|
|||
Питання для самоперевірки 4 страницаГрейфер також може розробляти ґрунт під водою, ефективний для розробки траншей методом «стіна в ґрунті». Працювати можуть як «на виміт» (у відвал), так і з навантаженням на транспортні засоби. Вища продуктивність «на виміт» та при роботі з пухкими ґрунтами. Щоб збільшити продуктивність, треба добиватися повного завантаження ковша (з шапкою) та зменшення кута повороту стріли. Маса ґрунту за один цикл ,, де – геометричний об’єм ковша; – щільність ґрунту; – коефіцієнт розпушення; – коефіцієнт місткості. Прямою лопатою розробляють ґрунт лобовим або боковим забоєм (рис. 2.1). Лобовий забій – екскаватор переміщується по дну котловану, автомобілі під навантаження підходять заднім ходом поперемінно зліва та зправа. Середній кут повороту стріли 140º. За рахунок необхідності значного кута повороту та затяжного маневрування автомобілів продуктивність знижується. Найбільш ефективна бокова проходка. Тут поворот стріли 90º, автомобілі їдуть по кільцю по черзі. Тому розробку котловану краще планувати його упоперек. У такому випадку коротша лобова проходка «піонерної» траншеї, а останні проходки – бокові з кільцевим рухом автотранспорту. Зворотною лопатою працюють за такими ж схемами переміщення; екскаватор може розробляти ґрунт як з повним навантаженням на транспортні засоби, так і повністю у відвал або з частковим навантаженням і у відвал. Автосамоскиди у разі лобової проходки підходять почергово з різних сторін під деякими кутами до напрямку переміщення екскаватора, зменшуючи кут повороту стріли та підвищуючи його продуктивність. У разі бокової прохідки автосамоскиди рухаються по кільцю. Технологія розробки ґрунту екскаватором, оснащеним лопатою драглайн, як і зворотною лопатою. Особливості – стоянки через 1/5 довжини стріли. Драглайн може розробляти тільки пухкий ґрунт. Ефективна челночна схема роботи драглайна, при цьому автомобілі знаходяться в котловані. Глибина розробки котловану повинна бути на 10 см вище проектної позначки, щоб не ушкодити основу (дно). Зачистка виконується скребковим ножем або бульдозером до проектної позначки, якщо запроектовано подальше ущільнення, то зачистка не потрібна. Екскаватор підбирають за паспортними даними, бажано, щоб він працював на 0,9 його головних характеристик, але висота напору повинна складати 1,2 від потрібної, щоб забезпечити хороше наповнення ковша за одне черпання. Більш детально вибір екскаватора треба вивчити самостійно при виконанні курсової роботи.
Рис. 2.1. Розроблення котлованів одноківшевими екскаваторами: Необхідну кількість автосамоскидів, які повинні забезпечити безперервну роботу екскаватора, підраховують за формулою , де , – відповідно час установки під навантаження і навантаження; – час пробігу туди і назад, можна встановити хронометражем або підрахувати за формулою , де – відстань у кілометрах, – швидкість у км/год; , , – відповідно час установки під розвантаження, розвантаження, маневрування; , де – число ковшів, необхідних для завантаження самоскида; – число циклів екскаватора за хвилину (паспортна величина). Багатоковшевими екскаваторами розробляють ґрунт, застосовуючи цепні і роторні конструкції для повздовжнього і поперечного черпання. Це машини безперервної дії, тому високопродуктивні. Ґрунт із закріплених на безперервну стрічку або на колесо ковшів висипається на транспортерну стрічку, а далі відвантажується у відвал або на транспортні засоби. Найбільш ефективні багатоковшеві екскаватори при розробці траншей на трасах. 