Грунты и их технологические свойства

Грунты и их технологические свойства

Грунты - породы, залегающие в верхних слоях земной коры и представляющие собой рыхлые и скальные породы. Свойства и качество грунта влияют на устойчивость земляных сооружений, трудоемкость переработки и стоимость работ. При выборе наиболее эффективного способа производства работ необходимо учитывать характеристики грунтов: плотность, влажность, липкость, разрыхленность, сцепление, угол естественного откоса трудность разработки.

Плотность - масса 1 м^З грунта в естественном состоянии (в плотном теле). Плотность песчаных и глинистых грунтов: 1,6...2,1 т/м^З, а скальных, неразрыхленных грунтов - до 3,3 т/м^З.

Влажность характеризует степень насыщения грунта водой, которую определяют отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта. При влажности более 30% грунты считают мокрыми, а при влажности до 5% - сухими.

Липкость - способность грунта при определенной влажности прилипать к поверхности различных предметов. Большая липкость усложняет выгрузку грунта из ковша машины или кузова, условия работы транспорта и др. Липкость определяю усилием, необходимый для отрыва прилипшего предмета от грунта (для глин 0,05 МПа).

Разрыхляемость - способность грунта увеличиваться в объеме в процессе его разработки. При этом плотность грунта уменьшается - первоначальное разрыхление грунта и характеризуется коэффициентом разрыхляемости Кр - отношение объема разрыхленного грунта к объему грунта в естественном состоянии (для песчаных = 1,08... 1,17; суглинистых = 1,14... 1,28 и для глинистых = 1,24…1,3).

Уложенный в насыпь разрыхленный грунт под влиянием массы вышележащих слоев грунта или механического уплотнения, движения транспорта или смачивания дождем уплотняется. Однако грунт не занимает такого объема, который он занимал до разработки, сохраняя остаточное разрыхление, показателем которого является коэффициент остаточного разрыхления Ко.р., значение которого для песчаных грунтов 1,01...1,025; суглинистых 1,015... 1,05; глинистых 1,04... 1,09.

Сцепление характеризуют начальным сопротивлением грунта сдвигу, оно зависит от вида грунта и его влажности. Так, сила сцепления для песчаных грунтов 0,03...0,05 МПа; для глинистых 0,05...0,3 МПа.

Угол естественного откоса характеризуется физическими свойствами грунта, при котором он находится в состоянии предельного равновесия. Для обеспечения устойчивости земляных сооружений их возводят с откосами. Крутизна которых определяется отношением высоты к заложению: h/а= 1/m, где m коэф-т откоса. Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса.

Удельное сопротивление резанию зависит как от свойств и показателей разрабатываемого грунта. Так и от конструктивного рабочего органа землеройного или землеройно-транспортного оборудования. С учетом этого в строительном производстве грунты по трудности их разработки классифицируют в группы (ЕНиР 2-1-1). Так для одноковшовых экскаваторов грунты делят на 6, для многоковшовых экскаваторов и скреперов на 2, для бульдозеров и грейдеров на 3. При разработке грунтов в ручную их делят на 7 групп. В состав 1 группы входят легко разрабатываемые грунты, а в последнюю - трудно разрабатываемые.

 

Иглофильтровые установки

Иглофильтровый способ искусственного понижения УГВ реализуется с помощью иглофильтровых установок, состоящих из стальных труб с фильтрующим звеном в нижней части, водосборного коллектора и самовсасывающего вихревого насоса с электродвигателем.

Стальные трубы погружают в обводненный грунт по периметру котлована или вдоль траншей. Фильтрующее звено состоит из наружной перфорированной трубы и внутренней глухой трубы. Наружная труба внизу имеет наконечник с шаровым и кольцевым клапанами. На поверхности земли иглофильтры присоединяют водосборным коллектором к насосной установке. При работе насоса уровень воды в иглофильтрах понижается и из-за дренирующих свойств грунта он понижается и в окружающих грунтовых слоях, образуя новую границу УГВ. Иглофильтры погружают в грунт через буровые скважины или путем нагнетания в трубу иглофильтра воды под давлением 0,3 МПа. Поступая к наконечнику, вода опускает шаровой клапан, а кольцевой клапан, отжимаемый при этом к верху, закрывает зазор между внутренней и наружной трубами. Выходя из наконечника под давлением, струя воды размывает грунт и обеспечивает погружение иглофильтра. Когда вода всасывается из грунта через фильтровое звено, клапаны занимают обратное положение.

Применение иглофильтровых установок наиболее эффективно в чистых песках и песчано-гравелистых грунтах. Наибольшее понижение УГВ одним ярусом иглофильтров около 5 м. при большей глубине понижения применяют двухъярусные установки.

