Технология производства земляных работ

Земляные работы, очень важный этап строительства. Качество выполнения земельных работ может очень значительно повлиять на весь дальнейший ход стройки.

При производстве строительных работ, как в гражданском, так и в промышленном строительстве земляные работы проводят с целью подготовки основания объекта строительства, устройства или благоустройства полотна дороги, изменения рельефа местности, при строительстве различных инженерных сетей и т. п.

Главными процессами при производстве земляных работ являются - разработка, перемещение и укладка грунта. Подготовительные работы производятся до начала разработки грунта. Весь комплекс работ, включающий подготовительные и вспомогательные называют земляными работами.

К подготовительным работам относятся:

- расчистка поверхности участка от предметов, которые могут мешать при проведении работ (пней, крупных камней и других предметов);

- разбивка участка - установка отметок, определение границ и очертания насыпей;

- срезка и перемещение растительного грунта;

- планирование и при необходимости уплотнение грунта до требуемой плотности.

К основным видам земляных работ можно отнести:

- отрывка котлованов;

- отрывка траншей;

- рекультивация земель;

- планировка грунта;

- работы по разработке выемок, вертикальной планировке;

- работы по устройству насыпей и обратным засыпкам;

- работы по уплотнению грунтов естественного залегания и устройству грунтовых подушек;

- работы по закреплению грунтов;

- благоустройство территории.

Земляные работы на различных объектах строительства различаются по назначению, техническим требованиям, сезонным условиям и группе грунтов в которых предстоит проводить работы. Из этих основных факторов складывается трудоемкость выполняемых работ и их стоимость.

При производстве земляных работ важную роль играют грунты, с которыми предстоит работать. Все грунты подразделяются на виды: глинистые, песчаные, скальные, насыпные и крупнообломочные.

- Скальные грунты - самые надежные, они не проседают и не подвергаются размытию;

- Крупнообломочные грунты - разделяют на два вида – щебенистый (галечниковый) и дресвяный (гравийный). Особенностью крупнообломочных грунтов является то, что они почти не сжимаются;

- Песчаные грунты - в сухом состоянии сыпучие, не становятся пластичными при намокании. В зависимости от размера частиц песчаные грунты подразделяют на пять видов, и на три вида по влажности. Песчаные грунты имеют свойство проседать;

- Суглинки и супесь - промежуточные грунты между песчаными и глинистыми;

- Глинистые грунты - пластичны во влажном состоянии. Глинистые грунты имеют свойство сжиматься, размываться и вспучиваться;

- Лессы и лессовидные грунты - устойчивые в сухом состоянии, при увлажнении проседают.

Если земляные работы ведутся при мерзлом состоянии грунта, то значительно усложняется технология производства работ, уменьшается производительность оборудования, а так же делает невозможным использование некоторых типов землеройных машин, (экскаваторов, скреперов и т.д). Все эти факторы увеличивают стоимость земляных работ в холодное время года.

Существует несколько способов выполнения работ в зимнее время:

- предохранение грунта от промерзания - производится рыхление поверхностного слоя почвы, грунт пропитывается солевыми растворами, поверхность грунта накрывается различными утеплителями;

- рыхление грунта - производится вспахивание участка, на котором планируется проводить земляные работы. Верхний слой грунта становится рыхлым с пустотами, которые заполнены воздухом, этот слой имеет высокие теплоизоляционные свойства.

- рыхление мерзлого грунта - осуществляется механическим способом землеройными машинами или взрывным способом.

Различия требований и факторов при возведении земляных сооружений, играют роль при выборе технологического способа производства работ и средства механизации.

С каждым годом возводимые здания и сооружения, как в гражданском, так и в промышленном строительстве становятся более сложными, в связи с этим требований к фундаментам и основаниям становятся значительно больше.

Земляные работы при строительстве зданий и сооружений, а так же при других видах строительства являются наиболее трудоемкими по сравнению с другими строительными процессами. Из-за своей трудоемкости при разработке грунта используют спецтехнику, оборудование и различные механизмы, что значительно уменьшает срок производства работ. К основной спецтехнике и оборудованию используемой при производстве земляных и сопутствующих работ относят:

- бульдозеры;
- экскаваторы;
- самосвалы;
- трубоукладчики;
- гидромолоты;
- катки и виброкатки;
- вибротрамбовки;
- гидромолоты и др.

