+7 (351) 242-05-24
+7 909 083 36 85
Грунтовые работы

Строительный "нулевой цикл" начинается с выполнения земляных работ: разбивки и рытья траншей и котлованов для устройства фундаментов, прокладки трубопроводов и кабельной сети, транспортирования грунта (погрузка, перемещение, выгрузка), обратной засыпки и устройства насыпи с уплотнением.
Земляные работы трудоемки, как правило, должны выполняться механизированным способом. Ручная разработка грунта допускается при наличии особых условий (рытье в местах с наличием проложенных подземных коммуникаций, ограниченной маневренности машин и т. п.). В зависимости от вида строительства удельный вес земляных работ в общей трудоемкости строительных работ на объекте составляет от 5 до 15%.
Разработка траншей и котлованов
На обноске здания от осей стен откладывают ширину фундаментов и по забитым в этих местах гвоздям натягивают проволоку, которая будет определять положение внутренней и внешней поверхности фундамента. Оси и размеры траншей и ям под фундаменты с натянутых проволок переносят с помощью отвеса на землю, забивая колышки. Разбивка трасс и траншей подземных коммуникаций состоит в установке временных реперов и обозначении на местности оси трассы вешками, располагаемыми через каждые 10 м на прямых участках и через 5 м - на кривых и местах расположения колодцев. Все точки оси и бровок траншеи обозначаются колышками на местности и после рытья траншеи экскаватором или вручную в местах расположения колодцев и на углах поворота трассы устанавливают обноски
На обноске над центром колодца забивают гвоздь, а к середине обноски прибивают горизонтальную планку-полку и рядом с ней постоянную визирку. Положение верхних граней полки и визирки определяют по нивелиру, руководствуясь продольным профилем трассы трубопровода. Для придания дну траншеи проектных уклонов производят визирование, пользуясь неподвижной и перемещаемой визирками. Длина подвижной визирки равна расстоянию от верхнего ребра неподвижной визирки до проектной отметки дна траншеи и принимается кратной 0,5 м (2; 2,5; 3; 3,5 м и т. д.). Подвижная визирка перемещается по проволоке, натянутой на обноске по оси трубопровода между двумя колодцами, при этом линия визирования проходит через верхние грани неподвижной и подвижной визирок. Руководствуясь положением нижней части подвижной визирки, производят окончательную зачистку и контроль уклонов дна отрытой траншеи.
Разбивка выемок и насыпей обозначается на местности вехами и кольями оси сооружения, ширины выемки поверху и насыпи понизу, высоты насыпи, глубины выемки и откосов. Все разбивочные знаки (створные вехи, сторожки) закрепляют кольями, которые забивают с одной стороны сооружения на определенном расстоянии от основных разбивочных знаков (рис.2). Для обозначения откосов выемок и насыпей применяют переносные шаблоны, высоту насыпи обозначают высотниками.
На производство земляных работ большое влияние оказывают физико-механические свойства грунтов: средняя плотность, влажность, сила внутреннего сцепления частиц, разрыхляемость.
Различают следующие виды фунтов.
Пески - сыпучая смесь зерен кварца и других минералов крупностью 0,25...2 мм, образовавшаяся в результате выветривания горных пород.
Супески - пески с примесью 5... 10% глины.
Гравий - горные породы, состоящие из отдельных скатанных зерен диаметром 2...40 мм, иногда с некоторой примесью глинистых частиц.
Глины - горные породы, состоящие из чрезвычайно мелких частиц (менее 0,005 мм), с небольшой примесью мелких песчаных частиц.
1 - вехи с планками для обозначения размеров в плане выемки и отвала, 2- веха для обозначения оси отвала, 3 - шаблон, 4 - проектный откос, 5 - откосники, 6 - высотник (установлен в стороне от насыпи)
Суглинки - пески, содержащие 10...30% глины. Суглинки делятся на легкие, средние и тяжелые.
Лёссовидные грунты - содержат более 50% пылевидных частиц при незначительном содержании глинистых и известковых частиц. Лёссовидные грунты при наличии воды размокают и теряют устойчивость.
Плывуны - песчано-глинистые грунты, сильно насыщенные водой.
Растительные грунты - различные почвы с примесью 1...20% перегноя.
Скальные грунты - состоят из твердых горных пород.
Грунты в зависимости от трудности и способа их разработки делятся на категории (табл.1).