Рис.4 Иглофильтр

Вакуумный способ – используют вакуумные водопонизительные установки. Их используют в мелкозернистых грунтах, в которых применять легкие Иглофильтровые установки нецелесообразно. При работе вакуумных установок вакуум возникает в зоне эжекторного иглофильтра. Его фильтровое звено устроено по принципу легкого иглофильтра, а надфильтровое звено состоит из наружной и внутренней труб с эжекторной насадкой. Рабочую воду под давлением 750…800 кПа подают в кольцевое пространство между внутренней и наружной трубами, и через эжекторную насадку она устремляется вверх по внутренней трубе. В результате резкого изменения скорости движения рабочей воды в насадке создается разрежение и тем самым обеспечивается подсос ГВ. ГВ смешивается с рабочей и направляется в циркуляционный резервуар, из которого избыток воды откачивается низконапорным насосом или сливается самотеком.

Рис. 5 Вакуумный способ

 

Рис.6 Электроосмос

Явление электроосмоса используют в грунтах с коэф-м фильтрации менее 0,05 м/сут. В этом случае с иглофильтрами в грунт на расстоянии 0,5…1 м от иглофильтров в сторону котлована погружают стальные трубы или стержни. Иглофильтры подключают к отрицательному (катод), а трубы – к положительному полюсу источнику постоянного тока (анод). Электроды размещают в шахматном порядке, с шагом А и К в своем ряду = 0,75…1,5 м. А и К погружают на одинаковую глубину. Источник электропитания – сварочные агрегаты или передвижные преобразователи. На 1 м2 площади электроосмической завесы необходима сила тока 30…60 В. Под действием электрического тока вода, содержащаяся в порах грунта, освобождается и перемещается в сторону иглофильтров. За счет движения этой воды коэф-т фильтрации увеличивается в 5…25 раз. Способ применяется в слабопроницаемых глинистых грунтах.

Водопонижение при помощи водопонизительных скважин – применяется при понижении УГВ более чем на 4м и для осушения больших площадей и строительных площадок с большим притоком воды. На территории строительной площадки пробуривается скважина, в которую опускается водяной насос и при помощи него производится откачка воды

Рис.7 Водопонизительные скважины

 

3. Временное крепление стенок выемок. Крепление посредством щитов и шпунта.

Требования к опалубке: - опалубка должна быть

1.Прочной2.Устойчивой3.Плотной4.Сохранять неизменность размеров при заполнении её бетоном5.Многократнооборачиваемой6.Инвентарной

По материалам опалубка бывает: 1.Деревянная2.Металлическая3.Железобетонная

4.Пластмассовая 5.Из стекловолокна 6.Сетчатая (из металлической сетки) 7.Тканевая

8.Комбинированная

 

Состоит из: опалубочных щитов, крепежных устройств, опорных и поддерживающих устройств. Для изготовления применяют древесину, фанеру, сталь, а в последние годы - синтетические материалы. Рациональными являются комбинированные конструкции, в которых несущие и поддерживающие элементы из металла, а соприкасающиеся с бетоном из полиматериалов, водостойкой фанеры, древесностружечных плит, пластика. Широко прим металлическую опалубку, которая обеспечивает получение ровной гладкой бет. поверхности и имеет высокую оборачиваемость.

Основными элементами мелкощитовой опалубки являются плоские, Г-образные или криволинейные щиты каркасной или бескаркасной конструкции площадью до 1,5...2 м², массой не более 50 кг. Сейчас на практике прим. унифицированную (универсальную) опалубку, состоящую из инвентарных щитов различных типоразмеров с инвентарными поддерживающими устройствами и креплениями. Габариты основных щитов такой опалубки 300 мм по ширине и 100 мм по высоте. Исп-ют для: стен, фундаментов, колонн, ригелей, плоских, часторебристых и кессонных перекрытий и покрытий, бункеров, башен и др. в этой опалубке щиты можно соединять по любым граням.

Рис. Малоразмерные опалубочные щиты.

а) – деревянный на сшивных планках; б) – деревянный коробчатого типа с палубой их фанеры; в) – комбинированный (каркас из металла, палуба из листового пластика); г) – стальной; 1 – палуба; 2 – сшивные планки; 3 – ребра жесткости; 4 – отверстия для соединения щитов; 5 – обрамление из уголков.

Крупнощитовая разборно-переставная опалубка - включает щиты размером 2... 20 м² повышенной несущей способности. Масса, не имеет жестких ограничений, т.к монтаж и демонтаж осуществляется с помощью подъемных механизмов. Крупнощитовая – состоит из крупноразмерных щитов, оборудованных несущими или поддерживающими элементами, подкосами анкерами и т. д. Применяется для сооружений с большими опалубливаемыми поверхностями. Состоит из щитов и несущего каркаса. В жилищно-гражданском строительстве для бетонирования конструкций с расстояниями между осями 2.4-7.2м, с модулем 0,3, толщиной внутренних стен 13, 26, 20см, высота этажа. 2,8м.

