Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Лекции и пособия / Технология строительного производства

.pdf
Скачиваний:
50
Добавлен:
19.05.2023
Размер:
18.58 Mб
Скачать

деформациях. Следует также учитывать продолжительность пауз между смежными циклами нагружений, которая должна быть достаточной для полного восстановления обратимой деформации. В противном случае из-за встречного движения грунтовых агрегатов накопленная деформация несколько снижается. Все процессы уплотнения грунтов в строительстве полностью механизированы. Выполняют их с помощью машин и оборудования, которые по характеру силового воздействия на грунт подразделяют на статического, динамиче-

ского и комбинированного действия.

 

 

Н

Статическое воздействие реализуется в виде укатки (многоразоУ-

вой проходки) грунта колесами, вальцами, кулачковыми и решетчаты-

ми катками. Схемауплотнения грунтакатками приведена наТрис. 4.6.

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

 

 

й

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

р

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

з

 

 

 

 

 

 

трактор

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 4.6. Схема уплотнения грунта катками:

1

 

со сцепом из двух кулачковых катков; 2 – полосы укатки;

3 – на равление движения катков; 4 – направление укатки полос;

п

5 – рыхлый слой грунта

 

 

еДинамическое воздействие осуществляется при трамбовании и

виброуплотнении. При трамбовании грунт уплотняется падающей

Рмассой. При этом часть кинетической энергии преобразуется в мо-

мент удара о грунт в работу для его уплотнения.

 

Виброуплотнение заключается в сообщении грунту колебательного движения, которое приводит к относительному смещению его

71

частиц и более полной их упаковке. Эти движения возбуждаются колеблющимися массами, находящимися на поверхности уплотняемого грунта. При виброуплотнении рабочий орган вибратора колеблется вместе с грунтом (присоединенной массой грунта). Если возмущения превзойдут определенный предел, то виброуплотнение преобразуется в вибротрамбование с отрывом рабочего органа вибратора от грунта и частыми ударами по нему. При этом грунт будет встряхиваться, в результате чего находящаяся в нем связанная вода перейдет в свободную, благодаря чему уменьшится сопротивляе-

 

 

Н

мость грунта внешним нагрузкам. Этим достигается большая эффекУ-

тивность процесса по сравнению с другими способами уплотнения.

Как разновидность виброуплотнения применяют также комбинациюТ

этого способа с укаткой, для чего перекатываемому по грунту катку

сообщают направленные вертикальные колебания.

 

 

й

 

По способу перемещения рабочего органа относительно уплот-

няемой зоны грунта различают самоходныеБмашины, прицепные

и полуприцепные орудия, перемещаемые за тягачом (все виды кат-

ков), машины с навесными рабоч

органами (трамбовочные и виб-

ротрамбовочные машины) и обо удован е, перемещаемое за счет

импульсных реактивных сил в езультате наклонного силового воз-

действия на грунт (вибр плиты). ми

При назначении режим в рабты грунтоуплотняющего оборудо-

вания следует

ь, ч большей глубине уплотненного слоя

соответствуют больш

о

е давления на поверхности контакта с грун-

том рабочего органа, которые, однако, не должны быть больше пре-

учитыва з дела прочностиослегрунта. Если это условие не удовлетворяется, то

происх дит ра рушение структуры грунта, которое, в случае уплотненияпукатк й, проявляется в сильном волнообразовании перед ныевальцами или к лесами катков, выпирании грунта в стороны. Поскольку каждой очередной проходки грунтоуплотняющей Рмашины предел прочности грунта на его поверхности возрастает, то для повышения эффективности процесса целесообразно контактдавления увеличивать от прохода к проходу (для катков) или от удара к удару (для трамбующих машин). Достигнуть это можно,

выполняя уплотнение грунта в две стадии: предварительно – легкой машиной, окончательно – тяжелой. Такая технология позволит уменьшить общее число проходов или ударов в среднем на 25 % и снизить стоимость работ до 30 %. При уплотнении грунтов после скре-

72

перной отсыпки эффект будет еще выше вследствие того, что предварительное уплотнение грунта будет выполнено скреперами попутно с их разгрузкой.