Таблица 1
Категории и способы разработки грунтов
Категория грунтов |
Виды грунтов |
Плотность, кг/м |
Способ разработки |
I |
Песок, супесок, растительный грунт, торф |
600...1600 |
Ручной (лопаты), машинами |
II |
Легкий суглинок, лёсс, гравий, песок со щебнем, супесок со строймусором |
1600... 1900 |
Ручной (лопаты, кирки), машинами |
III |
Жирная глина, тяжелый суглинок, гравий крупный, растительная земля с корнями, суглинок со щебнем или галькой |
1750... 1900 |
Ручной (лопаты, кирки, ломы), машинами |
IV |
Тяжелая глина, жирная глина со щебнем, сланцевая глина |
1900...2000 |
Ручной (лопаты, кирки, ломы, клинья и молоты), машинами |
V...VII |
Плотный отвердевший лёсс, дресва, меловые породы, сланцы, туф, известняк и ракушечник |
1200...2800 |
Ручной (ломы и кирки, отбойные молотки), взрывным способом |
VIII...XI |
Граниты, известняки, песчаники, базальты, диабазы, конгломерат с галькой |
2200...3000 |
Взрывным способом |
При разработке грунт разрыхляется и увеличивается в объеме. Объем насыпи будет больше объема выемки, из которой грунт взят. Грунт в насыпи под действием собственного веса или механического воздействия уплотняется постепенно, поэтому различны значения первоначального процента увеличения объема (разрыхления) и процента остаточного разрыхления после осадки грунта (табл.2).
Таблица 2
Увеличение объема грунта при разрыхлении
Категория грунта |
Процент разрыхления грунта |
|
первоначальный |
остаточный |
|
I |
8...17 |
1...2,5 |
I (торф и растительный грунт) |
20...30 |
3...4 |
II |
14...28 |
1,5...5 |
III |
24...30 |
4...7 |
IV |
26...32 |
6...9 |
V...XI |
30...50 |
10...30 |
При разработке и усадке разрыхленного грунта выемки и насыпи образуют естественные откосы различной крутизны. Наибольшую крутизну откосов траншей и котлованов, устраиваемых без креплений, следует принимать согласно табл.3. При обеспечении естественной крутизны откосов обеспечивается устойчивость земляных насыпей и выемок.
Рытье котлованов, траншей, дорожных выемок, каналов, устройство насыпей состоит из рабочих процессов:
- копание и выгрузка грунта на бровку выемки и транспортные средства;
- транспортирование фунта в отвал или насыпь;
- разравнивание и уплотнение грунта на месте выгрузки;
- отделка откосов, подчистка и планировка дна.
Выполняют эти работы комплекты машин - экскаваторы, скреперы, бульдозеры, тракторы с прицепами, автомобили-самосвалы и др.
При ручной разработке траншеи землекоп может выбрасывать грунт на бровку с глубины до 1,5 м. Для подъема грунта с большей глубины при ручной разработке применяют средства малой механизации - краны, подъемники-транспортеры различного типа.
Рытье котлованов и траншей с вертикальными стенками без крепления может выполняться в песчаных и крупнообломочных грунтах на глубину 1 м, в супесях - 1,25 м, в суглинках и глинах - 1,5 м и очень прочных суглинках и глинах - 2 м.
При необходимости работы людей в траншее с вертикальными стенками наименьшее расстояние в свету между боковыми поверхностями или щитами крепления должно быть не менее 0,7 м.
При обратной засыпке траншей и котлованов крепления должны быть разобраны. Разработка грунта в траншеях и котлованах в случае пересечения ими любых подземных коммуникаций допускается лишь при наличии письменного разрешения эксплуатирующей организации, при этом в непосредственной близости коммуникаций грунт должен разрабатываться вручную (1 м над трубой, кабелем и т. п.). При неожиданном (не обозначенном в проекте) обнаружении подземных коммуникаций земляные работы необходимо приостановить и вызвать на место представителей соответствующих эксплуатирующих организаций.
Укрепление грунтов
Для повышения несущей способности оснований зданий и сооружений применяют различные способы укрепления грунтов: цементацию, силикатизацию, битумизацию, электрохимическую и термическую обработку. Временное искусственное замораживание применяется при разработке водонасыщенных фунтов в гидротехническом строительстве и метростроении.
Наиболее простыми и надежными способами укрепления грунтов являются цементация, силикатизация и электросиликатизация.
Силикатизация фунтов выполняется однорастворным (силикат натрия - жидкое стекло, алюминат натрия) или двухрастворным (жидкое стекло и хлористый кальций) составами, нагнетаемыми через инъекторы (перфорированные трубы диаметром 19...38 мм и длиной 1 м) под давлением 0,3...0,6 МПа (3...6 атм). Силикатизацией закрепляют мелкие и пылеватые пески, плывуны и лёсс. Радиус закрепления фунтов вокруг одного инъектора примерно 0,3... 1 м.
При электросиликатизации - пропускании через инъекторы (как электроды) постоянного тока - ускоряются в 4...20 раз темпы работ и повышается их качество. Особенно эффективен метод электросиликатизации для закрепления грунтов с коэффициентом фильтрации менее 0,1 м/сут.