Выполняя земляные работы, особое внимание следует уделять технике безопасности, так как и при выполнении других строительных работ.

Разработку грунта можно вести следующими методами:

- механическим, при котором грунт разрабатывается послойно резанием рабочим органом землеройной машины;

- гидромеханическим, при котором грунт разрабатывается при помощи воды, превращаясь в пульпу (частицы грунта, взвешенные в воде), гидромонитором или земснарядом;

- взрывным – грунт разрабатывается при помощи взрывчатых веществ, а также применяется для разрыхления мерзлых и скальных грунтов;

- комбинированным – это комбинация выше перечисленных способов (чаще взрывной и механический).

Механический способ является основным. Этим способом разрабатыва-ется более 80 % грунтов. В этом случае применяются землеройные и землеройно-транспортные машины.

Землеройные машины циклического действия – это одноковшовые экскаваторы, которые производят разработку грунта с погрузкой его в транспортные средства (рисунок 1) или навымет (выгрузку в отвал).

Рисунок 1 – Разработка котлована жилого дома одноковшовым экскаватором с погрузкой в транспортное средство

Землеройные машины непрерывного действия – это цепные и роторные экскаваторы, которые применяются для разработки грунта линейных выемок (траншей, канав) большой протяженности. Цепные экскаваторы копают траншеи глубиной до 3,5 м, роторные – до 1,5 м.

К землеройно-транспортным машинам относятся бульдозеры, скреперы (самоходные и прицепные), автогрейдеры. Данные машины разрабатывают и перемещают грунт на определенные расстояния. Бульдозеры - до 200 м, скреперы - от 3 до 5 км.

Состав основных процессов при механическом способе разработки грунта:

- резание грунта;

- транспортирование грунта;

- укладка грунта и разравнивание;

- уплотнение грунта.

Основной объем грунта при производстве земляных работ разрабатывается при помощи одноковшовых экскаваторов. Навесным оборудованием к ним является: прямая и обратная лопаты, драглайн и грейфер.

Пространство, образующееся после разработки грунта экскаватором, называется проходкой. При лобовом забое применяется прямолинейная, когда ширина котлована по верху меньше 1,5 радиуса копания грунта экскаватора), зигзагообразная (меньше 2,5 радиуса копания) и поперечно-лобовая (меньше 3,5 радиуса копания) проходки, при торцевом забое – прямолинейная и зигзагообразная, при боковом - боковая проходка, которая применяется при значительных размерах котлована. В этом случае первая проходка - прямолинейная, а остальные боковые. Количество боковых проходок определяется исходя из размеров выемки и ширины прямолинейной проходки.

Экскаватор разрабатывает грунт не на полную (проектную) глубину выемки. С целью предотвращения повреждения основания и перебора грунта при его разработке, в выемке оставлялся недобор, величина которого зависит от сменного оборудования одноковшового экскаватора и емкости ковша.

Недобор грунта разрабатывается бульдозером и складируется на дне выемки вдоль ее длинной стороны. Затем экскаватором обратная лопата данный грунт удаляется из выемки и грузится в автосамосвал. После разработки недобора грунта бульдозер выполняет окончательную планировку дна выемки под заданную отметку.

При разработке траншеи следует стремиться к полной ликвидации ручного труда при зачистке дна. Это достигается при рациональном расстоянии передвижения экскаватора, обеспечивающим минимальную высоту гребешков, которые также устраняют протаскиванием ковша по дну траншеи.

При отрывке выемок в стесненных условиях городской застройки приходится их делать с вертикальными откосами. При этом необходимо иметь в виду, что без крепления вертикальных стенок траншей и котлованов, расположенных выше УГВ (уровень грунтовых вод), допускается при глубине их не более, м:

- в песчаных и крупноблочных грунтах 1,0;

- в супесях 1,25;

- в суглинках и глинах (кроме очень прочных) 1,5;

- в очень прочных суглинках и глинах 2,0.

По трудоемкости выполнения земляные работы составляют до 20 % всей трудоемкости возведения здания, поэтому земляные работы всегда стремились механизировать. В настоящее время до 97 % объемов земляных работ в строительстве комплексно механизированы, однако при мелких рассредоточенных объемах работ, устройстве фундаментов в стесненных условиях, зачистке дна и откосов котлованов, устройстве дренажных канав в гористой местности еще применяется ручной труд. Поэтому основная задача при выполнении земляных работ — полностью исключить ручной труд.