Особенности земляных работ в зимних условиях. Особенности технологии производства земляных работ в зимний период. Разработка мерзлых грунтов является наиболее трудоемким процессом зимних строительных работ. Она требует осуществления подготовительных мероп

Значительная часть территории России расположена в зонах с продолжительной и суровой зимой. Однако строительство осуществляется круглогодично, в этой связи около 15% общего объема земляных работ приходится выполнять в зимних условиях и при мерзлом состоянии грунта. Особенность разработки грунта в мерзлом состоянии за ключается в том, что при замерзании грунта механическая прочность его возрастает, а разработка затрудняется. Зимой значительно возрастает трудоемкость разработки грунта (ручных работ в 4...7 раз, механизированных в 3...5 раз), ограничивается применение некоторых механизмов - экскаваторов, бульдозеров, скреперов, грейдеров, в то же время выемки зимой можно выполнять без откосов. Вода, с которой много неприятностей в теплое время года, в замерзшем состоянии становится союзником строителей. Иногда отпадает необходимость в шпунтовых ограждениях, практически всегда в водоотливе. В зависимости от конкретных местных условий используют следующие методы разработки грунта:

■ предохранение грунта от промерзания с последующей разработкой обычными методами;

■ оттаивание грунта с разработкой его в талом состоянии;

■ разработка грунта в мерзлом состоянии с предварительным рыхлением;

■ непосредственная разработка мерзлого грунта.

5.11.1. Предохранение грунта от промерзания

Этот метод основан на искусственном создании на поверхности участка, намеченного к разработке в зимнее время, термоизоляционного покрова с разработкой грунта в талом состоянии. Предохранение проводится до наступления устойчивых отрицательных температур, с заблаговременным отводом с утепляемого участка поверхностных вод. Применяют следующие способы устройства термоизоляционного покрытия: предварительное рыхление грунта, вспахивание и боронование грунта, перекрестное рыхление, укрытие поверхности грунта утеплителями и др.

Предварительное рыхление грунта, а также вспахивание и боронование осуществляется накануне наступления зимнего периода на участке, предназначенном для разработки в зимних условиях. При рыхлении поверхности грунта верхний слой приобретает рыхлую структуру с заполненными воздухом замкнутыми пустотами, обладающими достаточными теплоизоляционными свойствами. Вспашку производят тракторными плугами или рыхлителями на глубину 30...35 см с последующим боронованием на глубину 15...20 см. Такая обработка в сочетании с естественно образующимся снеговым покровом отдаляют начало промерзания грунта на 1,5 мес, а на последующий период уменьшают общую глубину промерзания примерно на 73. Снеговой покров может быть увеличен перемещением снега на участок бульдозерами или автогрейдерами или установкой перпендикулярно направлению господствующих ветров нескольких рядов снегозащитных заборов из решетчатых щитов размером 2 X 2 м на расстоянии 20...30 м ряд от ряда.

Глубинное рыхление производят экскаваторами на глубину 1,3. ..1,5 м путем перекидки разрабатываемого грунта на участке, где в последующем будет располагаться земляное сооружение.

Перекрестное рыхление поверхности на глубину 30...40 см, второй слой которого располагается под углом 60...900, а каждая последующая проходка выполняется с нахлесткой на 20 см. Такая обработка, включая снежный покров, отодвигает начало замерзания грунта на 2.5.. .3.5 мес., резко снижается общая глубина промерзания.

Предварительная обработка поверхности грунта механическим рыхлением особенно эффективна при утеплении этих участков земли.

Укрытие поверхности грунта утеплителями. Для этого используют дешевые местные материалы - древесные листья, сухой мох, торфяная мелочь, соломенные маты, стружки, опилки, снег. Наиболее простой способ - укладка этих утеплителей толщиной слоя 20...40 см непосредственно по грунту. Такое поверхностное утепление применяют в основном для небольших по площади выемок.

Укрытие с воздушной прослойкой. Более эффективным является использование местных материалов в сочетании с воздушной прослойкой. Для этого на поверхности грунта раскладывают лежни толщиной 8.. .10 см, на них горбыли или другой подручный материал - ветки, прутья, камыши; по ним сверху насыпают слой опилок или древесных стружек толщиной 15...20 см с предохранением их от сдувания ветром. Такое укрытие чрезвычайно эффективно в условиях срединной России, оно фактически предохраняет грунт от промерзания в течение всей зимы. Целесообразно площадь укрытия (утепления) увеличивать с каждой стороны на 2...3 м, что предохранит грунт от промерзания не только сверху, но и сбоку.

С началом разработки грунта вести его надо быстрыми темпами, сразу на всю необходимую глубину и небольшими участками. Утепляющий слой при этом нужно снимать только на разрабатываемой площади, в противном случае при сильных морозах будет быстро образовываться мерзлая корка грунта, затрудняющая производство работ.

5.11.2. Метод оттаивания грунта с разработкой его в талом состоянии

Оттаивание происходит за счет теплового воздействия и характеризуется значительной трудоемкостью и энергетическими затратами. Применяется в редких случаях, когда другие методы недопустимы или неприемлемы - вблизи действующих коммуникаций и кабелей, в стесненных условиях, при аварийных и ремонтных работах.

Способы оттаивания классифицируются по направлению распространения теплоты в грунте и по применяемому теплоносителю (сжигание топлива, пар, горячая вода, электричество). По направлению оттаивания все способы делятся на три группы.

Оттаивание грунта сверху вниз. Теплота распространяется в вертикальном направлении от дневной поверхности вглубь грунта. Способ наиболее прост, практически не требует подготовительных работ, наиболее часто применим на практике, хотя с точки зрения экономного расхода энергии наиболее несовершенен, так как источник теплоты размещается в зоне холодного воздуха, поэтому неизбежны значительные потери энергии в окружающее пространство.

Оттаивание грунта снизу вверх. Теплота распространяется от нижней границы мерзлого грунта к дневной поверхности. Способ наиболее экономичный, так как опаивание происходит под защитой мерзлой корки грунта и теплопотери в пространство практически исключены. Потребная тепловая энергия может быть частично сэкономлена за счет оставления верхней корки грунта в промерзшем состоянии. Она имеет наиболее низкую температуру, поэтому требует больших затрат энергии на опаивание. Но этот тонкий слой грунта в 10...15 см будет беспрепятственно разработан экскаватором, для этого вполне хватит мощности машины. Главный недостаток этого способа в необходимости выполнения трудоемких подготовительных операций, что ограничивает область его применения.

Радиальное оттаивание грунта занимает промежуточное положение между двумя предыдущими способами по расходу тепловой энергии. Теплота распространяется в грунте радиально от вертикально установленных прогревных элементов, но для того, чтобы их установить и подключить к работе требуются значительные подготовительные работы.

Для выполнения оттаивания грунта по любому из этих трех способов необходимо участок предварительно очистить от снега, чтобы не тратить тепловую энергию на его оттаивание и недопустимо переувлажнять грунт.

В зависимости от применяемого теплоносителя существует несколько методов оттаивания.

Оттаивание непосредственным сжиганием топлива. Если в зимнее время необходимо выкопать 1...2 ямы, самое простое решение - обойтись простым костром. Поддерживание костра в течение смены приведет к оттаиванию грунта под ним на 30...40 см. Погасив костер и хорошо утеплив место прогрева опилками, оттаивание грунта внутрь будет продолжаться за счет аккумулированной энергии и за смену может достигнуть общей глубины до 1 м. При необходимости можно снова расжечь костер или разработать талый грунт и на дне ямы развести костер. Применяют способ крайне редко, так как только незначительная часть тепловой энергии расходуется продуктивно.

