прицеп с грузом, отцепляют его, прицепляют свободный, возвращаются с ним к месту погрузки на завод, отцепляют прицеп, оставляя его под загрузку, прицепляют ранее загруженный прицеп и отвозят его к месту назначения. За транспортным средством фактически оказываются закрепленными три прицепа - один находится под разгрузкой, другой - под погрузкой, третий в это время транспортируется.

Существует и третья, челночно-кольцевая схема доставки грузов с помощью панелевоза и нескольких прицепов. Прибыв на объект и отцепив прицеп, панелевоз уезжает на второй объект, где отцепляет другой прицеп, или разгружается. Возможна разгрузка на третьем объекте, откуда панелевоз со свободными прицепами направляется на завод за очередной партией груза. Достоинства схемы – более полное использование грузоподъемности транспортного средства и сокращение простоев. В то же время возрастает продолжительность маневрирования, установки прицепа под разгрузку, так как маневренность автомашины с одним-двумя прицепами, особенно в стесненных условиях проездов и строительных площадок резко затрудняется.

Конструкции автомобильных дорог

При любом строительстве необходимо первоначально выполнить инженерную подготовку строительной площадки, в соответствии с генпланом проложить постоянные автомобильные дороги и проезды целью экономии ресурсов эти дороги устраивают без верхнего асфальтового покрытия с тем, чтобы при завершении строительства выполнить необходимый ремонт основания и устроить верхнее покрытие. Часто генплан и стройгенплан не совпадают, поэтому необходимо прокладывать временные подъездные пути, соединяющие строительные площадки с общей сетью автомобильных дорог и внутрипостроечные дороги, которые прокладывают до начала возведения основных объек­тов и по которым перевозят грузы внутри строительной площадки.

В зависимости от класса и эксплуатационных свойств автомобиль­ные дороги в строительстве классифицируют:

· улучшенные (постоянные), устраиваемые на прочном основании с верхним покрытием из асфальтобетона или железобетона;

· из бетонных и железобетонных плит, укладываемых на песчано-гравийное основание;

· профилированные грунтовые, укрепленные песком, щебнем, гравием;

· временные из железобетонных плит, устраиваемые по естественному основанию.

Выбор типа конструкции дорожных одежд зависит от назначения дороги, климатических условий, уровня грунтовых вод, вида грунта земляного полотна и характеристики подстилающего слоя.

Дороги на строительных площадках могут быть тупиковыми и кольцевыми, должны быть предусмотрены разворотные площадки и разъезды. Ширина дорожного покрытия автомобильной дороги при однополосном движении должна быть не менее 3,5 м, а при двухполосном с уширением для стоянки машин при разгрузке – 6 м. При использовании тяжелых машин и автопоездов, доставке длинномерных грузов ширину проезжей части увеличивают до 8...12 м. Обычно минимальный радиус закругления дорог принимают 12 м, но при этом увеличивают ширину проезжей части на закруглении. Так при ширине дороги 3,5 м на закруглении ширина ее возрастает до 5,0 м.

Основные составные части автомобильной дороги внегородского типа:

· полоса отвода – участок по ширине, отводимый для строительства дороги;

· проезжая часть дороги – средняя часть полосы отвода, по которой происходит движение транспорта;

· обочины – полосы с обеих сторон проезжей части, служащие упорами для ее одежды и предназначенные для стоянки транспорта;

· дорожное полотно – проезжая часть вместе с обочинами;

· кюветы – водосточные канавы треугольной или трапецеидальной формы для отвода воды с поверхности полотна дороги с минимальным уклоном 3%, устраиваемые непосредственно за обочинами;

· обрезы – участки земли, располагаемые за кюветами до самых гра­ниц отвода, служащие для объездов и складирования материалов во время ремонта дороги;

· виражи – односкатные участки на закруглениях дороги с уклоном в сторону центра закругления и уширением дороги в этом месте на 1...2 м.

Для предохранения земляного полотна от намокания проезжей части придают серповидный двускатный поперечный профиль с уклоном 3...5% для фунтовых дорог и 1,5...2% - для улучшенных; обочины имеют уклоны 5...6%.

Автомобильные дороги состоят из земляного полотна, дорожной одежды и инженерных сооружений – мостов, труб и т. д. Земляное полотно – спрофилированная поверхность грунта в насыпи или выемке. Оно должно отвечать требованиям устойчивости дорожной одежды при любом изменении температурного и водного режимов. Дорожная одежда покрывает земляное полотно и передает на него нагрузку от транспортных средств. Дорожное покрытие устраивают в зависимости от капитальности самой дороги. Основание часто состоит из двух слоев. Верхний слой, выполненный из бетона, железобето­на, щебня и гравия, воспринимает основные эксплуатационные нагруз­ки. Нижний слой, обладающий необходимой несущей способностью, должен хорошо дренировать воду и его обычно устраивают из щебня, гравия и песка.

