книги / Справочник проектировщика промышленных, жилых и общественных зданий и сооружений. Основания и фундаменты

§ 4. СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ ПО ПРОИЗВОДСТВУ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ

а) Механизмы для разработки грунтов

Разработка котлованов и траншей производится экскаваторами, скреперами, бульдозерами и другими видами землеройных механизмов, а также с применением средств гидромеханизации.

Технические характеристики этих м?шин можно найти в справочнике «Строительные машины». Данные о производительности землеройных машин, необходи­ мые для составления проектов по организации работ по откопке котлованов, приведены в соответствующих таб­ лицах.

Сменная производительность одноковшовых экска­ ваторов показана в табл. 12.8.

Т а б л и ц а 12.9

К о эф ф и ц и е н т н а п о л н е н и я к о в ш а &н

Часовая производительность скреперов при работе в грунтах 1—III категорий показана в табл. 12.10.

Та б л и ц а 12.8

Т а б л и ц а 12.10

Часовая производительность скреперов при работе в грунтах I—III категорий в м*

Недобор грунта при разработке выемок, котлованов и траншей экскаваторами и скреперами допускается в размерах не более:

для одноковшовых экскаваторов с емкостью ков­ ша:

Недобор грунта в котлованах под фундаменты раз­ рабатывается непосредственно перед устройством фунда­ ментов.-

При использовании бульдозеров малых габаритов на тракторах «Беларусь» и ХТЗ-7 ручная зачистка до­ пускается только при необходимости особо тщательной планировки подошвы выемки.

Бульдозеры могут быть широко применены для рытья котлованов и их засыпки, перемещения грунта, срезки бугров. Работа бульдозеров рентабельнапри

б) Организация разработки котлованов

Разработка котлованов (выемок) осуществляется в следующей последовательности. После разбивки котло­ вана в плане (выемки) устраивается пионерная траншея.

План

где ка — коэффициент использования времени в смену, равный 0,8—0,95;

По достижении заданной глубины забоя производится разбивка оси хода экскаватора, устройство водоотвода (кювета) и временной дороги для отвозки грунта. Затем экскаватор и автотранспорт, подаваемый под погрузку грунта, устанавливаются в положение, указанное на

ваемый грунт к откосам котлована, оставляя позади полосу, равную длине бульдозера, разрабатываемую также бульдозеромпослеследующейпроходки экскаватора боковым забоем. Уборка грунта, перемещенного к откосу, разработка подошвы забоя, прилегающего к откосу, и

рис. 12.10, и разработка грунта ведется забоями, распо­ ложенными в. одном уровне. Котлованы (выемки) разра­ батываются продольными проходками боковым забоем.

Автотранспорт, подаваемый под погрузку грунта, устанавливается по заранее поставленным вешкам с расчетом, чтобы средний угол поворота экскаватора при разгрузке ковша был не более 90°. Разработка недобора и зачистка откосов производятся согласно приведенной схеме на рис. 12.11. Бульдозер перемещает разрабаты-

зачистка откоса производятся экскаватором Э-505 с погрузкой грунта в автотранспорт или разгрузкой его в отвал (в зависимости от местных условий). Оставшийся слой грунта, разрабатываемый вручную, перемещается к откосу и убирается экскаватором Э-505, оборудован­ ным драглайном, или размещается между отдельными фундаментами.

В грунтах III группы зачистка дна выполняется с предварительным рыхлением. Обратная засыпка тран­

шей и котлованов осуществляется с помощью экскавато­ ров, бульдозеров, скреперов и других механизмов. Укладка грунта в пазухи котлованов и за стенки фунда­ ментов при обратной засыпке производится по мере го­ товности фундаментов.

Разрез

Экскаватор со сменным грейфером, двигаясь вдоль бровки котлована (рис. 12.12), забирает из отвалов грунт и укладывает его в пазухах котлована и за фундаментами. Укладывается грунт грейфером по возможности равно­ мерно.