Выбор того или иного способа уплотнения зависит от характеристик грунта и толщины уплотняемого слоя. Связные грунты, отсыпаемые относительно тонким слоем, хорошо уплотняются катком статического действия. Такие грунты, уложенные большой толщиной слоя, рекомендуется уплотнять трамбованием. Малосвязные и сы-

пучие грунты лучше всего уплотнять вибрационными машинами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У

Глава 5. СПЕЦИАЛЬНЫЕ СПОСОБЫ ПРОИЗВОДС ВА

 

 

 

ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ

Т

 

5.1. Гидромеханизация разработки грунтов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н

 

Сущность способа заключается в следующемБ. Грунт, размытый

потоком воды подаваемой под давлен ем, превращается в водо-

грунтовую смесь (пульпу, которую транспортируют под напором по

трубам или самотеком по каналам

й

 

 

лоткам до места укладки).

Этот способ эффективен п и

 

мощного источника воды

и несвязных (песчаных)

 

 

 

наличии

 

 

 

 

в. Гид омеханизированная разработ-

ка грунта позволяет:

 

 

р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– подавать грунт

с б льш й интенсивностью на ограниченные

 

 

 

 

о

 

 

 

и труднодоступные для ав о ранспорта участки;

 

 

 

 

 

грунт

 

 

 

 

 

– создавать высокую плотность укладываемого грунта, без при-

менения

 

тельного грунтоуплотняющего оборудования.

Раци нальная

и

 

 

 

 

 

 

бласть применения данного способа в строитель-

 

з

 

 

 

 

 

 

 

стве – в зведение плотин, дамб, намыв грунта под строительство

зданий и с ружений в поймах рек.

 

 

 

 

дополн

 

 

 

 

 

 

 

 

Прим няются три вида гидромеханизированных работ:

 

– гидромеханизированныеп

работы в надземном забое (на суше);

– з мл сосные работы в подводном забое (на водоемах);

 

е

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– комбинированный способ с разработкой грунта механическим

способом (землеройные машины) и транспортированием к месту

Рукладки в виде водогрунтовой смеси (пульпы).

 

 

Технология разработки грунта. Гидромеханизированная разра-

ботка грунта в надземном забое (на суше) выполняется гидромони-

торами (рис. 5.1, а).

73

 

 

 

 

 

а

 

б

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а– схема гидромонитора; б – встречный забой; в – попутныйТзабой;У

1– водовод; 2 – гидроцилиндры управления; 3, 4 – шарнирноеНсочленение ствола

сводоводом; 5 – рычаг; 6 – ствол; 7 – насадка ствола; 8 – гидромонитор;установленное на салазках 10, верхнее коленоБ2, имеющее возмож-

ность вращаться на 360° относительно нижнего, и ствол 1 с насадкой 6. Ствол присоединен к верхнему колену через шарнир 5, что

позволяет с помощью гидроцил

 

4 зменять положение ствола

относительно верхнего колена в ве т

кальнойплоскости на угол до

90°. Для поворота ствола гид омонито а в горизонтальной плоско-

сти на угол до 120° служит гид

 

и

 

цилиндр 7.

При производстве раб гидр мониторами различают две техно-

 

ндра

 

логические схемы размыва грунта: «снизу вверх» (встречный забой)

и «сверху вниз» (попу ныйзабой).

 

Размыв грунта встречным

забоем начинают с подрезки уступа

(вруба).

способ обеспечивает высокую производительность за

 

и

 

 

 

счет сам пр и в льных периодических обвалов грунта, нависаю-

щего над з нзй п дмыва (вруба) (рис. 5.1, б). Для обеспечения без-

Этот опасныхпусл вий труда (предотвращения нанесения травмы маши-

нистуегидромонитора от обрушенного грунта) расстояние от гидромонитора до размываемого грунта должно быть не менее высоты Рзабоя. Так как гидромонитор может оказаться среди потоков пульпы, рабочее место машиниста находится на салазках, возвышение которых над поверхностью земли обеспечивают его безопасность.

При разработке грунта попутным забоем гидромонитор устанавливают на поверхности забоя, т. е. на сухом участке (рис. 5.1, в). Направление движения струи гидромонитора совпадает с направлением пульпы. Благодаря этому поток пульпы, приобретая от водя-

74

ной струи достаточную начальную скорость, обеспечивает интенсивный сток. В подводных забоях грунт разрабатывают землесосные снаряды.