2.4. Розробка ґрунту землерийно-транспортними Ці машини розробляють, переміщують, розвантажують ґрунт і повертаються на місце завантаження. Скрепери причіпні з об’ємом ковша 2,2…10 м3 працюють з трактором-тягачем; самохідні з об’ємом ковша 8 м3 і більше мають вищу продуктивність за рахунок кращої маневреності та більшої швидкості. Краще групувати декілька скреперів, в складі механізованої ланки при необхідності до складу ланки додають бульдозери-штовхачі, які допомогають при завантаженні, розпушуванні, при розробці ґрунтів підвищеної щільності. Кількість штовхачiв і розпушувачів підраховують залежно від відстані транспортування. Бульдозер-штовхач може також використовуватися для переміщення ґрунту в зоні лінії нульових робіт на відстань до 100 м. А робота скеперів причіпних – на відстань до Схеми переміщення скреперів залежно від конкретних умов: еліпсовидна, за спіраллю, вiсімкою. Остання найбільш ефективна: рівномірне навантаження та спрацювання ходової частини та коліс. Довжина шляху наповнення ковша розраховується за формулою , де – об’єм ковша, м3; – коефіцієнт наповнення, приймається 0,8 для піщаних ґрунтів, 1,0 для глинистих; і – відповідно ширина та висота зрізуваного шару, м; – коефіцієнт розпушення ґрунту. Необхідну кількість машин у комплекті підраховують у залежності від об’ємів переміщуваного ґрунту та змінної виробки, яка, в свою чергу, залежить від технічних характеристик скреперів, виду ґрунту та відстані його переміщення. Бульдозер використовують як для самостійної роботи при розробці та переміщенні ґрунту на відстані до 100 м та плануванні територій, так і для допоміжних робіт у комплекті з екскаваторами, скреперами, для окучування ґрунту, зачистки дна котлованів, зворотної засипки пазух котлованів, улаштування тимчасових доріг і т. ін. Головні операції: різання ґрунту із зняттям стружки (бажано під ухил), переміщення, розвантаження з розрівнюванням, зворотний хід (рис. 2.3). Найбільш раціональний траншейний спосіб розробки, в процесі використання якого залишається смуга між траншеями шириною Грейдери використовують для планування територій, укосів, зачистки, відривання канав глибиною до 0,7 м, влаштування протяжних насипів висотою до 1 м, профілювання дорожнього полотна. Ґрунт поступово переміщується перпендикулярно напряму руху. Раціональна довжина проходки не менше 400…500 м.
Рис. 2.2. Розроблення ґрунту скреперами: а – схема розроблення ґрунту (цифрами Рис. 2.3. Схеми зрізання ґрунту (а), способи виконання планувальних робіт 2.5. Способи забезпечення стійкості стінок виїмок Найкращим способом забезпечення стійкості стінок виїмок є улаштування природних укосів. Але треба виконувати їх планування, не допускати розміщення в межах призми можливого обрушення будь-яких матеріалів чи конструкцій, а також руху чи розміщення машин та механізмів. Однак, якщо з технічних чи економічних причин улаштування природних укосів неможливо чи неефективно (близько від котловану знаходяться комунікації, будівлі чи споруди, більше нема де розмістити техніку або матеріали), тоді стінки котлованів чи траншей улаштовують вертикальними з додатковим їх штучним закріпленням (рис. 2.4). Найбільш надійне, хоча дороге і трудомістке, шпунтове огородження стінок. Його виконують, як правило, до початку розроблення ґрунту в котловані чи траншеї. Спочатку забивають маячні палі, улаштовують направляючі між ними, а потім по направляючих забивають металевий профільований або дерев’яний шпунт. Додатково маячні палі прикріпляють стяжками до анкерних паль або влаштовують підпорки чи розпорки. Щитове чи шпунтово-щитове огородження влаштовують після того, як вириті котловани чи траншеї, з обов’язковою засипкою пазух між щитами та стінками виїмки, щоб надійно передавати навантаження від стінки на щит і далі на стійки чи палі та розпорки або анкери. Розбирають таке огородження знизу вверх у міру засипки та ущільнення ґрунту в траншеї. Під час роботи в насичених водою ґрунтах, особливо в пісках-пливунах, ефективно захистити котлован або траншею можна тимчасовим заморожуванням ґрунту. При цьому забезпечується тимчасова водонепроникність ґрунту. Для цього по периметру котловану через розташовані в ґрунті пустотілі труби подають охолоджений до -10…-20 °С розчин солей, який постійно циркулює через морозильну установку. Поступово ґрунт біля труби охолоджується і крижаніє, створюючи водонепроникну стіну. Температуру замерзання ґрунту потрібно підтримувати постійно до закінчення робіт в котловані та утворення в підземній частині водонепроникної