Однорастворную силикатизацию применяют для грунтов при содержании солей кальция и магния более 0,6 мг-экв, при меньшем содержании этих солей в грунте необходимо использовать двухрастворный состав. При двухрастворном закреплении грунтов каждый из растворов последовательно нагнетается отдельным насосом (типа НС-3 или ручным ГН-200 и т. п.). Инъекторы забивают в фунт с помощью пневматических молотков или механических копров, а извлекают из грунта лебедкой, копром или домкратом грузоподъемностью 5... 10 т.
Цементация грунтов (преимущественно песчано-гравийных) производится инъекторами из стальных труб диаметром 25...75 мм, при этом изготавливают звенья длиной 1...1,5 м, которые соединяют муфтами по мере погружения труб в грунт. Обычно раствор готовят на цементах марки 400 при соотношении 0,8 (вода): 1 (цемент). Расход раствора составляет 0,2...0,4 м на 1 м укрепляемого грунта. После извлечения инъекторов из грунта скважину заливают цементным раствором. Возможно также использование цементно-глинопесчаных растворов: 1 (цемент): 1 (глина): 1 (песок): 4 (вода).
Машины и механизмы для земляных и свайных работ
Для выполнения земляных работ в строительстве применяются следующие типы машин: землеройно-транспортные, экскаваторы, бурильные и вспомогательные.
Землеройно-транспортные машины применяют для послойного снятия грунта, транспортировки его и выгрузки в насыпь или отвал. К таким машинам относят бульдозеры и скреперы различных типов. Бульдозеры широко применяются в строительстве при снятии верхнего слоя грунта и планировке местности, рытье неглубоких котлованов, засыпке котлованов и траншей после укладки трубопроводов, возведении фундаментов, уборке строительного мусора и т. д.
Скреперы колесные прицепные к тракторам в основном применяют в гидротехническом строительстве при устройстве выемок, подсыпок, планировке местности транспортировке грунта на расстояние до 200...400 м. Для больших выемок и дальних перемещений грунта используются самоходные автоскреперы.
Экскаваторы одноковшовые являются основными землеройными машинами, бывают на гусеничном и пневмоколесном ходу со сменным рабочим оборудованием - прямой или обратной лопатой, драглайном или грейфером (см. табл.5).
Экскаваторы с прямой лопатой применяют для разработки фунта с погрузкой на транспорт и реже для отсыпки грунта, при этом забой должен располагаться выше уровня стоянки экскаватора, а транспорт на одном или несколько выше уровне экскаватора.
Экскаватор с обратной лопатой применяют для разработки котлованов и траншей, при этом забой должен быть ниже уровня стоянки экскаватора, а транспорт на уровне стоянки.
Драглайн и грейфер как сменное оборудование могут использоваться на экскаваторах с прямой и обратной лопатой путем установки удлиненной стрелы и специальных ковшов. Экскаватор-драглайн применяют для разработок, требующих большого радиуса действия, глубоких выемок, с извлечением грунта из-под воды, при этом транспорт располагается на уровне стоянки.
На экскаватор-грейфер подвешивается специальный ковш, состоящий из двух или более челюстей, смыкающихся и размыкающихся с помощью системы тросов. Ковш в раскрытом состоянии опускается на грунт и врезается в него, посредством сжимания челюстей ковш наполняется и поднимается, экскаватор поворачивается для выгрузки, разгруженный ковш возвращается в начальное положение.
Экскаватор-грейфер применяют для разработки глубоких малого сечения котлованов, извлечения грунта из-под воды, погрузки и разгрузки песка, гравия, щебня.
Одноковшовые экскаваторы могут оснащаться дополнительным навесным оборудованием: захватом корчевателя для корчевки пней, трамбовкой, дизель-молотом для рыхления мерзлого грунта, клин-бабой, направляющими копра для забивки свай, стрелой с крюком для подъема грузов и др.