Огневой способ применим для отрывки небольших траншей, используется звеньевая конструкция (рис. 5.41) из ряда металлических коробов усеченного типа, из которых легко собирается галерея необходимой длины, в первом из них устраивают камеру сгорания твердого или жидкого топлива (костер из дров, жидкое и газообразное топливо с сжиганием через форсунку). Тепловая энергия перемещается к вытяжной трубе последнего короба, создающей необходимую тягу, благодаря которой горячие газы проходят вдоль всей галереи и грунт под коробами прогревается по всей длине. Сверху короба желательно утеплить, часто утеплителем используют талый грунт. После смены агрегат убирают, полосу оттаявшего грунта засыпают опилками, дальнейшее опаивание продолжается за счет аккумулированного в грунте тепла.

Электропрогрев. Сущность данного метода состоит в пропускании электрического тока через грунт, в результате чего он приобретает положительную температуру. Используют горизонтальные и вертикальные электроды в виде стержней или полосовой стали. Для первоначального движения электрического тока между стержнями необходимо создать токопроводящую среду. Такой средой может быть талый грунт, если электроды забить в грунт до талого грунта, или на поверхности грунта, очищенного от снега, насыпать слой опилок толщиной 15...20 см, смоченных солевым раствором с концентрацией 0,2-0,5%. Вначале смоченные опилки являются токопроводящим элементом. Под воздействием теплоты, генерируемой в слое опилок, верхний слой грунта нагревается, опаивает и сам становится проводником тока от одного электрода к другому. Под воздействием теплоты происходит оттаивание нижележащих слоев грунта. В последующем распространение тепловой энергии осуществляется в основном в толще грунта, опилочный слой только защищает обогреваемый участок от потерь теплоты в атмосферу, для чего слой опилок целесообразно накрыть рулонными материалами или щитами. Этот способ достаточно эффективен при глубине промерзания или оттаивания грунта до 0,7 м. Расход электроэнергии на отогрев 1 м3 грунта колеблется в пределах 150...300 кВт.ч, температура нагретых опилок не превышает 80...90 °С.

Рис. 5.41. Установка для оттаивания грунта жидким топливом:

а - общий вид; б - схема утепления короба; 1 - форсунка; 2 - утеплитель (обсыпка талым грунтом); 3 - короба; 4 - вытяжная труба; 5 - полость оттаявшего грунта

Оттаивание грунта полосовыми электродами, укладываемыми на поверхность грунта, очищенной от снега и мусора, по возможности выровненной. Концы полосового железа отгибают кверху на 15...20 см для подключения к электропроводам. Поверхность отогреваемого участка покрывают слоем опилок толщиной 15...20 см, смоченных раствором хлористого натрия или кальция консистенции 0,2...0,5%. Так как грунт в промороженном состоянии не является проводником, то на первой стадии ток движется по смоченным раствором опилкам. Далее отогревается верхний слой грунта и оттаявшая вода начинает проводить электрический ток, процесс со временем идет вглубь грунта, опилки начинают выполнять роль теплозащиты отогреваемого участка от теплопотерь в атмосферу. Опилки сверху обычно покрывают толем, пергамином, щитами, другими защитными материалами. Способ применим при глубине отогрева до 0,6...0,7 м, так как при больших глубинах напряжение падает, грунты менее интенсивно включаются в работу, значительно медленнее нагреваются. К тому же они достаточно пропитаны с осени водой, которая требует больше энергии для перехода в талое состояние. Расход энергии колеблется в пределах 50-85 кВт.ч на 1 м3 грунта.

Оттаивание грунта стержневыми электродами (рис. 5.42). Данный метод осуществляют сверху вниз, снизу вверх и комбинированным способами. При оттаивании грунта вертикальными электродами стержни из арматурного железа с заостренным нижним концом забиваются в грунт в шахматном порядке, обычно используя рамку 4x4 м с крестообразно натянутыми проволоками; расстояние между электродами оказывается в пределах 0,5-0,8 м.

Рис. 5.42. Оттаивание грунта глубинными электродами:

а - снизу вверх; б - сверху вниз; 1 - талый грунт; 2 - мерзлый грунт; 3 - электрический провод; 4 - электрод, 5 - слой гидроизоляционного материала; 6 - слой опилок; I-IV - слои оттаивания

При прогреве сверху вниз предварительно очищают от снега и наледи поверхность, стержни забивают в грунт на 20...25 см, укладывают слой опилок, пропитанных раствором солей. По мере прогрева грунта электроды забивают глубже в грунт. Оптимальной будет глубина прогрева в пределах 0,7... 1,5 м. Продолжительность оттаивания грунта воздействием электрического тока примерно 1,5...2,0 сут, после этого увеличение глубины оттаивания будет происходить за счет аккумулированной теплоты еще в течение 1...2 сут. Расстояние между электродами 40...80 см, расход энергии по сравнению с полосовыми электродами сокращается на 15...20% и составляет 40...75 кВт-ч на 1 м3 грунта.

При прогреве снизу вверх пробуривают скважины и вставляют электроды на глубину, превышающую глубину промерзшего грунта на 15...20 см. Ток между электродами идет по талому грунту ниже уровня промерзания, при нагреве грунт отогревает вышележащие слои, которые также включаются в работу. При этом методе применять слой опилок не требуется. Расход энергии составляет 15...40 кВт/ч на 1 м3 грунта.

Третий, комбинированный способ, будет иметь место при заглублении электродов в подстилающий талый грунт и устройстве на дневной поверхности опилочной засыпки, пропитанной солевым раствором. Электрическая цепь замкнется наверху и внизу, оттаивание грунта будет происходить сверху вниз и снизу вверх одновременно. Так как трудоемкость подготовительных работ при этом способе самая высокая, то его применение может быть оправдано лишь в исключительных случаях, когда требуется ускоренное оттаивание грунта.

Оттаивание токами высокой частоты. Этот метод позволяет резко сократить подготовительные работы, так как промерзший грунт сохраняет проводимость к токам высокой частоты, поэтому отпадает надобность в большом заглублении электродов в грунт и в устройстве опилочной засыпки. Расстояние между электродами может быть увеличено до 1,2 м, т. е. сокращено их количество почти в два раза. Процесс оттаивания грунта протекает относительно быстро. Ограниченное использование способа связано с недостаточным выпуском генераторов токов высокой частоты.

Одним из методов, которые в настоящее время утратили свою эффективность и вытеснены более современными, является оттаивание грунта паровыми или водяными иглами. Дня этого необходимо наличие источников горячей воды и пара, при малой, до 0,8 м глубине промерзания грунта. Паровые иглы представляют собой металлическую трубу длиной до 2 м и диаметром 25...50 мм. На нижнюю часть трубы насажен наконечник с отверстиями диаметром 2...3 мм. Иглы соединяют с паропроводом гибкими резиновыми шлангами при наличии на них кранов. Иглы заглубляют в скважины, предварительно пробуриваемые на глубину, приблизительно равную 70% глубины оттаивания. Скважины закрывают защитными колпаками, снабженные сальниками для пропуска паровой иглы. Пар подают под давлением 0,06...0,07 МПа. После установки аккумулированных колпаков прогреваемую поверхность покрывают слоем термоизоляционного материала, чаще всего опилок. Иглы располагают в шахматном порядке с расстоянием между центрами 1 1,5 м.

Расход пара на 1 м3 грунта составляет 50... 100 кг. За счет выделения паром в грунте скрытой теплоты парообразования прогрев грунта проходит особенно интенсивно. Этот метод требует расхода тепловой энергии примерно в 2 раза больше, чем метод вертикальных электродов.