конструкції. Після цього роботу морозильної установки припиняють і після відтаювання ґрунту труби демонтують. Головними недоліками такого способу є висока енергомісткість, інерційність, підвищена вологість. Але технологія цього способу добре відпрацьована, тому він широко застосовується в екстремальних умовах роботи. Рис. 2.4. Кріплення стінок котлованів і траншей: а – підкісне; б – анкерне; Більш надійними способами є постійне закріплення ґрунту з одночасним забезпеченням його водонепроникності. До них належать цементація, бітумізація, силікатизація. Принцип їх дії однаковий. У ґрунт нагнітають розчин, який в процесі твердіння зв’язує ґрунт в моноліт. Розчин подають через ін’єктори (перфоровані труби) під тиском до 0,6 МПа. Для забезпечення стійкості вузьких траншей, свердловин, в яких в подальшому влаштовуються монолітні конструкції, застосовують водну суспензію бентонітової глини. Вона, заповнивши траншею, тисне на стінки, не даючи фільтруватися підземним водам, і, кальматуючи пори, забезпечує стійкість стінок та виключає обвалення. Суспензію бентонітової глини заданої щільності готують в шнекових змішувачах безпосередньо на будівельному майданчику та через труби заливають в траншеї. 2.6. Укладання та ущільнення ґрунту Ефективно ущільнюються ґрунти з раціональним зерновим складом та вологістю. Тому в насипах не варто використовувати пилуваті піски, легкі супісі, жирні глини, а також ґрунти з органічними домішками та розчинами солей. Раціональна послідовність засипки горизонтальними шарами товщиною 30…50 см (яка може ущільнюватися). Ущільнюють котками кулачковими, гладкими, на пневмошинах та трамбуючими машинами Найкращі котки пневмоколісні, бо в них можна легко регулювати тиск у шинах, у результаті чого легко змінюється тиск на ущільнюваний ґрунт. Головне правило ущільнення – треба, щоб тиск на поверхні ущільнюваного ґрунту складав приблизно 0,8-0,9 його міцності. Якщо тиск перевищений, то замість ущільнення ґрунт руйнується. Якщо недостатній – ущільнення малоефективне. Годинна продуктивність котка , де –середня швидкість, м/год; – ширина ущільнюваного шару за одну проходку, м; – ширина полоси перекриття, м; – коефіцієнт використання за часом (0,7…0,8); – потрібне число проходок по одному сліду (установлюють експериментально, до потрібної щільності ґрунту). Рис. 2.5. Схеми ущільнення ґрунтів: а – кулачковим котком (І – план; ІІ – розріз; Під час ущільнення пазух фундаментів спочатку на ширину 0,8 м від фундаменту пневматичними або електричними трамбовками, а далі – малогабаритними котками, самоперемісними віброплитами та ін. Контроль щільності ведуть по зразках, які вирізають з ущільненого масиву, або за спеціально відпрацьованими стандартизованими методиками за кількістю ударів по стержню, що занурюється; радіаційними та іншими методами. У процесі ущільнення ґрунту, як і виконання всіх інших видів земляних робіт, важливо підбирати комплект машин для комплексної механізації процесу. Якість ущільнення – надзвичайно важливий показник, тому результати контролю фіксуються в журналі робіт. Також обов’язкове комісійне приймання закінчених або окремих циклів робіт зі складанням актів закритих робіт представниками підрядника, проектувальника та замовника. Рис. 2.6. Зниження рівня ґрунтових вод легкими голкофільтровими установками: Під час виконання основних земляних робіт виникає необхідність виконання допоміжних попутних робіт, без яких неможливо виконати основні. Якщо рівень ґрунтових вод вищий рівня дна котловану на період виконання земляних робіт і улаштування фундаментів, виконують комплекс робіт з тимчасового зниження рівня води. Для цього застосовують гольчасті фільтри з комплектом оснащення для відкачування води (рис. 2.6). Гольчасті фільтри являють собою перфоровані труби діаметром, як правило, 2…10 см, захищені фільтрувальною тканиною або сіткою, через які проходить тільки чиста вода. Ці голчасті фільтри вставляють у спеціально пробурені свердловини по периметру котловану і, з’єднуючи між собою, підключають до насосів. Останніми відкачують воду, підтримуючи запроектований понижений рівень на весь період виконання робіт. Якщо води, яка поступає в котлован небагато, то дно котловану планують з ухилом по периметру, а якщо необхідно, то і через котлован, роблять неглибокі траншеї, якими вода поступає в спеціально влаштовані заглиблення, з яких її відкачують. Дно котлованів і укоси планують екскаваторами-планувальниками. 