Земснаряды оборудованы устройствами грунтозабора и транспортирования пульпы. В состав грунтозаборных устройств входят гидромониторы для гидравлического разрыхления грунта или механические рыхлители. Легкие грунты всасываются в потоке воды без предварительного рыхления. В качестве всасывающих агрегатов применяют в основном грунтовые насосы. Они же служат для подачи

пульпы в пульповод и поддержания в нем необходимого напораУдля

ее транспортирования.

 

 

 

 

 

 

Разработаны также водоструйные (эжекторные) всасывающиеТагре-

гаты, а также агрегаты, выполненные на основе эрлифтов. Транс-

портная система представляет собой плавучий (на понтонах) или

 

 

 

 

 

 

 

Н

подвесной (на стреле, управляемой с земснаряда) пульповоды.

Укладка (намыв) грунта происходит за счетБпридания потоку

пульпы скорости, при которой част цы оседают на намываемой по-

верхности.

 

 

 

й

 

 

 

 

 

 

Осветленная вода отводится с помощью специальных колодцев.

Скорость потока, необходимая для

 

 

из него частиц грунта,

зависит от их крупности.

 

оседания

 

 

 

ме е снижения скорости происходит

фракционирование пор ды.

Первыми оседают наиболее крупные

фракции. Наибольшие ск р с и потока, при которых начинается

 

По

 

 

 

 

оседание частиц, следующ е:

 

 

 

 

 

 

т

 

0,06;

0,001 мм;

– крупность част ц – 1,0;

0,6; 0,2;

– скорость потока – 1,2; 0,7; 0,25;

0,045;

 

0,081 м/с.

 

и

 

 

 

 

 

 

Техн л гический процесс намыва дамб, насыпей и других соору-

з

 

 

 

 

 

 

жений вы лняется в следующей последовательности.

на территории намыва для отвода осветленной воды уст-

о

 

 

 

 

 

 

раива тся водоотводящая система, которая представляет систему

водовыпускныхп

труб и водосборных колодцев (рис. 5.2, а, б).

РВначалеЗат м возводимую насыпь разбивают в плане на картины (захватки) с размерами сторон от 200 до 500 м и бульдозера по контуру карты

намыва выполняютобвалование слабофильтрующим слоем грунта. В зависимости от рельефа местности и толщины слоя намывае-

мого грунта принимаются следующие способы подачи пульпы магистральным пульповодом на участки намыва – эстакадный и безэстакадный (рис. 5.2, а, б).

75

а

 

 

 

 

 

У

б

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.2. Намыв грунта:

Н

 

 

 

 

Б

 

 

 

а – эстакадный способ; б – безэстакадный способ;

 

 

1 – водовыпускная труба; 2 – грунтовые валы (обваловывание); 3 – водосборный колодец; 4 – магистральный пульпопровод; 5 – выпускные патрубки

При эстакадном способе пульпа на карты намыва поступает из магистрального пульповода, который размещается на эстакаде (сталь-

ных опорах), превышающих по высоте возводимую насыпь.

При безэстакадном способе маг ст альныйпульповод укладыва-

ют вдоль основания возводимой насыпи одной или двух сторон.

Через каждые 20–30 м на магист альном пульповоде устраивают вы-

пускные патрубки, через к

 

пульпа поступает на карту намыва.

 

рые

5.2. Бестраншейные (закрытыео) способы разработки грунтов

т

 

Бестраншейные ( акрытые) способы разработки грунтов эффек-

тивны приопрокладкезиподземных коммуникаций (газо- и водопровода, канали ации, теплосети, кабелей электроснабжения и связи

ит. .) в г р дских условиях, так как позволяют производить работы од действующими автомобильными и железными дорогами, трамвайными утями, городскими улицами и площадями, зданиями

исооруж ниями. Бестраншейные способы за счет уменьшения объма з мляных работ на 60–80 % позволяют существенно сократитьеп

Рсроки и стоимость прокладки коммуникаций.

К наиболее распространенным бестраншейным способам проклад-

ки коммуникаций относятся: горизонтальное механическое бурение, прокол и продавливание.

Выбор оптимального способа бестраншейной прокладки определяется геометрическими размерами, назначением и глубиной зало-

76

жения коммуникаций, расположением, протяженностью и грунтовыми условиями ее трассы, характером пересекаемых сооружений и действующих коммуникаций.

