Земляные работы

план

1. виды земляных сооружений

2. Классификация и основные строительные свойства грунтов

3.

При строительстве зданий и сооружений выполняются различные виды земляных работ: планировка площадки, рыхление твердых или мерзлых грунтов, заглубление фундаментов, обратная засыпка, устройство постоянных, временных и вспомогательных сооружений. На рис. 5.1, а, б, в — поперечные профили выемок; г, д — сечения подземных выработок; е, ж — профили насыпи; з, и — обратная засыпка.

Постоянными называют земляные сооружения, которые после строительства эксплуатируются: каналы, дороги и т. п. Временные сооружения после производства работ ликвидируются: котлованы под фундаменты, траншеи под трубопроводы и т.д. Кюветы, водоотводные канавы и т.п. являются вспомогательными земляными сооружениями.

Временные выемки шириной до 3 м и длиной, значительно превышающей ширину, называются траншеями. Выемку, длина которой не превышает десятикратной ширины, называют котлованом. Котлованы и траншеи имеют дно и боковые стенки или откосы. Временные выемки под транспортные магистрали, шахты, штольни и т.п. земляные сооружения, закрытые с поверхности, называются подземными выработками.

После устройства подземных сооружений и частей зданий грунт укладывают в пространство между боковой поверхностью сооружения и откосом котлована. Такую работу называют обратной засыпкой «пазух».

По трудоемкости выполнения земляные работы составляют до20 % всей трудоемкости возведения здания, поэтому земляные работы всегда стремились механизировать. В настоящее времядо 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.

 

 

 

Рис. 5.1. Виды земляных сооружений: / — поперечные профили выемок: а — траншея прямого профиля; б — котлован (траншея) трапецеидальной формы; в — профиль постоянной выемки; II — сечения подземных выработок: г — круглой; д — прямоугольной; III — профили насыпи: е — временной; ж — постоянной; IV— обратная засыпка: з — пазух котлована; и — траншеи; 1 — бровка откоса; 2 — откос; 3 — берма; 4 — основание откоса; 5 — дно выемки; 6 — банкет; 7 — нагорная канава

 

2. Классификация и основные строительные свойства грунтов

По своему строению грунты можно разделить на сцементированные (или скальные) и несцементированные.

Скальные грунты состоят из каменных горных пород, с трудом поддающихся разработке взрыванием или дроблением клиньями, отбойными молотками и т.п. Скелет несцементированных грунтов обычно состоит из песчаных, пылеватых и глинистых частиц, в зависимости от содержания которых грунты называются: песок, супесь (супесок), суглинок, глина (табл. 5.1).

В зависимости от содержания глинистых частиц глину называют тощей или жирной, в зависимости от трудоемкости разработки - легкой или тяжелой. Особо трудоемкая для разработки глина называется ломовой.

Таблица 5.1

Параметры и классификация грунтов

Параметр Песок Супесь Суглинок Глина
угол естественного откоса при естественной влажности, град. 25...30 30...40 40 ... 50 40...45
содержание частиц, %: глинистых песчаных   До 5 Более 80   До 12 Более 50   12...33 —   Более 33 -
оптимальная влажность уплотнения, % 8...12 9... 15 12... 20 19...23

п р и м е ч а н и е. Прочерк означает, что параметр не нормируется.

 

К основным свойствам грунтов, влияющим на технологию и трудоемкость их разработки, относятся плотность, влажность, сцепление, разрыхляемость, угол естественного откоса, удельное сопротивление резанию, водоудерживающая способность.

Плотностью называется масса 1 м3 грунта в естественном со­стоянии (в плотном теле). Плотность несцементированных грун­тов 1,2...2,1 т/м3, скальных — до 3,3 т/м3.

Влажность характеризуется степенью насыщения грунта во­дой и определяется отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта, выражается в процентах. При влажности более 30 % грунты считаются мокрыми, а при влажности до 5 % -сухими. Чем выше влажность грунта, тем выше трудоемкость его разработки. Исключение составляет глина — сухую глину разра­батывать труднее. Однако при значительной влажности у глинистых грунтов появляется липкость, которая усложняет их разра­ботку.

Сцепление — сопротивление грунта сдвигу. Сила сцепления для песчаных грунтов составляет 3...50 кПа, для глинистых - 50...300 кПа.

От плотности и силы сцепления между частицами грунта в ос­новном зависит производительность землеройных машин. Клас­сификация основных видов грунтов по трудоемкости их разработ­ки в зависимости от конструктивных особенностей используемых землеройных машин и свойств грунта приведена в табл. 2.