В качестве железобетонных дорожных плит применяют плиты прямоугольной и клиновидной формы в плане. Покрытия из прямоугольных дорожных плит (длиной 2,5...3 м, шириной 1...1,5 м, толщиной 0,14...0,22 м и массой 0,63-1,8 т) просты в устройстве, могут воспринимать повышенные нагрузки, пригодны для эксплуатации сразу после укладки в любое время года, при любой погоде. Дороги часто устраивают колейными – одно- и двухпутными с разъездами. Клиновидные плиты позволяют устраивать покрытие проезжей части сразу на всю ширину дороги и с любым радиусом на поворотах (без укладки моно­литного бетона). На прямых участках покрытие монтируют чередова­нием широкой и узкой сторон.

Рельсовый транспорт. Подвижной состав железных дорог

Железнодорожный транспорт занимает важное место в перевозках строительных грузов и выполняет внешние, внутрикарьерные и прочие виды перевозок. Достоинства железнодорожного транспорта – сравнительно низкая стоимость перевозок, возможность благодаря большой грузоподъемности единиц подвижного состава использовать небольшое количество транспортных средств для доставки значительных грузов, независимость от погодных условий. Эти достоинства особенно полно реализуются при транспортировании грузов на расстояния, превышающие 200 км. При малых расстояниях перевозок значительно возрастает время под погрузкой и разгрузкой и связанные с ними простои, а значит, резко увеличивается себестоимость перевозки грузов.

Основными тяговыми средствами железнодорожного транспорта являются мотовозы с двигателями внутреннего сгорания, тепловозы с более мощными двигателями (не требующие большого количества воды, как паровозы), электровозы, имеющие более высокий КПД по сравнению с тепловозами, большую мощность, а значит и общую массу перевозимых грузов.

Современный парк бункеров для перевозки грузов характеризуется многообразием типов и конструкций, вызванных необходимостью учета различных требований: сохранности перевозимого груза, механизации разгрузки, взвешивания, дозирования грузов и т. д. Основные типы бункеров перемещения (подвижного состава) (рисунок 2) следующие:

· крытые вагоны, выпускаемые с боковыми люками, дверными про­емами и раздвижной крышей, что обеспечивает перевозку широкой номенклатуры строительных грузов;

· полувагоны для перевозки различных сыпучих, длинномерных и других строительных грузов и могут иметь люки в полу, боковых и торцевых стенках, одно- или двухскатный пол; платформы для перевозки различных железобетонных изделий, лесоматериалов, оборудования;

· крытые вагоны-хопперы для транспортирования цемента, извести и других порошкообразных грузов, требующих защиты от атмосферных осадков. В крыше таких вагонов имеются продольные и круглые загрузочные люки, а внизу кузова – люки со специальными пневматическими разгрузочными механизмами. Вагоны-хопперы выпускают различных модификаций, отличающихся формами, количеством колесных пар и объемами перевозимых грузов;

· цистерны для перевозки цемента, других сыпучих и наливных грузов. Кузовом является емкость цилиндрической формы, оборудованная верхним загрузочным и нижним разгрузочным сливами;

· вагоны-самосвалы (думпкары) для транспортировки щебня, гравия, песка, глины, других сыпучих грузов и пород, разрабатываемых при производстве вскрышных работ. Они могут разгружаться в сторону за счет поднимающихся и откидывающихся продольных бортов или опрокидыванием самого вагона;

· вагоны специализированного назначения для перевозки определенного груза в тяжелых условиях; они имеют усиленные ходовые части из-за увеличенных нагрузок на них.

Для разгрузки железнодорожных бункеров используют вагоноопрокидыватели, мостовые, железнодорожные и гусеничные краны, оборудованные крюком, грейфером, электромагнитом и другими грузозахватными приспособлениями. Вагоны часто разгружают автопогрузчиками, цистерны с нижним сливом – приборами пневморазгрузки, с верхним сливом – с помощью насосов. Для ускорения процесса разгрузки специально оборудуют площадки вагоноопрокидывателями, эстакадами, повышенными путями с приемными устройствами или площадками с одной или двух сторон железнодорожных путей, приемными бункерами, расположенными между рельсами.