Для облегчения расчетов при составлении проекта организации работ в табл. 12.12 приводятся углы есте­ ственного откоса грунтов в разрыхленном состоянии и различной степени увлажнения.

Рис. 12.12. Обратная засыпка котлована

1 — выпуски арматуры; 2 — слои, уплотняемые электрическими или пневматическими трамбовками; 3 — слои, уплотняемые тяжелыми трамбовками; 4 — граница естественного откоса; 5 — отвал грунта для обратной засыпки; 6 — оси фундаментов; 7 —

ось движения экскаватора

для работы машин и вблизи фундаментов прн небольших объемах, — на рис. 12.14. Перед уплотнением грунт раз­ равнивается слоями толщиной 15—20 см малогабарит­ ным бульдозером Д-332 или в особо стесненных местах — вручную.

Уплотнение грунта осуществляется челночными про­ ходами виброкатка, число проходов которого (но не ме­ нее трех) по одному следу устанавливается опытным путем в зависимости от влажности грунта, а также от требуемой проектом плотности насыпного грунта. Сте­ пень уплотнения грунта контролируется полевой грун­ товой лабораторией (в случае необходимости). Ниже при-

Т а б л и ц а 12.12

водятся значения влажности в % для уплотнения грун­ тов:

При одновременной работе нескольких трамбовок интервал между ними рекомендуется делать не менее

Рис. 12.14. Уплотнение обратной засыпки электротрам­ бовкой

1 — участок, уплотняемый другими, более производительными механизмами; 2 — шланговый электропровод; 3 — электродвига­

тель^^ — слон, уплотняемые электротрамбовкой

г) Гидромеханизация зем ляны х работ

Разработка котлованов гидромеханическим способом производится:

1)путем размыва грунта струей воды, выбрасыва­ емой под напоров из ствола гидромонитора, н транспор­ тирования образовавшейся пульпы (размытого, разжи­ женного грунта), либо самотеком — по канавам или лоткам, либо при помощи землесосов по напорным тру­ бопроводам к местам намыва (насыпи);

2)путем всасывания грунта нз-под воды при помощи землесосов с транспортированием (регулированием)

пульпы по напорным трубопроводам.

Применяются также следующие комбинированные методы гидромеханизации:

1) грунт в пределах надводной части выемки размы­ вают гидромониторами, а в пределах подводной части разрабатывают землесосами; пульпу транспортируют по напорным трубопроводам;

2) грунт разрабатывают экскаватором с погрузкой через бункер в самотечные лотки; в бункере нли в лот­ ках грунт размывают гидромонитором;

3) грунт разрыхляют экскаваторами, бульдозерами нлн действием взрывов, а затем размывают струей воды нз гидромониторов.

Размыв грунта целесообразно вести сплошным фрон­ том при минимальном количестве гидромониторов с на­ садками наибольшего диаметра, возможного по заданному расходу н потребному напору воды.

В табл. 12.15 приведены данные о потребных напо­ рах, расходах воды н уклонах подошвы забоя при раз­ мыве разных грунтов гидромониторами. В табл. 12.16 рассматривается производительность землесосов по пе­ рекачиванию пульпы.

П р о и зв о д и т е л ь н о с т ь у п л о т н е н и я о д н о й т р а м б о в к о й

Т а б л и ц а 12.15

Н а п о р с т р у и ги д р о м о н и т о р а , р а с х о д в о д ы и у к л о н п о до ш вы з а б о я п р и р а з м ы в е р а зл и ч н ы х г р у н т о в

Т а б л и ц а 12.16

П р о и зн о д н т е л ь н о с т ь зе м л е с о с о в по п е р е к а л и в а н и ю

углубляя их (или закладывая новые зумпфы) по мере съема грунта. В глубоких котлованах (при глубине, превышающей 4—5 м) откосы полезно пригружать дре­ нирующими призмами. Воду к зумпфам подводят дре­ нажными канавками, прокладываемыми по периметру выработки.