Оттаивание грунта теплоэлектронагревателями. Данный метод основан на передаче теплоты мерзлому грунту контактным способом. В качестве основных технических средств применяются электро-маты, изготавливаемые из специального теплопроводящего материала, через который пропускают электрический ток. Прямоугольные маты, размеры которых могут закрывать поверхность от 4...8 м2, укладываются на оттаиваемый участок и подсоединяются к источнику электричества напряжением 220 В. При этом образующееся тепло эффективно распространяется сверху вниз в толщу мерзлого грунта, что приводит к его оттаиванию. Время, необходимое для оттаивания, зависит от температуры окружающего воздуха и от глубины промерзания грунта и в среднем составляет 15-20 ч.

5.11.3. Разработка грунта в мерзлом состоянии с предварительным рыхлением

Рыхление мерзлого грунта с последующей разработкой землеройными и землеройно-транспортными машинами осуществляют механическим или взрывным методом.

Механическое рыхление мерзлого грунта с использованием современных строительных машин повышенной мощности приобретает все большее распространение. В соответствии с требованиями экологии, перед зимней разработкой грунта необходимо в осенний период снять бульдозером слой растительного грунта с намеченного для разработки участка. Механическое рыхление базируется на резании, раскалывании или сколе мерзлого грунта статическим (рис. 5.43) или динамическим воздействием.

Рис. 5.43. Рыхление мерзлого грунта статическим воздействием:

а - бульдозером с активными зубьями, б - экскаватором-рыхлителем, 1 - направление хода рыхления

При динамическом воздействии на грунт осуществляется его раскалывание или сколы молотами свободного падения и направленного действия (рис. 5.44). Этим способом разрыхление грунта производят молотами свободного падения (шар- и клин-молотами), подвешенными на канатах на стрелы экскаваторов, либо молотами направленного действия, когда рыхление осуществляется сколом грунта. Рыхление механическим способом позволяет осуществлять его разработку землеройными и землеройно-транспортными машинами. Молоты массой до 5 т сбрасывают с высоты 5...8 м: молот в форме шара рекомендуется применять при рыхлении песчаных и супесчаных грунтов, клин-молоты - для глинистых (при глубине промерзания 0,5...0,7 м). В качестве молота направленного действия широко применяют дизель-молоты на экскаваторах или тракторах; они позволяют разрушать промороженный грунт на глубину До 1,3 м (рис. 5.45).

Статическое воздействие основано на непрерывном режущем Усилии в мерзлом грунте специального рабочего органа - зуба-рыхлителя, который может быть рабочим оборудованием гидравлического экскаватора «обратная лопата» или быть навесным оборудованием на Мощных тракторах.

Рыхление статическими рыхлителями на базе трактора подразумевает в качестве навесного оборудования специального ножа (зуба), режущее усилие которого создается за счет тягового усилия трактора.

Машины этого типа рассчитаны на послойное рыхление грунта на глубину 0,3...0,4 м. Число зубьев зависит от мощности трактора, при минимальной мощности трактора 250 л.с. используется один зуб. Разрыхление грунта осуществляют параллельными послойными проходками через 0,5 м с последующими поперечными проходками под углом 60...900 к предыдущим. Перемещение разрыхленного грунта в отвал осуществляют бульдозерами. Целесообразно навесное оборудование крепить непосредственно на бульдозер и использовать его для самостоятельного перемещения разрыхленного грунта (см. рис. 5.21). Производительность рыхлителя 15...20 м3/ч.

Способность статических рыхлителей послойно разрабатывать мерзлый грунт дает возможность использовать их независимо от глубины промерзания грунта. Современные рыхлители на базе тракторов с бульдозерным оборудованием благодаря своим широким технологическим возможностям находят широкое применение в строительстве. Это обусловлено их высокой экономичностью. Так, стоимость разработки грунта с применением рыхлителей по сравнению с взрывным способом рыхления в 2...3 раза ниже. Глубина рыхления этими машинами составляет 700...1400 мм.

Рис.5.45. Схема совместной работы дизель-молота и экскаватора «прямая лопата»

Рыхление мерзлых грунтов взрывом эффективно при значительных объемах разработки мерзлого грунта. Метод применяют преимущественно на незастроенных участках, и ограниченно застроенных - с использованием укрытий и локализаторов взрыва (тяжелых пригрузочных плит).

В зависимости от глубины промерзания грунта взрывные работы выполняют (рис. 5.46):

■ методом шпуровых и щелевых зарядов при глубине промерзания грунта до 2 м;

■ методом скважинных и щелевых зарядов при глубине промерзания свыше 2 м.

Шпуры просверливают диаметром 22...50 мм, скважины - 900...1100 мм, расстояние между рядами принимается от 1 до 1,5 м. Щели на расстоянии 0,9... 1,2 м одна от другой нарезают щеленарез-Выми мяптнями фрезерного типа или баровыми машинами. Из трех Соседних щелей взрывчатое вещество помещается только в среднюю, крайние и промежуточные щели служат для компенсации сдвига мерзлого грунта во время взрыва и для снижения сейсмического эффекта. Заряжают щели удлиненными или сосредоточенными зарядами, после чего их сверху засыпают талым песком. При качественном выполнении подготовительных работ в процессе взрывания мерзлый грунт полностью дробится, не повреждая стенок котлована или траншеи.

Рис. 5.46. Методы рыхления мерзлого грунта взрывом:

а - шпуровыми зарядами; б - то же, скважинными; в - то же, котловыми; г - то же, малокамерными; д, е - то же, камерными; ж - то же, щелевыми; 1 - заряд ВВ; 2 - забойка; 3 - грудь забоя; 4 - рукав; 5 - шурф; б - штольня; 7 - рабочая щель; 8 - компенсационная щель

Разрыхленный взрывами грунт разрабатывается экскаваторами или землеройно-транспортными машинами.

5.11.4. Непосредственная разработка мерзлого грунта

Разработка (без предварительного рыхления) может осуществляется двумя методами - блочным и механическим.

Блочный метод разработки применим для больших площадей и основан на том, что монолитность мерзлого грунта нарушается за счет разрезки его на блоки. С помощью навесного оборудования на тракторе - баровой машины грунт разрезают при взаимно-перпендикулярных проходках на блоки шириной 0,6...1,0 м (рис. 5.47). При малой глубине промерзания (до 0,6 м) достаточно сделать только продольные разрезы.

Баровые машины, осуществляющие нарезку щелей, имеют одну, две или три врубовые цепи, навешенные на тракторы или траншейные экскаваторы. Баровые машины позволяют прорезать в мерзлом грунте щели глубиной 1,2...2,5 м. Используют стальные зубья с режущей кромкой из прочного сплава, что продлевает срок их службы, а при износе или истирании позволяет быстро их заменить. Расстояние между барами принимается в зависимости от грунта через 60... 100 см. Разработку производят экскаваторами «обратная лопата» с ковшом большой вместимости или глыбы грунта волоком перемещают с разрабатываемой площадки в отвал бульдозерами или гранторами.

Рис.5.47. Схема блочной разработки грунта:

а - нарезка щелей баровой машиной; б - то же, с извлечением блоков трактором; в - разработка котлована с извлечением блоков мерзлого грунта при помощи крана; I - слой мерзлого грунта; 2 - режущие цепи (бары); 3 - экскаватор; 4 - щели в мерзлом грунте; 5 - нарезанные блоки грунта; 6 - перемещаемые с площадки блоки; 7 - столики крана; 8 - транспортное средство; 9 - клещевой захват; 10 - строительный кран; 11 - трактор

Механический метод основан на силовом, а чаще в сочетании с ударным или вибрационном воздействии на массив мерзлого грунта. Реализуется метод применением обычных землеройных и землеройно-транспортных машин и машин со специально разработанными для зимних условий рабочими органами (рис. 5.48).