2.7. Закриті та гідромеханічні методи розробки ґрунту Закриті методи розробки ґрунту або безтраншейна прокладка комунікацій застосовуються, якщо відкриті технічно неможливі або економічно невигідні (як правило, для прокладання комунікацій під будівлями та спорудами). Застосовують проколювання, продавлювання, горизонтальне буріння, пневмопробивку («кріт»), щитову проходку. Суть способу проколу – вдавлювання труби з конусовидним загостреним наконечником. Обов'язкове влаштування котловану з опорною стінкою. Котлован влаштовується на довжину секції труби і домкрата з опорною частиною. Перша секція труби вдавлюється на довжину штока домкрата, потім шток повертають у попередній стан, вставляють патрубок на довжину штока і так повторюють, поки не вдавлять всю секцію труби. Тоді трубу нарощують новою секцією і цикли продовжують до повного продавлювання до протилежної траншеї. У процесі проколу ґрунт біля труби ущільнюється, тому краще застосовувати цей спосіб у ґрунтах, які добре стискаються. Діаметр може бути до 500 мм. Проходку можна робити за декілька разів, спочатку «піонерну» проходку невеликого діаметра, а потім збільшувати її до потрібної. Спосіб продавлювання принципово відрізняється тим, що труба не має наконечника, вона пола, а тому ґрунт не ущільнюється, а виймається із середини труби у міру її вдавлювання. Тому є додаткова операція з розроблення та видалення ґрунту з полості труби. Цю операцію виконують шнековим буром, гідромонітором (вимиванням) або іншими зручними засобами. Таким способом можна збільшити діаметр проходки до 1400 мм. Горизонтальне буріння застосовують у щільних ґрунтах із використанням труби з ріжучою кромкою, якій передаються оберти від екскаватора або іншої машини через спеціальний пристрій. Для пневматичної пробивки використовують спеціальний снаряд («кріт»), який приводиться в дію стиснутим повітрям, що під тиском 6…8 атмосфер подається по шлангах від компресора. Робочий снаряд («кріт») являє собою трубу із загостреним наконечником довжиною 0,5…1,5 м діаметром 0,1…0,5 м, у середині якої під дією стиснутого повітря переміщається металевий циліндр. За рахунок різної швидкості його руху та різної сили удару в тому чи іншому напрямку відповідно задається напрямок руху снаряда, який, стискуючи ґрунт, робить в ньому потрібні отвори. Снаряду можна задавати різні напрямки руху, тому проходки (отвори) можуть бути не тільки прямолінійні, а й під будь-яким кутом як по горизонталі, так і по вертикалі. Тому цей спосіб широко застосовується з метою улаштування отворів для прокладки різноманітних комунікацій. Щитова проходка застосовується для влаштування отворів великих розмірів (підземних переходів, проїздів і т. ін.). Ґрунт різними механізованими способами розробляють і переміщують під захистом спеціальної оболонки-щита із захисним козирком. У міру виїмки ґрунту монтують залізобетонне оздоблення, об яке опирають домкрати для подальшого вдавлювання щита та подальшої розробки ґрунту під його захистом. Гідромеханічна розробка ґрунту дуже високопродуктивна, має низькі відносні енерговитрати. Ефективна при великих об’ємах робіт і значних запасах води (треба 3…15 м3 води на 1 м3 ґрунту). Ґрунт розмивають спеціальними моніторами (рис. 2.7), які подають воду під великим тиском (2…15 МПа), отримують суспензію з досить високою концентрацією завислих у воді часток ґрунту (пульпу). За допомогою земснаряда, який, як правило, розміщується на плавзасобах, цю суспензію подають до місця укладання (на баржі або площі, що намиваються), зайву воду відводять, а частки ґрунту осідають. Продуктивність 400…1200 м3 пульпи за годину.