Таблица 5
Машины для земляных работ
Машины |
Вместимость ковша, м3 |
Радиус копания (ширина резания, захвата, диаметр), м |
Глубина копания (толщина слоя), м |
Модель |
Экскаваторы одноковшовые навесные на тракторах |
0,15 |
4 |
2,2 |
Э-151А |
0,25 |
5 |
3 |
ЭО-2621А |
|
Экскаваторы одноковшовые полноповоротные пневмоколесные |
0,5 |
8,6 |
5 |
ЭО-3322Д, ЭО-3322А |
0,65 |
9 |
7 |
ЭО-4121, ЭО-3532 |
|
0,8 |
7,5 |
3 |
ЭО-4123, ЭО-4321Б |
|
1 |
10 |
7 |
ЭО-4322 |
|
Экскаваторы одноковшовые полноповоротные гусеничные |
0,45 |
6 |
6,4 |
ЭО-3111, ЭО-3211Д |
0,65 |
7 |
7,5 |
ЭО-4121, ЭО-4112 |
|
1 |
12 |
6 |
ЭО-5111А, ЭО-4125 |
|
1,5 |
12 |
6 |
ЭО-5116 |
|
2,5 |
12 |
6 |
ЭО-6123 |
|
Экскаваторы роторные траншейные на тракторах, гусеничные |
- |
(0,3) |
1,3 |
ЭТР-132Б ЭТР-134 |
- |
(0,68) |
1,6 |
ЭТР-162 |
|
- |
(1,2) |
2 |
ЭТР-204 |
|
- |
(0,8...1,5) |
2,2 |
ЭТР-224 |
|
- |
(2,1) |
2,5 |
ЭТР-253А |
|
Экскаваторы многоковшовые траншейные цепные |
- |
(0,5) |
0,8 |
ЭТЦ-080 |
- |
(0,4) |
1,6 |
ЭТЦ-165А |
|
- |
(0,8) |
2,5 |
ЭТЦ-252 |
|
- |
(0,8...1,5) |
3,5 |
ЭТЦ-353 |
|
Скреперы прицепные |
3 |
(2,1) |
0,2 |
ДЗ-33 |
4,5 |
(2,4) |
0,13 |
ДЗ-87, ДЗ-111 |
|
8 |
(2,7) |
0,35 |
ДЗ-77А |
|
Скреперы самоходные |
4,5 |
(2,4) |
0,2 |
ДЗ-87-1А |
15 |
(2,9) |
0,35 |
ДЗ-13Б, ДЗ-115 |
|
25 |
(3,6) |
0,25 |
ДЗ-67 |
|
Бульдозеры с неповоротным отвалом мощностью до 80 кВт |
- |
(2,5) |
0,3 |
ДЗ-42, ДЗ-133 |
- |
(3,2) |
0,4 |
ДЗ-54 |
|
мощностью более 80 кВт |
- |
(3,2) |
0,5 |
ДЗ-110В |
- |
(4,3) |
0,7 |
ДЗ-116В, ДЗ-118 |
|
Катки статического действия: прицепные на пневмошинах, массой |
||||
12,5 т |
- |
(2,2) |
(0,25) |
ДУ-30 |
25 т |
- |
(2,5) |
(0,35) |
ДУ-39, ДУ-16Г |
кулачковые, массой 8 т |
- |
(2,6) |
(0,3) |
ДУ-32 |
самоходные, массой 8 т |
- |
(1,3) |
(0,15) |
ДУ-47Б |
16т |
- |
(1,6) |
(0,15) |
ДУ-31 |
30 т |
- |
(2,2) |
(0,25) |
ДУ-30 |
Катки вибрационного динамического действия прицепные массой |
||||
3 т |
- |
(1,4) |
(0,6) |
ДУ-14 |
6 т |
- |
(1,8) |
(1,2) |
ДУ-8 |
самоходные массой |
||||
2,5 т |
- |
(0,85) |
(0,2) |
ДУ-10А |
4т |
- |
(1) |
(0,3) |
ДУ-25 |
Машины буровые и бурильно-крановые |
- |
(0,35...0,8) |
2 |
ЭТЦ-288Д |
- |
(0,35...0,8) |
3 |
БМ-203 |
|
- |
(0,3...0,65) |
8 |
БМ-802С |
|
- |
(0,3...0,65) |
15 |
БМК-1401, БМ-1500 |
Роторные экскаваторы по сравнению с цепными многоковшовыми экскаваторами более долговечны и производительны.
Бурильные машины навесные на автомобили и тракторы применяют для копания ям под столбовые фундаменты, столбы линий связи, заборов и др. Катки для уплотнения грунта бывают гладкие, кулачковые, с падающими грузами, вибрационные, пневмоколесные и комбинированные. Уплотнение грунта повышает устойчивость земляных сооружений, уменьшает их осадку и увеличивает водонепроницаемость.
При уплотнении грунта необходимо соблюдать следующие требования:
- уплотнение вести проходками вдоль оси насыпи, начиная от бровки по направлению к середине,
- край вальца катка должен быть не ближе 0,3 м от бровки во избежание обрушения откосов,
- каждый слой грунта должен уплотняться одинаковым количеством проходок,
- каждая проходка должна перекрывать след предыдущих на 10...15 см.
По эффективности работы и глубине уплотнения грунта трехтонный виброкаток равноценен катку со статической массой 25 т. Кроме катков для уплотнения грунтов применяют трамбовочные плиты (грузы) и машины. Наиболее удобно использовать краны-копры - обычные подъемные краны (предпочтительно гусеничные) с подвесными стрелами копра, к крюку крана подвешивают сваебойный механизм.