В водоносных слоях, имеющих стабильное питание (от смежных более водопроницаемых слоев грунта или от водотоков и водоемов), открытый водоотлив может применяться, если разность между уровнем грунтовой воды и проектной отметкой дна котлована относительно невелика (до 2—3 м), выработка доводится до проч­ ных слоев грунта, не подвергающихся каким-либо повреж­ дениям в связи с притоком воды, и если при этом обеспе­ чиваются нормальные условия для работы землеройных и других машин.

Открытый водоотлив применяется также в сочетании с водопонижением как вспомогательное мероприятие — для откачки «остаточной» воды, притекающей через «окна» между скважинами, когда выработка пересекает водоупорные слои или для частичной замены водопони­ зительных скважин, возможной при большом развитии зоны депрессии.

Во всех указанных случаях возможны простейшие устройства водосборников и подводящих воду кюветов.

Для откачки воды применяются грязевые насосы: самовсасывающие центробежные (не требующие заливки водой всасывающего трубопровода), диафрагмовые и др. (табл. 12.17),

При производстве земляных работ способом гидро­

сами, характеристики которых — развиваемый напор и подача (расход откачиваемой воды) — соответствуют необходимой высоте подъема воды (с учетом гидравли­ ческих сопротивлений всасывающих и отводящих тру­ бопроводов) и заданному темпу осушения котлована.

Возможна также откачка воды земснарядом, при­ мененным для разработки грунта.

а) Назначение и область применения

Водопонижение предназначено для предварительного (предшествующего земляным работам) осушения грунта и разгрузки фильтрационного давления в надоносных слоях, залегающих ниже уровня дна котлоЯна или в его откосах. Для этой цели откачивают воду из системы

Рис. 12.16. Схема водопонижения в безнапорном водоносном горизонте

1 — нормальный уровень грунтовых вод; 2 — понижен­ ный уровень грунтовых вод; 3 ~ отводящий трубопровод; 4 —>водопонизительные скважины

водоприемников, расположенных вне контура котлована (траншеи) и оборудованных фильтрами, не допускающими выноса фильтрующейся водой частиц грунта (рис. 12.16).

Время, в течение которого продолжается откачка, в общем случае подразделяется на два периода: период «активной» откачки, в течение которого достигается необходимая депрессия, и период «пассивной» откачки, производимой лишь для поддержания достигнутой де­ прессии на заданных отметках.

При наличии напорных водоносных горизонтов (рис. 12.17) ниже дна вскрываемой выработки водопониже­ ние применяется для разгрузки давления воды, под дей­ ствием которого может быть прорван подстилающий вы­ работку водоупор. Применение глубинного водоотлива

или самоизливающихся разгрузочных скважин обяза­ тельно при условии

Водопонижение наиболее эффективно при откачке воды из мелкозернистых и среднезернистых песков, содержащих не более 5—8% глинистых частиц. В слабо-

Рис. 12.17. Схема водопонижения в напорном во­ доносном горизонте

1 — пьезометрический уровень грунтовых вод до откачки воды; 2 jt~ пьезометрический уровень грунтовых вод при откачке (оды; 3 — отводящий трубопровод; 4 —■водопо­

низительные скважины

проницаемых (содержащих значительные примеси гли­ нистых частиц) водоносных слоях возрастает продолжи­ тельность необходимого для осушения грунта периода активной откачки. В подобных случаях применяются специальные способы водопонижения (вакуумирование, электроосушение).

Рациональность применения водопонижения в круп­ нозернистых сильно водопроницаемых слоях грунта, когда поддержание необходимой депрессии требует от­ качки водопонизительной системой весьма больших расходов воды, определяется исключительно экономи­ ческими соображениями и существенно зависит от дли­ тельности строительных работ, выполняемых под защи­ той водопонижения.