Горизонтальное бурение применяют для прокладки под автомобильными и железными дорогами трубопроводов и защитных футляров для размещения в них рабочих трубопроводов, кабелей и других коммуникаций. Бурение горизонтальных скважин и прокладку в них трубопроводов производят с помощью специальных механизированных установок цикличного и непрерывного действия. В городском

 

 

 

 

 

 

Н

строительстве широко применяют унифицированные установкиУго-

ризонтального бурения (УГБ) (рис. 5.3), осуществляющие непрерыв-

ное механическое бурение фрезерной головкой горизонтальнойТсква-

жины с одновременной прокладкой в ней защитной трубы-кожуха,

через которую затем протаскивается рабочий трубопровод несколько

 

 

 

 

 

й

 

меньшего диаметра. Эти установки имеют одинаковый принцип дей-

ствия и обеспечивают прокладку в грунтах БI–IV категорий труб-

 

 

 

 

и

 

кожухов под трубопроводы диаметром 325–1420 мм при максималь-

ной длине прокладки 40–60 м.

р

 

 

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

з

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

п

 

 

 

 

 

е

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 5.3. Установка для горизонтального бурения типа УГБ:

Р1 – буровая фрезерная головка; 2 – якорь; 3 – неподвижная обойма тягового полис-

паста; 4 – канатный полиспаст; 5 – подвижная обойма тягового полиспаста; 6 – рама; 7 – тяговая лебедка; 8 – двигатель внутреннего сгорания; 9 – кран-трубоукладчик; 10 – трансмиссия; 11 – стяжной хомут; 12 – труба-кожух; 13 – шнек;

14 – направляющая тележка

77

Транспортировка разработанного грунта из забоя в траншею осуществляется винтовым конвейером, состоящим из трубы-кожуха, внутри которой помещен шнек, не имеющий промежуточных опор. Длина конвейера соответствует протяженности перехода. К головной секции шнека крепится сменная фрезерная буровая головка, снабженная резцами с твердосплавными пластинками. Буровая головка обеспечивает бурение скважины несколько большего (на 30–50 мм) диаметра по сравнению с наружным диаметром прокладываемой трубыкожуха, что позволяет значительно уменьшить лобовое сопротивление

подачеустановки взабой.

 

 

Н

У

В соответствии с размерами прокладываемой трубы-кожуха каж-

дая установка комплектуется набором винтового конвейераТи фре-

зерными головками.

 

 

 

 

Прокол при прокладке труб осуществляется за счет вытеснения

 

 

й

 

 

и уплотнения грунта (без его разработки) прокладываемой трубой,

пневмопробойником или раскатчиком грунта.Б

 

При проколе возникают значительные радикальные усилия, поэто-

му необходимо обеспечивать определенное удаление трубопроводов

от земной поверхности, а также подземных сооружений и коммуника-

 

го

 

 

 

ций. В зависимости от материала коммуникациии

эти расстояния долж-

ны составлять для стальн

газ п

вода или водопровода – не менее

т

 

 

 

0,8 м, до водопровода из чугунныхтруб – не менее пяти диаметров (d)

и

 

 

 

прокладываемой трубы, до железобетонных и керамических труб – не

менее 6d, до водостока з бе онных труб – не менее 4d, до электриче-

з

 

 

 

 

скихкабелей– неменее0,6 м.

 

 

 

о

 

 

 

 

Различают прокол механический (статический) и вибропрокол.

При механическом проколе вдавливаемой в грунт трубе сообщается осту ательн е движение от продавливающего устройства или

она

р таскивается через готовую скважину, полученную с по-

мощью

н вмопробойника или раскатчика грунта.

Припвибропроколе применено вибрирование наконечника прокла-

дыва мой трубы (реже самой трубы) при одновременном вдавлива-

же

 

нии их в грунт.

Механический прокол применяют для прокладки трубопроводов

Рразличного назначения диаметром до 426 мм в глинистых и суглини-

стых грунтах при максимальной протяженности проходок до 40–60 м. В качестве продавливающих устройств используют насосно-домк- ратные установки, нажимные усилия от которой передаются про-

78

кладываемой трубе через ее торец. Для уменьшения лобового сопротивления на конце ведущего звена трубопровода устанавливают конический наконечник, диаметр основания которого превышает диаметр трубопровода на 20–30 мм. Продвигаясь в грунте, наконечник раздвигает и уплотняет его, образуя скважину.