Обычные серийные машины применяют в начальный период зимы, Когда глубина промерзания грунта незначительна. Прямая и обратная лопата могут разрабатывать грунт при глубине промерзания 0,25...0,3 м; с ковшом вместимостью более 0,65 м3-0,4 м; экскаватор драглайн - до 0,15 м; бульдозеры и скреперы в состоянии разрабатывать промерзший грунт на глубину до 15 см.

Рис. 5.48. Механический способ непосредственной разработки грунта:

а - ковш экскаватора с активными зубьями; б - разработка грунта экскаватором «обратная лопа-та» и захватно-клещевым устройством; в - землеройно-фрезерная машина; 1 - ковш; 2 - зуб ков-ша; 3 - ударник; 4 - вибратор; 5 - захватно-клещевое устройство; б - отвал бульдозера; 7 - гидроцилиндр для подъема и опускания рабочего органа; 8 - рабочий орган (фреза)

Для зимних условий разработано специальное оборудование для одноковшовых экскаваторов - ковши с виброударными активными зубьями и ковши с захватно-клещевым устройством. Затраты энергии на резание грунта примерно в 10 раз больше, чем на скалывание. Вмонтирование в режущий край ковша экскаватора виброударных механизмов, аналогичных по работе отбойному молотку, приносят хорошие результаты. За счет избыточного режущего усилия такие одноковшовые экскаваторы могут послойно разрабатывать массив мерзлого грунта. Процесс рыхления и экскавации грунта оказывается единым.

Разработку грунта осуществляют и многоковшовыми экскаваторами, специально разработанными для проходки траншей в мерзлом грунте. Для этой цели служит специальный режущий инструмент в виде клыков, зубьев или коронок со вставками из твердого металла, укрепляемых на ковшах. На рис. 5.48, а показан рабочий орган многоковшового экскаватора с активными зубьями для разработки скальных и мерзлых грунтов.

Послойную разработку грунта можно осуществлять специализированной землеройно-фрезерной машиной, снимающей стружку глубиной до 0,3 м и шириной 2,6 м. Перемещение разработанного мерзлого грунта производят бульдозерным оборудованием, входящим в комплект машины.

Мерзлые грунты, за исключением скальных, сильно осложняют производство земляных работ и значительно увеличивают их стоимость, поэтому следует заранее наметить те участки земляных работ, разработка которых в зимний период вызовет наименьшее удорожание. Зимние условия не вызывают удорожания работ при разработке скальных грунтов, закрытых проходках, например щитовых, и пр. Сравнительно ненамного удорожается зимой .

Грунт, подлежащий разработке в зимних условиях, должен быть предварительно подготовлен. Подготовка заключается в предохранении его от промерзания, в рыхлении или в оттаивании уже замерзшего грунта.

Предохранение грунта от промерзания. Для уменьшения глубины промерзания до наступления морозов выполняют ряд подготовительных работ: отвод с участка поверхностных вод, глубокую вспашку поверхностного слоя (до 30-35 см) с обязательным боронованием, покрытие поверхности земли дешевыми местными теплоизоляционными материалами (опилками, мхом, торфом, листьями и пр.).

Наиболее эффективным является рыхление грунта тракторным многостоечным рыхлителем на глубину не менее 0,35 м, что с учетом снегового покрова обеспечивает в средней полосе на период зимнего времени талое состояние грунта под разрыхленным слоем.

Предохранение грунта от промерзания имеет большое значение в районах Сибири, где ведется большое строительство и где грунт промерзает на 3-4 м. Для уменьшения глубины промерзания участки покрывают полимерными пенами, получаемыми из карбамидной смолы на растворных узлах пеногеперации. Рыхление и утепление грунта должно производиться в пределах рабочих контуров выемок с уширением на двойную глубину промерзания.

Механическое рыхление мерзлого грунта. Применяемые способы рыхления замерзшего грунта зависят от глубины его промерзания. Слой мерзлого грунта толщиной до 0,25 м разрушается экскаватором с ковшом вместимостью 0,5 м 3 , а при слое до 0,4 м — экскаватором с ковшом вместимостью 1-1,25 м 3 . Поэтому для разработки котлованов и траншей в зимних условиях при указанной глубине промерзания и применении соответствующих экскаваторов предварительно рыхлить мерзлый грунт не требуется.

При глубине промерзания более 0,8 м целесообразно рыхлить грунт взрывным способом. Если невозможно применить взрывной способ, производят механическое рыхление грунта с помощью дизель-молотов с клиньями, трехклиновых тракторных рыхлителей и путем нарезки грунта на блоки с помощью режущих машин (врубовых или дисковых). Дизель-молотами могут быть оборудованы одноковшовые экскаваторы или тракторы; врубовыми и дисковыми машинами оборудуют тракторы или траншейные экскаваторы.

Рыхление мерзлого грунта пневматическими и электрическими отбойными молотками малопроизводительно, дорого и поэтому не может быть рекомендовано. Отбойные молотки применяют обычно при аварийных работах и малых объемах работ.

Оттаивание мерзлых грунтов. При небольших объемах земляных работ для облегчения разработки грунта применяют различные способы его оттаивания: огневой, паром, горячей водой или электрическим током. Способ оттаивания определяют исходя из технических возможностей, экономических соображений и местных условий.

Огневой способ оттаивания грунта открытыми кострами как малоэффективный и неэкономичный применять не рекомендуется. Для разработки траншей в городских условиях при наличии подземной газовой сети оттаивание грунта производят путем подвода газа к горелке, устанавливаемой в одном из концов металлического короба, который собран из полукруглых сегментов (полутруб), уложенных внахлестку по оси траншеи. На другом конце короба устанавливают дымовую трубу. Для уменьшения потерь тепла, уходящего в атмосферу, короб обсыпают грунтом слоем 10-15 см.

При отсутствии газовой сети можно использовать жидкое топливо (соляровое масло). Жидкое топливо направляют к форсунке, куда из баллона или небольшим компрессором подается сжатый воздух. Под действием струи сжатого воздуха жидкое топливо распыляется, образуя большой факел.

Если глубина промерзания грунта превышает 1 м, оттаивание его производят паром с помощью паровых игл. Паровые иглы устанавливают в заранее пробуренные скважины. Во избежание утечки пара через скважины их закрывают колпаками, в которых аккумулируется тепло. Паровые иглы применяют при разработке траншей и небольших котлованов.

Грунты обладают низкой теплопроводностью, они могут принять и передать в зону оттаивания лишь определенное количество тепла, поэтому подавать пар в иглы целесообразно с перерывами. Наиболее приемлемой для отогрева грунта считается температура 40-50°С. При этом условии более экономичным является способ оттаивания грунта горячей водой с помощью водяных циркуляционных игл, устанавливаемых на расстоянии 0,75-1,5 м друг от друга в заранее пробуренные скважины. Горячая вода из котла проходит сначала по внешней трубе водяной иглы, а затем по внутренней; пройдя последовательно батарею установленных игл, она поступает в центробежный насос и под давлением возвращается в котел.

При наличии на строительной площадке свободной электроэнергии оттаивание грунта можно производить переменным током 220 и 380 В. При глубине промерзания до 0,7 м применяют горизонтальные электроды, укладываемые на поверхность грунта с засыпкой их 15-20-см слоем опилок, смоченных раствором поваренной соли. Прогрев в этом случае будет идти по направлению сверху вниз.