Таблица 2

Распределение немерзлых грунтов на группы в зависимости от трудности их разработки механизированным способом

Наименование и характеристика грунтов Средняя плотность в естествен­ном залегании, кг/м3   Разработка грунта Рыхление грунта бульдозе­рами-рыхлителями
экскаватора­ми скреперами     бульдозерами грейдерами
одноковшовыми траншейными цепными траншейными роторными  
глина: жирная мягкая без примесей жирная мягкая с примесью щебня, гравия, гальки или строительного мусора свыше 10 % по объему тяжелая ломовая сланцевая, твердая карбонная     1950...2150   П Ш     IV   П -     -   П Ш     IV   П П     -   П П     Ш   П -     -   - -     -
Грунт растительного слоя: без корней и примесей с корнями кустарника и деревьев     I I   I П   I П   I I   I П   I -   - -
Песок I П П П П П -
Скальные грунты, предварительно разрыхленные - IV - - - - - VII
Суглинок: легкий и лессовидный с примесью щебня, гальки или строительного мусора до 10 % по объему тяжелый без примесей и с примесью щебня, гравия, гальки или строительного мусора до 10 % по объему то же с примесью свыше 10 % по объему         I   П   Ш   П   -   -   П   П   IV   I   П   -   I   П   П   I   -   -   -   -   -
Супесь: без примесей, а также с примесью гравия, гальки, щебня или строительного мусора до 10 % по объему с примесью свыше 10 % по объему       I   I   П   -   П   П   П   П   П   П   П   -   -   -
Строительный мусор рыхлый и слежавшийся П - - - П - -
Торф: с корнями толщиной до 30 мм то же, более 30 мм   850...1100 900...1200   I П   I -   I -   I -   I П   - -   - -
Чернозем и каштановый грунт: мягкий отвердевший     I П   I П   I П   I П   I П   I Ш   - -

 

При разработке грунтов вручную их делят на семь групп. Как при механизированной, так и при ручной разработке в состав первой группы входят легко разрабатываемые грунты, а последней — самые трудно разрабатываемые.

Грунт при разработке разрыхляется и увеличивается в объеме. Это явление, называемое первоначальным разрыхлением грунта, характеризуется коэффициентом первоначального разрыхления Кр, кото­рый представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к объему грунта в естественном состоянии. Уложенный в насыпь разрыхленный грунт уплотняется под влиянием массы вышеле­жащих слоев грунта или механического уплотнения, движения транспорта, смачивания дождем и т. д.

Однако грунт длительное время не занимает того объема, ко­торый он занимал до разработки, сохраняя остаточное разрыхле­ние, показателем которого является коэффициент остаточного разрыхления грунта Ко.р.

Степень первоначального и остаточного разрыхления грунтов приведена в таблица 3.

Таблица 3

Показатели разрыхления грунтов

Наименования грунтов Первоначальное увеличение объема грунта после разработки, % Остаточное разрыхление грунта, %  
глина ломовая 28...32 6 ...9
гравийно - галечные 16...20 5...8
растительный 20... 25 3...4
лесс мягкий 18...24 3...6
лесс твердый 24...30 4...7
песок 10... 15 2...5
скальные 45 ...50 20... 30
солончак и солонец: мягкий твердый   20...26 28... 32   3...6 5...9
суглинок: легкий и лессовидный тяжелый   18...24 24... 30   3...6 5...8
супесь 12... 17 3...5
торф 24... 30 8... 10
чернозем и каштановый 22 ...28 5...7

 

 

Для обеспечения устойчивости земляных сооружений их воз­водят с откосами, крутизна которых характеризуется отношени­ем высоты к заложению: Н/А = 1/т (рис. 2), где т — коэффици­ент заложения. Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса а, при котором грунт находится в состоянии предельного равновесия.

рис. 2 Крутизна откоса

Нормативные значения крутизны откосов для временных зем­ляных сооружений приведены в табл. 4. При глубине выемки бо­лее 5 м крутизна откосов устанавливается проектом. Откосы по­стоянных сооружений делаются более пологими, чем откосы вре­менных сооружений, и бывают не менее, чем 1:1,5.

Таблица 4

Крутизна откосов в зависимости от вида грунта и глубины выемки

наименование грунтов Крутизна откосов (отношение его высоты к заложению) при глубине выемки, м, не более
1,5
насыпь неуплотненный 1:0,67 1:1 1:1,25
песчаный и гравийный 1:0,5 1:1 1:1
супесь 1:0,25 1:0,67 1:0,85
суглинок 1:0 1:0,5 1:0,75
глина 1:0 1:0,25 1:0,5
лессы и лессовидные 1:0 1:0,5 1:0,5

Водоудерживающая способность или сопротивляемость грун­та прониканию воды очень высока у глинистых грунтов и низка у песчаных. По этой причине последние называются дренирующими, т.е. хорошо пропускающи­ми воду, а первые — недренирующими.

Дренирующая способность грунтов характеризуется коэф­фициентом фильтрации К, рав­ным 1... 150 м/сут.