Вибропрокол применяют при прокладке трубопроводов в песчаных, супесчаных и водонасыщенных грунтах, в которых нельзя получить устойчивую скважину. Сущность вибропрокола заключается в том, что прокладываемой трубе (или ее наконечнику) одновременно

 

Н

с усилием подачи сообщаются продольно направленные вдольУее

оси колебания, резко уменьшающие (в 8–10 раз) трение между грун-

том и внедряемой в него трубой.

Т

В качестве возбудителей продольно

направленных колебаний

используются вибраторы направленного действия и вибромолоты,

 

 

 

 

й

которые кроме вибрации сообщают прокладываемой трубе ударные

импульсы. Вибропроколом прокладывают трубыБдиаметром до426 мм

на длину до 25–50 м. Скорость

проходки

зависит от грунтовых

 

 

 

 

р

 

 

условий и диаметра прокладываемой трубы и составляет в среднем

20–60 м/ч.

оуда

ная вдавливающая установка для

На рис. 5.4 показана виб

 

прокладки труб (кожух в) диамет

м 273–426 мм.

 

т

 

 

 

 

Сегодня все большее распр странение получают грунтопроходные

 

и

 

 

 

 

машины безударного дейс вия с самозавинчивающимся рабочим орга-

номдля раскатки в грун егоризонтальных, вертикальных и наклонных

з

скважин, которыена ывают также раскатчиками грунта.

про

водства работ по проходке горизонтальных сква-

Технология

жин следующая. Перед началом работ станок для привода раскатчика устанавливаютп на предварительно спланированной площадке с последующейфиксацией его положения анкерами. Направляющую ориентируют винтовым регулировочным механизмом по проектной оси бу- Рдущ скважины. Затем включают механизм перемещения каретки и вдавливают раскатчик в грунт с одновременным включением гидромотора привода раскатчика. После внедрения раскатчика на всю длину привод раскатчика выключают, отсоединяют каретку от раскатчика и возвращают ее в исходное положение. Затем раскатчик и гидромотор его привода соединяют промежуточной штангой и повторяют цикл проходки. По мере внедрения раскатчика в грунт штангу наращивают инвентарными секциями. Установка обеспечивает проходку горизон-

79

тальных скважин диаметром 50–230 мм на расстояние до 50 м. Установка комплектуется набором раскатчиков диаметром 50, 80, 140, 200 и230 мм.

 

 

 

 

 

 

 

 

У

 

 

 

 

 

 

 

Т

 

 

 

 

 

 

Н

 

 

 

 

 

 

Б

 

 

 

 

 

 

й

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

 

 

Рис. 5.4. Устан вка для вибропрокола:

 

 

 

1 – конусныйинвентарныйнак нечникр; 2 – тяговаяреверсивнаялебедка; 3 – анкерная

рама; 4 – секционная направляющая; 5 – натяжная пружинная подвеска; 6 – вибро-

молот; 7 – приводной элек

 

ель; 8 – труба; 9 – пригрузочный полиспаст;

 

 

родвига

 

 

 

 

 

 

 

10 – наголовник

 

 

 

 

 

т

 

 

 

 

 

 

Машины для раскаткискважин экологически безопасны, бесшум-

ны в раб те, не передают динамические нагрузки на строительные

 

з

 

 

 

 

 

 

 

конструкции и действующие коммуникации, не оказывают вредно-

го воздействия на бслуживающий персонал.

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

 

 

 

Сх ма роходки горизонтальных скважин с помощью раскатчика

грунтапприведена на рис. 5.5.

 

 

 

 

 

 

Грунтопроходные установки с раскатчиками грунта постоянно

е

 

 

 

 

 

 

 

 

совершенствуются, расширяются их технические возможности. В пер-

спективе предусмотрено создание раскатчиков для проходки сква-

Ржин диаметром до 2,0 м.

 

 

 

 

 

 

Продавливанием прокладывают в грунтах I–III категории стальные

трубопроводы диаметром 529–1720 мм, а также сборные железобетонныеколлекторыитуннелиразличного назначенияна длину до 60–80 м.

80