При глубине промерзания грунта более 0,7 м для его оттаивания целесообразно применять вертикальные глубинные электроды, представляющие собой стержни из стали диаметром 12-19 мм с заостренным концом. Электроды забивают ниже глубины промерзания на 8-10 см. В этом случае ток идет через талый грунт. Выделяющимся теплом прогревается лежащий выше слой мерзлого грунта, и процесс оттаивания происходит по направлению снизу вверх. При этом способе не требуется очищать территорию отогрева от снега и покрывать ее опилками; не будет потерь тепла в воздух, а расход электроэнергии будет меньше, так как ток выключают до того, как весь грунт оттает.

При электропрогреве грунта нужно строго выполнять все требования по технике электробезопасности в условиях строительной площадки.

→ Земляные работы

Производство земляных работ в зимнее время

Разработка мерзлых грунтов является наиболее трудоемким процессом зимних строительных работ. Она требует учета особенностей мерзлых грунтов, осуществления подготовительных мероприятий и применения наиболее совершенных механизмов и приспособлений, а также способов работ, обеспечивающих техническую и экономическую целесообразность производства земляных работ в зимних условиях.

Грунт становится устойчиво мерзлым через 5-20 дн. по наступлению зимнего периода и сохраняет это состояние в течение 30-15 дн. после его окончания. Эти ориентировочные сроки относятся соответственно к северным и южным районам Советского Союза. При производстве земляных работ глубина промерзания устанавливается замером ее в натуре.

Мерзлый грунт обладает значительной вязкостью, благодоря чему осложняется его разработка ударными инструментами. Вязкость мерзлого грунта увеличивается при повышении процента содержания в нем незамерзшей воды.

В целях снижения трудоемкости разработки грунта в зимних условиях осуществляются различные мероприятия: предохранение грунтов от промерзания, рыхление и оттаивание мерзлых грунтов.

От промерзания грунты могут быть предохранены устройством водоотводов, пропашкой плугами в теплое время года на глубину до 35 см, с последующим рыхлением механическими рыхлителями на глубину до 20 см, задерживанием снега на площадях, предназначенных для разработки при малосвязных грунтах, - покрытием поверхности грунта торфом, опилками, шлаком и другими дешевыми теплоизоляционными материалами. Большую эффективность показало утепление пеной на основе дешевых смол - отходов химического производства. Толщина этого слоя зависит от теплоизоляционных свойств утеплителя, характеристики утепляемого грунта, а также периода зимы, в котором намечено производить земляные работы.

Разработка грунта экскаватором с ковшом вместимостью 0,5 м3 при толщине мерзлого грунта 0,35 и экскаватором с ковшом вместимостью 1-2 м3 при толщине мерзлого грунта до 0,4 м может производиться рыхлением.

При большей глубине промерзания производится предварительное рыхление грунта ударными приспособлениями или взрывным способом.

Механическое рыхление мерзлого грунта при глубине промерзания до 0,25 м ведется тяжелыми рыхлителями, а до 0,6-0,7 м и небольших объемах работ - с помощью ударных приспособлений - тяжелого шара или клин-молота, подвешиваемых на стреле экскаватора. Для рыхления грунта при большей глубине промерзания (до 1,3 м) необходимо использовать дизель-молот с клином, выпускаемый промышленностью в качестве сменного оборудования к экскаваторам и тракторам.

Оттаивание грунта осуществляется при помощи горячей воды, пара, электрического тока или огневым способом. Отогрев грунта паром или горячей водой производится паровыми или водяными циркуляционными иглами.

Прогрев грунта электрическим током осуществляется при помощи электродов, электроигл и электропечей. Поверхностный прогрев электродами малоэффективен и поэтому применяется в крайних случаях.

Оттаивание и рыхление мерзлого грунта производится отдельными участками, площадь которых определяется с учетом производительности землеройных машин, применяемых на данном участке строительства.

В каждом случае выбирается такой способ разработки мерзлого грунта, который был бы наиболее эффективным и экономически целесообразным.

По мере замерзания механическая прочность грунта резко возрастает, что приводит к увеличению затрат машинного времени и труда на его разработку, а следовательно и к удорожанию стоимости работ. В связи с этим при необходимости проведения земляных работ в зимнее время принимают меры по предохранению грунта от промерзания, а разрабатывают его только после оттаивания или рыхления.

Предохранение грунта от промерзания. Обеспечивают, создавая на его поверхности термоизоляционный слой; разрыхляя верхний грунтовый слой; укрывая грунт различными теплоизоляционными материалами.

Рыхлят грунт до его замерзания вспахиванием и боронованием, предварительно обеспечив отвод поверхностных вод. Обработанный таким образом верхний слой грунта приобретает рыхлую структуру с замкнутыми пустотами, заполненными воздухом, и обладает достаточными термоизоляционными свойствами. Вспашку ведут тракторными плугами на глубину 200...350 мм с последующим боронованием на глубину 150...200 мм. Искусственное увеличение снежного покрова сгребанием снега бульдозерами, автогрейдерами или путем снегозадержания с помощью щитов позволяет повысить термоизоляционный эффект. Механическое рыхление грунта чаще всего используют для утепления значительных по площади участков.

Защита поверхности грунта термоизоляционными материалами эффективна на небольших по площади участках и при наличии местных дешевых материалов, древесной листвы, опилок и стружки, моха, торфа, соломы, шлака. Термоизоляционные материалы укладывают слоем 200... 400 мм непосредственно по грунту

Оттаивание мерзлого грунта. Является наиболее дорогим и трудоемким способом, поэтому его применяют при небольших объемах работ.

Наибольшее распространение в строительной практике нашли следующие способы оттаивания мерзлого грунта: огневой, электропрогрев, паропрогрев и водопрогрев (рис. 16).

Огневой способ основан на сжигании различного топлива на поверхности грунта под прикрытием металлического короба с вытяжной трубой {рис. 6.16.а). Для уменьшения теплопотерь короб укрывают шлаком или талым грунтом. Полосу оттаявшего грунта засыпают опилками, и нижележащий слой оттаивает за счет аккумулированного верхним слоем тепла.

котлован грунт экскаватор бульдозер

Рис. 16. Схема оттаивания мерзлого грунта: а--огневым способом; б--электропрогревом с использованием горизонтальных электродов; в--то же, с использованиев вертикальных электродов; г--паронагревом; 1--секция короба; 2--утеплитель; 3--вытяжная труба; 4--оттаявший грунт; 5--трехфазная электрическая сеть; 6--горизонтальные полосовые электроды; 7--слой опилок; 8--слой толя или рубероида; 9--стержневой электрод; 10--порапровод; 11--паровая игла; 12--пробуренная скважина; 13--колпак.

Электропрогрев грунта ведут с помощью электродов, располагаемых на поверхности или погружаемых вертикально в мерзлый грунт.

При использовании горизонтальных электродов поверхность грунта засыпают слоем опилок толщиной 150...200 мм (рис. 6.16.6). Опилки смачивают водным солевым раствором концентрации 0,2...0,5% для увеличения электропроводимости в начальный период оттаивания, так как мерзлый грунт не является проводником. После того, как грунт верхнего слоя, оттает, он сам становится проводником, а слой опилок выполняет рать термозащитного слоя. Поверхностный электропрогрев применяют при глубине промерзания грунта до 0,7 м.

При большей глубине промерзания используют вертикальные электроды. Оттаивание ведут сверху вниз или снизу вверх (рис. 16,в).

При оттаивании сверху вниз электроды в виде штырей забивают в грунт в шахматном порядке на глубину 200...250 мм и засыпают опилками, пропитанными концентрированным солевым раствором. По мере оттаивания верхних слоев электроды периодически погружают все глубже. Расход энергии при этом способе несколько ниже, чем при горизонтальном расположении электродов.