Рис. 2.7. Розроблення ґрунту гідромоніторними пристроями: а – зустрічним забоєм знизу вверх і транспортуванням пульпи землесосом; б – попутним забоєм зверху вниз; в – зустрічним забоєм знизу вверх із додатковим розмиванням через 2.8. Бурові роботи Влаштовують шпури діаметром до 75 мм, глибиною до 5 м і свердловини (більші діаметр і глибина). Бурять суцільним забоєм, розпушуючи та виймаючи всю породу, або колонковим методом, розпушуючи та виймаючи породу тільки по кільцевій поверхні забоїв – дістають керни. Буріння застосовують для вивчення характеристик ґрунтів, рівня ґрунтової води, влаштування свердловин водопостачання та водопониження, виконання вибухових робіт, улаштування палей, штучного закріплення ґрунтів. У різноманітних способах буріння ґрунт розрушають різанням, стиранням, ударом, сколюванням і комбінованим методом. Подрібнений ґрунт транспортують на поверхню гідравлічним, пневматичним або механічним способами; найбільш ефективно – гвинтовим конвеєром. Найчастіше застосовують механічне буріння обертовим, ударним і вібраційним способами. Найбільш розповсюджений спосіб – обертовий (шнекове, колонкове, роторне буріння). Шнекове буріння – для м'яких ґрунтів глибиною до 30 м, колонкове – для будь-яких ґрунтів глибиною до 200 м. У свердловину подають розчин глини, який охолоджує інструмент, вимиває роздрібнені частки породи на поверхню та попереджує обвал стінок свердловини. Керни дістаються на поверхню в трубі. Ударний спосіб – буріння суцільним забоєм глибиною до 250 м для розвідування та інженерно-геологічних досліджень, при улаштуванні набивних палей. Буровий снаряд масою 3 т падає з висоти 1 м. Перфоратори для буріння шпурів: ручні масою до 24 кг на глибину до 3 м, станкові масою до 40 кг на глибину до 5 м. Термічний спосіб – породи розрушають відкритим вогнем (термобур з пальником, який дає температуру до 2000 °С для твердих порід). Гідравлічний спосіб – застосовують для легких суглинків і пливунів. Воду нагнічують у свердловину через спеціальні насадки на трубі. Розмитий ґрунт вижимається з водою вздовж обсадної труби. 2.9. Вибухові роботи У будівництві вибухові роботи використовують для розпушення, а також безпосередньо для влаштування виїмок і насипів. Вибухові речовини, підготовлені до вибуху, – є зарядом. Його розташовують в зарядних камерах – шпурах, свердловинах, гірничих виробках. Розрізняють вибухи навикид, якщо радiус вирви рівний глибині закладання заряду, а якщо більший – то це підсилений викид. Якщо порода роздріблена, але не викинута, то це заряд пушіння, а якщо тільки в безпосередній близькості від заряду – прострілювання. Камуфлетний – на значній глибині з місцевим ущільненням породи. Для вибухових робіт застосовують аммоніти, акватол, алюмотол, гранулотол, грануліти. Використовують такі засоби вибуху: капсюль-детонатори, електродетонатори, детонуючі та електропровідні шнури, засоби запалювання вогнепровідного шнура, джерело струму для електричного підривання. Накладні заряди менш ефективні – великий заряд, значне розкидання; кращі – глибинні. Для улаштування котлованів і траншей розраховують потрібну кількість, місцезнаходження свердловин та зарядів залежно від об'ємів, видів порід та видів вибухів. Техніка безпеки. До виконання вибухових робіт допускаються тільки особи, які пройшли спеціальний курс навчання та здали екзамени, а також організації, що мають ліцензію. Зона огороджується, обов'язково подається сигнал, всіх людей виводять в безпечні місця. Обов'язково рахують вибухи та заряди, приймаючи відповідні заходи, якщо якийсь заряд не вибухнув. Щоб зменшити розліт шматків порід, місця вибуху огороджують і вкривають. 2.10. Виконання земляних робіт взимку Розробляють сухі піщані, гравелисті та скальні ґрунти майже без додаткових витрат. Глинисті ґрунти треба розробляти на глибину більшу 3 м. Найбільш нераціональні неглибокі канави. Роботи в забої треба вести безперервно цілодобово, вузьким фронтом. Зразу ж після виконання земляних робіт до замерзання основи треба виконувати роботи з улаштування фундаментів, закладання труб та інші, а також зворотну засипку та ущільнення немерзлого ґрунту. Розкривати сніг чи утеплювач слід тільки на площу змінної виробки. Треба застосовувати потужні екскаватори, краще з лобовою проходкою. Під час зворотної засипки чи улаштування насипів, штучних основ не можна укладати мерзлий ґрунт, сніг. Пошарове ущільнення ґрунту оптимальної вологості взимку дуже важко забезпечити. Для захисту від промерзання використовують рихлення ґрунту, захист термоізоляційними матеріалами, насичення розчинами солей (рис. 2.8). Замерзлий ґрунт розпушують механічними методами: клин-молотом, вибухівкою. Відтаювання відкритим вогнем, електричним струмом паровими та водяними регістрами дуже енергоємно, тому його використовують обмежено. Відтаювання легше здійснювати зверху вниз у міру розробки ґрунту, але більш ефективно знизу вгору, оскільки менші витрати енергії.
Рис. 2.8. Захист ґрунту від промерзання та розморожування мерзлого ґрунту:
|
|||
|