а – крытый вагон; 6 – платформа; в – цистерна; г – полувагон; д – вагон-хоппер; е – думпкар

Рисунок 2 – Подвижной состав железнодорожного транспорта

Конструкции железных дорог

Рельсовые пути в зависимости от требований, предъявляемых к ним в процессе проектирования, строительства и эксплуатации, подразделяют:

· дороги общей сети страны;

· железные дороги промышленных предприятий; они не включены в общеказахстанскую сеть и предназначены для перевозки рабочих и грузов промышленных предприятий;

· железные дороги строительных площадок, которые в свою оче­редь классифицируют на подъездные пути, соединяющие строительные площадки с общей сетью железных дорог, пристанями, сырьевыми базами, и обслуживающие перевозки в пределах строительной площадки. внутриплощадочные пути,

Железные дороги строительной площадки устраивают широкой колеи, если железнодорожный транспорт предусмотрен в проекте строящегося предприятия; или при большом объеме доставляемых им грузов на строительную площадку (более 1 млн. т в год). Узкоколейные дороги используют при перевозках грузов из карьеров на строительную площадку, если по каким-то причинам нельзя задействовать более эффективные виды транспорта - автомобили, троллейвозы, транспортеры большой протяженности.

Дороги широкой колеи возводят шириной 1520 мм, узкой колеи – 750 мм, ширина дорог за рубежом в большинстве случаев 1435 мм. Ширина дорог – расстояние между внутренними гранями головок рельсов.

Железные дороги по сроку службы, а значит, капитальности и качества их устройства, подразделяют на постоянные и временные. Постоянные пути устраивают для эксплуатации строящегося промышленного предприятия и используют их на период строительства для перевозки грузов и пассажиров. Временные пути прокладывают в местах производства работ и переносят по мере продвижения строительных работ с участка на участок; они предназначены для перемещения железнодорожных кранов или подвозки строительных материалов к месту производства работ.

Железнодорожный путь состоит из следующих основных частей: верхнего и нижнего строений, инженерных сооружений – мостов, труб, туннелей.

Верхнее строение пути – рельсы, которые соединяют на накладках и подкладках к шпалам и балласт. Рельсы выпускают сле­дующих марок Р-75; Р-65; Р-50; Р-43, цифра обозначает массу 1 п. м пути. Чем тяжелее рельсы, тем капитальнее путь. Длина рельсов 12,5 и 25 м, в настоящее время в связи с изменением марок стали появилась возможность рельсы сваривать плетями до 800 м и устраивать так называемый «бархатный путь». Чем меньше стыков рельсов, тем меньше износ их и колесных пар.

Шпалы служат для крепления стальных рельсов и передачи давления от рельса на балласт. Они могут быть деревянными, пропитанными для долговечности креозотом, металлическими и железобетонными. На 1 км пути укладывают от 1440 до 2000 шт. шпал; чем их больше, тем лучше и капитальнее железнодорожный путь. Размеры стандартных деревянных шпал – высота 12,6 см, ширина 21,5 см, длина 2,7 м, шпалы из других материалов имеют меньшее сечение.

Балласт – песчаная или гравелистая призма высотой 15...30 см, в которую втапливают шпалы. Балластный слой укладывают из хорошо дренирующего материала (песок, шлак, гравий, щебень), обеспечивающего пропуск атмосферных вод с последующим направленным их стоком в кюветы. Чем лучше и прочнее балласт, тем большие скорости можно допускать, тем меньше износ шеек у бандажей колес, так как на них оседает меньше пыли и грязи. Тип рельсов, шпал и толщину балластного слоя принимают в зависимости от капитальности дорог и нагрузки, приходящейся на ось подвижного состава. К верхнему строению пути также относят поворотные круги с креплениями и стрелочные переводы.

К нижнему строению относят земляное полотно, которое является одним из главнейших элементов железнодорожного пути, от состояния которого зависит исправность верхнего строения. Основные требования к земляному полотну - прочность и устойчивость во времени. Ширину полотна определяют необходимостью размещения на нем балластного слоя и устройства обочин шириной 0,25...0,4 м. Для стока атмосферных вод верхняя площадка земляного полотна однопутных дорог имеет сливную призму высотой 0,15 м. Земляное полотно уст­раивают в виде насыпей и выемок по типовым поперечным профилям.

Железнодорожное полотно с прилегающими участками местности включает в себя следующие элементы:

· полосу отчуждения – участок земли, отводимый для строительства железной дороги; она, как правило, проходит по границам лесопосадок или снегозащиты и служит для возможного расширения дороги в будущем;

· сливную призму, предназначенную для организации стока воды с полотна дороги; ширина ее зависит от количества принятых путей;

· откосы, зависящие от категории грунта, заложение их может быть от 1: 1,25 до 1: 1,5;

· кюветы, устраиваемые с двух сторон полотна, служат для отвода воды; их глубина 30 см, продольный уклон от 0,005 до 0,01;

· нагорную канаву, предназначенную для недопущения воды к месту строительства дороги и в период ее эксплуатации;

· резервы – выемки, устраиваемые с обеих сторон дороги, грунт которых используют для устройства железнодорожной насыпи;

· кавальеры – места, куда перемещают излишний грунт при устройстве железнодорожного пути в выемке. Они