Прогрев снизу вверх требует погружения электродов на 150.-.200 мм ниже глубины промерзания грунта, для чего в грунте предварительно бурят скважины. Поверхность оттаиваемого грунта опилками не укрывают. Расход энергии при отогреве грунта снизу вверх значительно снижается, по сравнению с отогревом сверху вниз.

Паропрогрев грунта осуществляют с использованием паровых игл, устанавливаемых в предварительно пробуренные скважины на глубину 0,7 глубины оттаивания (рис. 16,г).

Паровая игла представляет собой трубу длиной 1,5...2 м, диаметром 25.,.50 мм. На нижней части трубы насажен наконечник с отверстиями 2...3 мм для выхода пара. Иглы по верху соединены паропроводом. Для наиболее эффективного использования пара и сокращения его потерь скважины сверху накрывают защитными колпаками, имеющими отверстия для пропуска паровой иглы.

После установки аккумулирующих колпаков прогреваемую поверхность покрывают слоем опилок или другим термоизоляционным материалом. Располагают иглы в шахматном порядке на расстоянии 1...1.5 м друг от друга.

Водопрогрев грунта ведут с применением водяных циркуляционных игл, установка которых аналогична паровым иглам. Теплоносителем здесь является вода, нагретая до 50...60 °С, которая циркулирует по замкнутому контуру «котел -- разводящие трубы -- водяные иглы -- обратные трубы -- котел». Такая схема обеспечивает наиболее полное использование тепловой энергии.

Водяная игла состоит из внутренней и наружной труб. Наружная труба имеет заостренный глухой нижний конец, а внутренняя -- открытый. Во внутреннюю трубу подают горячую воду, которая через нижнее отверстие поступает в наружную трубу, поднимается вверх к выходному патрубку и по соединительной трубе поступает к следующей игле или в обратный трубопровод. Иглы располагают в шахматном порядке на расстоянии 0,75...1,25 м друг от друга

Предварительное рыхление мерзлых грунтов. Осуществляют механическим и взрывным способами.

Механическое рыхление применяют при небольших объемах работ и сравнительно малых глубинах промерзания (до 1,3 м). Для рыхления используют клин-молоты, дизель-молоты и тракторные рыхлители, многоковшовые экскаваторы, оборудованные цепями-борами (рис. 17).

Клин-молот подвешивают к стреле крана, а дизель-молот является навесным оборудованием к крану, тракторопогрузчику и трактору.

Тракторные рыхлители монтируют на базе гусеничных тракторов с мощностью двигателя более 110 кВт или используют для них навесное оборудование Рабочий орган рыхлителя представляет собой гребенку с зубьями, число которых составляет 1...5.

Мерзлые грунты можно разрабатывать с предварительной нарезкой на блоки. При этом методе в массиве мерзлого грунта с помощью баровых, дискофрезерных и других машин устраивают взаимно перпендикулярные прорези на глубину 0,8 глубины промерзания Полученные блоки вынимают ковшом экскаватора или отодвигают бульдозером.

Рис. 17. Схема рыхления грунтов: а--клин-молотом; б--дизель-молотом; в--многоковшовым экскаватором, оборудованным режущими цепями-барами; 1--клин-молот; 2--экскаватор; 3--направляющая штанга; 4--дизель-молот; 5--режущие цепи (бары); 6--многоковшовый экскаватор; 7--щели в мерзлом грунте

Рыхление мерзлого грунта взрывом применяют при больших объемах работ и значительной глубине промерзания. Этот метод отличает экономичность, особенно тогда, когда кроме рыхления требуется перемещение грунта в отвал. Методика выполнения взрывных работ описана ранее.

Классификация свай

Современное строительство позволяет возводить здания различной конструкции практически на любых грунтах. Классификация свай производится по способу передачи нагрузок от сооружений на грунт, форме ствола, поперечного сечения, материалу и методам производства работ.

Согласно методу производства сваи делят на забивные и набивные . Производство забивных свай осуществляется в заводских условиях, после чего осуществляется их транспортировка на строительный объект и погружение в грунт ударными или безударными способами. С вою очередь, набивные сваи формируются непосредственно на стройплощадке в самом грунте.

По материалу сваи делятся на железобетонные и бетонные, деревянные и металлические. По своей форме сваи бывают круглого, квадратного и призматического сечения. По продольному сечению сваи могут быть одной ширины, сужающиеся к концу или, наоборот, расширяющиеся.

Особенностями проведения земляных работ в зимнее время являются отрицательная температура воздуха, наличие снега и льда. Промерзание грунтов осложняет их разработку, транспортирование, укладку и уплотнение. Удорожание строительства, вызываемое зимними работами, должно компенсироваться. Грунты от промерзания предохраняют следующим образом:
до наступления морозов грунты, подлежащие разработке зимой, защищают от промерзания укладкой слоя материала с низкой теплопроводностью, рыхлением (вспашкой) или обработкой солями, понижающими температуру замерзания воды;
в процессе производства работ уплотняющий слой снимают только на участке, достаточном по своим размерам для работы СКМ в течение смены, с таким расчетом, чтобы отрытый грунт до его разработки не успел промерзнуть;
разрабатывать грунт следует на максимально сжатом фронте работ.

Способ защиты грунтов от промерзания и технологию его разработки выбирают путем технико-экономического сравнения различных вариантов, возможных в данных условиях. Простейший и наиболее экономичный способ предупреждения глубокого промерзания грунтов - их предварительное рыхление до наступления морозов, осуществляемое перекрестной вспашкой тракторными плугами или прицепными рыхлителями на глубину 25-35 см. После вспашки производят боронование на глубину 10-15 см. Поры разрыхленного грунта, заполненные воздухом, уменьшают его теплопроводность.

Промерзание разрыхленного грунта происходит медленнее, чем окружающего плотного грунта. Мерзлый слой разрыхленного грунта обладает малой прочностью и относительно легко поддается разработке экскаваторами или бульдозерами. Утепляющее действие разрыхленного грунта усиливается при накоплении на нем снега. Утепление грунтов рыхлением обычно применяют на участках, намеченных к разработке в течение первой трети зимы.

Один из способов предохранения грунта от замерзания - обработка его химическими добавками, понижающими температуру замерзания воды. Чаще всего для этой цели применяют соли СаС12 и NaCl. Обработка грунта заключается в розливе на его поверхности растворов этих солей. Проникая в грунт, соляные растворы снижают температуру замерзания влаги, находящейся в грунте, и этим защищают его от промерзания. Слой грунта, пропитанный соляными растворами, в свою очередь, защищает от промерзания нижележащие слои.

Рыхление мерзлых грунтов этим способом следует применять при глубине промерзания грунта h более 0,4 м (преимущественно на незастроенных участках, а на застроенных - с применением укрытий и локализато-ров взрыва).

14 В строительстве из общего объема земляных работ от 20 до 25% выполняется в зимних условиях.

При отрицательных температурах замерзание воды, содержащейся в порах грунта, существенно изменяет строительно-технологические свойства нескальных грунтов. В мерзлых грунтах значительно увеличивается механическая прочность, в связи с чем разработка их землеройными машинами затрудняется или вообще невозможна без подготовки.Глубина промерзания зависит от температуры воздуха, длительности воздействия отрицательных температур, рода грунта и др.Предварительная подготовка грунта для разработки выполняется одним из следующих способов: предохранением грунта от промерзания, рыхлением мерзлого грунта, оттаиванием мерзлого грунта. Непосредственная разработка мерзлых грунтов может осуществляться блочным способом или землеройными машинами с рабочим оборудованием, разрушающим мерзлый грунт в естественном залегании. Разрабатывать мерзлый грунт одноковшовыми экскаваторами в зависимости от емкости ковша допускается при толщине мерзлого слоя от 0,25 до 0,4 м.Рыхление взрывами - один из основных способов подготовки мерзлых грунтов для разработки экскаваторами. Этот способ весьма эффективен при глубине промерзания более 1 м и больших объемах работ, выполняемых на вновь осваиваемых территориях или вдали от зданий и сооружений.