Предварительное осушение грунта методом водо­ понижения позволяет предотвратить нарушение восхо­ дящими токами воды слоев грунта в основании возводи­ мого сооружения, содействует его уплотнению действием направленных книзу фильтрационных сил (что дает ос­ нование повышать принимаемые нагрузки на грунт) и повышает устойчивость откосов, обеспечивая необ­ ходимые условия для производства земляных, бетонных, гидроизоляционных и других работ.

б) Оборудование и схемы водопоиизительных установок

Водопонизительные установки состоят из водопри­ емников, оборудованных фильтрами, насосных агрегатов для откачки воды и коммуникаций (всасывающих, на­ порных трубопроводов, сбросных лотков или труб). Ос­ новным типом применяемых в настоящее время водо­ приемников являются вертикальные скважины, обору­ дованные фильтровым звеном, установленным в слоях грунта, из которых откачивается вода, и соединенным

глухими надставными трубами, связывающими фильтро­ вое звено с устьем скважины1 .

Фильтры должны препятствовать выносу откачи­ ваемой водой твердых частиц грунта. Однако в разно­ зернистых грунтах допускается и даже желателен вынос мелких фракций, частицы которых свободно залегают в порах, не принимая участия в передаче нагрузки. В ре­ зультате их вымывания вокруг скважины образуется

емого при откачке воды выноса частиц, является его за­ тухающий характер. Обычно вода должна просветляться в течение короткого времени — от нескольких часов до рдних суток. Незатухающий вынос недопустим.

Гранулометрический состав обсыпки подбирается так, чтобы отношение среднего диаметра ее частиц к сред­ нему диаметру частиц грунта составляло от 5 до 10. Под средним диаметром подразумевается диаметр таких частиц, по сравнению с которыми все более мелкие ча­ стицы по своему суммарному весу составляют 50% от общего веса образца, подвергнутого гранулометрическому анализу.

Материал фильтров должен быть устойчив против химического воздействия грунтовых вод. Для этого сетчатые фильтры иглофильтровых установок до послед­ него времени снабжались латунной сеткой. В настоящее время она заменена капроновой тканью.

Помимо сетчатых фильтров, для водопонизительных скважин используют фильтры в виде труб с отверстиями различной формы, снабжаемыми в случае необходимости гравийно-песчаной обсыпкой, каркасы со спиральной проволочной обмоткой, между витками которой обеспе­ чивается зазор, соответствующий гранулометрическому составу грунта (или промежуточного слоя обсыпки), а также фильтры из различных пористых материалов — керамики, клееных песчано-гравийных смесей, бетона и т. п.

Фильтры устанавливаются путем непосредственного погружения их гидравлическим способом, (подмывом) или опусканием в готовую скважину, которую пробури­ вают или при глубине до 12 м пробивают по способу Э. Г. Годеса [7] с последующим извлечением обсадных труб.

При гидравлическом погружении иглофильтров дли­ ной до 8 м необходим расход воды около 30 м3/ч при давлении до 3—4 am. В крупнозернистых песчаных и гравелистых слоях, сильно поглощающих воду, к подмывной струе воды добавляется сжатый воздух. При погружении иглофильтров глубиной до 20 м (эжектор­ ных иглофильтров) необходим расход воды 40—60 м3/ч при давлении до 5—8 am.

Для механического бурения скважин применяют буровые станки. Пробивка и извлечение обсадных труб может осуществляться любыми сваебойными снарядами

на поверхности земли, г л у б и н н ы е н а с о с ы или э ж е к т о р н ы е в о д о п о д ъ е м н и к и , монти­ руемые внутри скважины.

При использовании самовсасывающих насосных агре­ гатов подъем воды от динамического ее уровня в сква­ жине до отметки, иа которой установлен насос, осущест-

1 В настоящее время разрабатываются и осваиваются также другие тйпы водоприемников: горизонтальные фильтры, устраи­ ваемые способом продавливания из предварительно пройденной водосборной шахты или погружаемые в грунт иными способами, скважины с уширенным фильтрующим основанием н т. п.