Сущность взрывного способа рыхления состоит в дроблении мерзлого грунта энергией взрыва зарядов, размещаемых в полостях, предварительно созданных в грунте (шпуры, скважины, рукава, котлы, щели).

Механическое рыхление мерзлого грунта применяют при глубине промерзания от 0,4 до 1,5 м и небольших по площади выемках траншей или котлованов.

Сущность механического рыхления состоит в дроблении или сколе мерзлого слоя динамическим или статическим воздействием, которое осуществляют сменным рабочим оборудованием, устанавливаемым на базовой машине (экскаваторе, тракторе и др.). Динамическое воздействие производят ударным, вибрационным и виброударным способами.

При ударном способе используют шар-молот или клин-молот, дизель-молот, клиновые тракторные рыхлители и др.

Статическим воздействием разрушение мерзлого грунта осуществляется непрерывно рабочим органом, состоящим из одного или нескольких (до 5) зубьев, внедряемых в грунт при движении трактора (тягача).

Оттаивание мерзлых грунтов применяют при незначительных объемах работ, в стесненных условиях, труднодоступных местах и в тех случаях, когда невозможно использовать более экономичные и менее энергоемкие способы. Сущность метода оттаивания заключается в том, что теплота, передаваемая в слой мерзлого грунта, растапливает лед в его порах и обращает грунт в талое состояние.

15. В настоящей технологическойкарте в качестве примера принят следующий состав механизмов: бульдозер ДЗ-34С снавесным рыхлительным оборудованием ДП-9С и экскаватор ЭО-4124 обратная лопата,оснащенный ковшом с зубьями вместимостью 0,65 м 3 , предназначеннымдля разработки сыпучих и связных грунтов I-IV групп и предварительноразрыхленных скальных и мерзлых грунтов с кусками размером не более 400 мм.

2.5 По обозначенной трассе траншеи и прилегающей к нейтерритории в местах складирования и раскладки труб производится принеобходимости расчистка снега бульдозером.

2.6 После этого приступают к рыхлению мерзлогогрунта навесным рыхлителем ДП-9С по ширине траншеи, принятой согласно п. 3.3СНиП3.02.01-87. Рыхление грунта осуществляется послойно за две проходки. Дляобеспечения фронта работы экскаватору первоначально рыхлится верхний слой наглубину 0,4 м и полностью удаляется бульдозером в отвал в отдаленные от забоячасти. При второй проходке грунт рыхлится на оставшуюся глубину промерзания научастке траншеи длиной около 50 м и делается (по мере необходимости) грубаяпланировка разрыхленного участка с перемещением крупных глыб грунта в отвал.

Экскаватор ЭО-4124, двигаясь по спланированной поверхностиразрыхленного грунта вдоль оси траншеи, разрабатывает грунт до отметки минус2,1 м с погрузкой грунта в автосамосвалы. Траншея разрабатывается экскаваторомс низких отметок продольного профиля навстречу уклону. Схема разработки грунтав траншее показана на рисунке 1.

1 - экскаватор ЭО-4124; 2 - бульдозер ДЗ-34С с навесным рыхлителемДП-9С; 3 - автосамосвал КАМАЗ-55111; 4 - ограждение инвентарное; 5 - вешка

Рисунок 1 - Схема разработки грунта в траншее

2.7 Дальнейшее рыхление второго слоя мерзлого грунтапроизводится каждый раз на объем грунта, обеспечивающий работу экскаватора на 2смены.

2.8 Подчистка дна траншеи до проектной отметкиосуществляется тем же экскаватором с применением планировочного струга.Недобор, остающийся после механизированной зачистки, не должен превышать 0,05м.

2.9 Необходимость выполнения ручных работ по зачистке недобораопределяется при привязке карты к конкретным условиям в зависимости отназначения траншеи и типа коммуникаций.

2.10 Грунт транспортируется автосамосвалами КАМАЗ-55111 идругими по спланированной грунтовой дороге на расстояние до 1 км. Подъезжающиепод погрузку автосамосвалы устанавливаются по заранее выставленным вешкам нарасстоянии не менее 2 м от подошвы откоса выемки.

2.11 Для устройства и содержания дорог, планировки грунта наотвале используется бульдозер ДЗ-34С.

2.12 Способ восстановления оснований, нарушенных врезультате промерзания, согласовывается с проектной организацией.

21. Водоотлив и понижение уровня грунтовых вод. При устройстве выемок, расположенных ниже уровня грунтовых вод, необходимо осушать водонасыщенный грунт и обеспечивать его разработку в нормальных условиях. Кроме этого необходимо предотвращать попадание грунтовой воды в котлованы, траншеи и выработки и период производства в них работ.

Эффективным технологическим приемом решения таких задач является откачка грунтовой воды. Котлованы и траншеи при небольшом притоке грунтовых вод разрабатывают с применением открытого водоотлива, а если приток воды значителен и большая толщина водонасыщенного слоя, подлежащая разработке, то до начала производства работ уровень грунтовых вод искусственно понижают с использованием различных способов закрытого водоотлива, называемого водопонижением.

Открытый водоотлив применяют для откачки протекающей поды непосредственно из котлованов или траншей насосами. При открытом водоотливе грунтовые воды просачиваются через откосы и дно котлована и направляются по прорытым водосборным канавам или лоткам к специально устроенным в пониженной части котлована приямкам, называемым зумпфами, откуда вода выкачивается диа-фрагмовыми или центробежными насосами соответствующей производительности.

Насосы подбирают в зависимости от дебита (притока) вод, а сам дебит рассчитывают по формулам установившегося движения грунтовых вод.

Водосборные канавы устраивают шириной по дну 0,3...0,6 м и глубиной 1...2 м с уклоном 0,01...0,02 м в сторону приямков. Сами приямки в устойчивых грунтах крепят в виде деревянного сруба без дна, а в оплывающих грунтах еще и шпунтовой стенкой.

Открытый водоотлив является простым и доступным способом борьбы с грунтовыми водами, но имеет серьезный технологический 4едостаток. Восходящие потоки грунтовой воды, протекающей через стенки и дно котлованов и траншей, разжижают грунт и выносят из нeгo на поверхность мелкие частицы. В результате такого вымывания этот способ имеет ряд существенных недостатков:

■ снижается естественная прочность основания выемки за счет размыва его проточной водой;

■ наличие воды на дне выемки затрудняет разработку грунта;

■ требуется крепление стенок выемок, так как движение воды к зумпфам приводит в движение и грунты;

■ подток воды к водосборной канаве может вызвать ослабление оснований зданий и сооружений, расположенных рядом со строящимся объектом.

В тех случаях, когда водоотлив оказывается нецелесообразным, три меняют искусственное понижение уровня грунтовых вод (водопонижение).

24 . Оборудование, применяемое при свайных работах

Погружение свай в грунт является сложным процессом и осуществляется двумя основными способами: 1) с помощью сваебойных машин ударного действия; 2) с помощью вибропогружателей. Кроме этих способов для погружения свай применяют машины вдавливающего и завинчивающего действия, а также агрегаты смешанного действия -виброударные молоты и вибровдавливающие машины.

К сваебойным машинам ударного действия относятся свайные молоты, которые разделяются по роду привода на молоты с дизелем внутреннего сгорания (дизель-молоты), паровоздушные молоты одиночного и двойного действия и молоты механические (27.1).

Дизель-молоты работают по принципу дизель-моторов; паровоздушные молоты приводятся в действие силой пара или сжатого воздуха, непосредственно воздействующего на ударную часть молота, а механические молоты приводятся в действие лебедкой, соединенной канатами через систему блоков с ударной частью молота.

Для подтаскивания и установки свай на место заглубления, для установки молота на сваю, направления молота к свае при забивке, а также для перемещения сваебойного агрегата на строительной площадке служат копры. В зависимости от назначения копры подразделяются на копры для забивки вертикальных свай, поворотные для забивки свай при различных способах погружения и краны-копры, смонтированные на кране с гусеничным передвижением или на одноковшовом экскаваторе.

При кустовом расположении свай в слабосжимаемых грунтах сваи забивают по спиральной схеме, начиная от середины ряда по спирали в направлении к крайним рядам участка. На больших площадях и плотных грунтах сваи забивают по секционной схеме, т.е. их погружают по секциям через ряд. Перед забивкой свай предварительно намечают главные оси здания или сооружения и определяют форму и размеры свайного поля для составления разбивочного чертежа, с которого переносят на местность расстояния между осями свай и от стен здания.

Как правило, сваи для основания под фундаменты забивают по одной с помощью сваебойных машин.

Забивку шпунтовых свай производят молотами всех типов с использованием копров и стрелковых кранов. Для удержания шпунтовых свай и предупреждения их отклонения от вертикали во время забивки устраивают направляющую раму, состоящую из маячных свай и прикрепленных к ней направляющих схваток. Для погружения стального шпунта используют направляющие шаблоны, форма которых определяется проектом

31. . Возведение каменных конструкций в зимних условиях

Отрицательные температуры оказывают сильное влияние на физи­ко-механические процессы, происходящие в свежевыложенной камен­ной кладке. Твердение раствора в кладке прекращается из-за перехода воды раствора в лед, а реакция гидратации цемента, начавшаяся с ук­ладкой раствора, по мере снижения температуры раствора затухает и приостанавливается. Раствор при замерзании превращается в проч­ную механическую смесь цемента (извести), песка и льда. Вода, пере­ходя в лед, увеличивается в объеме, что приводит к увеличению объе­ма раствора, в результате чего он разрыхляется, нарушаются связи ме­жду его частицами, прочность резко снижается. На поверхности кам­ней образуется ледяная пленка, а это дополнительно снижает проч­ность сцепления раствора с камнем. В итоге при раннем замерзании кладки конечная прочность ее в возрасте 28 дн. оказывается значи­тельно ниже прочности нормально твердевшей кладки.

В известковом растворе при замораживании процесс твердения также прекращается, но в отличие от цементного раствора после от­таивания процесс гидратации не возобновляется.

Для выполнения каменной кладки в зимних условиях используют способ замораживания. Его отличительные особенности заключаются в следующем:

■ при положительной температуре после оттаивания кладка будет дальше набирать свою прочность, если раствор к моменту замер­зания набрал критическую прочность, которая составляет обыч­но более 20% марочной прочности;

■ способ замораживания не применим для внецентренно сжатых конструкций со значительным эксцентриситетом и конструкций, подвергаемых вибрации, а также в бутовой кладке, в стенах из бутобетона, в сводах;

■ используют только цементные и сложные растворы, так как из­вестковые и известково-глиняные не сохраняют способности к твердению после оттаивания;

■ транспортные средства, в которых доставляют раствор на строи­тельную площадку, обязательно утепляют, к месту работ подают порцию раствора только на 20...30 мин работы и при температу­ре раствора не ниже +20°С;

■ обязателен журнал контроля за выполнением кирпичной кладки и за ее размораживанием, так как из-за неодинаковой плотности раствора при оттаивании возможны неравномерные осадки.

34. В зависимости от вида каменных изделий, их физико-механических свойств и конструктивных требований каменная кладка может быть сплошной, пустотелой, слоистой и крупноблочной. Сплошная кирпичная кладка выполняется из кирпича всех видов. Монолитность кладки обеспечивается перекрытием вертикальных швов. Вдоль стены кладка перевязывается в каждом ряду, а по толщине ее-через несколько рядов, однако не реже чем через 50 см. Многорядная система перевязки требует меньших затрат труда, однако раствор должен быть повышенной прочности. При выполнении кладки методом замораживания, а также при возведении столбов и узких простенков рекомендуется однорядная система перевязки. При любой системе перевязки швов сплошной кладки требуется укладка тычковых рядов в нижнем (первом) и верхнем (последнем) рядах конструкции, а также на уровнях обрезов стен, столбов и выступающих рядов (карнизов, поясков и т. п.). Кладка из бетонных и природных камней должна иметь не менее одного тычкового ряда на каждые три ряда кладки.

Кирпичная кладка при многорядной (а) и однорядной (б) системе перевязки, пустотелая кладка из легко бетонных (в) и керамических камней (г), слоистая облегченная (д) и облицовочная {е) кладка: 1-утеплитель; 2-лицевой кирпич; 3-металлические скобки; 4-легкий бетон.

Кирпичные столбы, пилястры и простенки шириной до 64 см как наиболее ответственные каменные конструкции следует возводить лишь из целого кирпича. Для стен влажных и мокрых помещений во всех случаях должна применяться сплошная кладка, в первую очередь из обыкновенного глиняного кирпича пластического прессования. Пустотелую кладку из легкобетонных и керамических камней со щелевидными пустотами следует выполнять по однорядной системе перевязки. Пустотелая кладка является весьма эффективной. Она позволяет повышать производительность труда и снижать массу стен на 30...40%.

Слоистая облегченная кладка состоит из конструктивных и теплоизоляционных слоев, соединенных жесткими или гибкими связями. Толщина несущих слоев определяется по требованиям прочности кладки. Теплоизоляционный слой стены может находиться как внутри кладки, так и у внутренней ее поверхности. Его толщина подбирается с учетом результатов теплотехнических и экономических расчетов. Связи слоев являются жесткими лишь в том случае, если расстояние между осями вертикальных диафрагм не более 120 см. Гибкие связи состоят из коррозионно-стойких сталей, суммарная площадь сечения которых не менее 0,4 кв. см. на1 кв. м. поверхности стены.

Облегченная кладка применяется для несущих стен зданий высотой до пяти этажей и самонесущих стен высотой до девяти этажей. Однако во всех случаях применять слоистую кладку нельзя, если в помещениях имеется повышенное содержание влаги. Слоистыми являются также стены, состоящие из лицевого кирпича или камня и закладных или плоских облицовочных плит. Наружная облицовка перевязывается с камнем и выполняется одновременно с возведением стен и столбов. Прислонная тонкая облицовка прикрепляется к стене на растворе или специальной мастике и соединяется с кладкой при помощи стальных анкеров, защищенных от коррозии. Если каменная кладка подвергается оштукатуриванию, то швы на ее поверхности не заполняются раствором на глубину до 15 мм в стенах и до 10 мм в столбах и узких простенках. В помещениях с мокрыми процессами производства необходимо предусматривать защиту внутренних поверхностей стен облицовочными плитками, водонепроницаемыми пленочными покрытиями и т. п. В данном случае устраивать наружную штукатурку не рекомендуется.

38. Проведенные маркетинговые исследования рынка строительной продукции и анализ литературных источников позволили выделить следующие группы свойств, которые находят отражение в показателях качества строительства:

• социальные свойства;
• функциональные свойства;
• надежность;
• эстетические свойства;
• региональные свойства;
• долговечность;
• удобства эксплуатации;
• технологичность;
• ремонтопригодность;
• экологичность;
• экономические свойства.

39 Определение объемов земляных работ