Объемно-переставную опалубку применяют двух видов: горизонтально перемещаемую (туннельную – применяют при одновременном возведении стен и перекрытий) и вертикально перемещаемую (применяют при возведении стен и перекрытий раздельно).

1 – механические домкраты; 2 – консольные подмости; 3 – телескопические наклонные стойки для крепления щитов; 4,6 – ограждения; 5 – торцевой боковой щит.

Рис. Схема установки щитов объемно-переставной опалубки.

Горизонтально перемещаемая опалубка состоит из пространственных металлических П – образных секций, из которых собирают опалубочный блок на ширину здания. Боковые панели служат внутренней опалубкой монолитных стен, а верхняя – опалубкой перекрытия. Собранную секцию опалубки с помощью крана устанавливают в проектное положение.

После того, как бетон набрал распалубочную прочность, опалубку демонтируют, не разбирая ее на составные элементы. Для извлечения опалубки из забетонированной секции элементы верхней панели опускают с помощью домкратов, а боковые панели отодвигают от стен. Затем опалубку на катках выдвигают по инвентарным путям, уложенным по перекрытию, на соседнюю позицию, или на специальные подмости, которые устраивают с продольной стороны здания, откуда вновь закрепленную секцию переставляют краном на новую позицию (Рис. а).

Существует много конструкций объемно-переставной опалубки горизонтального перемещения (П- и Г-образная) с различными системами складывания.

Горизонтально перемещаемую опалубку применяют преимущественно при строительстве зданий с поперечными несущими стенами и открытыми фасадами, необходимыми для извлечения опалубки.

Вертикально перемещаемая опалубка представляет собой несущий каркас с укрепленными на нем шарнирно-опалубочными щитами. При извлечении опалубки краном упоры приходят в соприкосновение и включаются в работу шарнирные тяги, отрывая опалубочные щиты от бетона.

При использовании вертикально перемещаемой опалубки перекрытие выполняют обычно сборным или сборно-монолитным.

Грунты и их технологические свойства

Грунты - породы, залегающие в верхних слоях земной коры и представляющие собой рыхлые и скальные породы. Свойства и качество грунта влияют на устойчивость земляных сооружений, трудоемкость переработки и стоимость работ. При выборе наиболее эффективного способа производства работ необходимо учитывать характеристики грунтов: плотность, влажность, липкость, разрыхленность, сцепление, угол естественного откоса трудность разработки.

Плотность - масса 1 м^З грунта в естественном состоянии (в плотном теле). Плотность песчаных и глинистых грунтов: 1,6...2,1 т/м^З, а скальных, неразрыхленных грунтов - до 3,3 т/м^З.

Влажность характеризует степень насыщения грунта водой, которую определяют отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта. При влажности более 30% грунты считают мокрыми, а при влажности до 5% - сухими.

Липкость - способность грунта при определенной влажности прилипать к поверхности различных предметов. Большая липкость усложняет выгрузку грунта из ковша машины или кузова, условия работы транспорта и др. Липкость определяю усилием, необходимый для отрыва прилипшего предмета от грунта (для глин 0,05 МПа).

Разрыхляемость - способность грунта увеличиваться в объеме в процессе его разработки. При этом плотность грунта уменьшается - первоначальное разрыхление грунта и характеризуется коэффициентом разрыхляемости Кр - отношение объема разрыхленного грунта к объему грунта в естественном состоянии (для песчаных = 1,08... 1,17; суглинистых = 1,14... 1,28 и для глинистых = 1,24…1,3).

Уложенный в насыпь разрыхленный грунт под влиянием массы вышележащих слоев грунта или механического уплотнения, движения транспорта или смачивания дождем уплотняется. Однако грунт не занимает такого объема, который он занимал до разработки, сохраняя остаточное разрыхление, показателем которого является коэффициент остаточного разрыхления Ко.р., значение которого для песчаных грунтов 1,01...1,025; суглинистых 1,015... 1,05; глинистых 1,04... 1,09.

Сцепление характеризуют начальным сопротивлением грунта сдвигу, оно зависит от вида грунта и его влажности. Так, сила сцепления для песчаных грунтов 0,03...0,05 МПа; для глинистых 0,05...0,3 МПа.

Угол естественного откоса характеризуется физическими свойствами грунта, при котором он находится в состоянии предельного равновесия. Для обеспечения устойчивости земляных сооружений их возводят с откосами. Крутизна которых определяется отношением высоты к заложению: h/а= 1/m, где m коэф-т откоса. Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса.

Удельное сопротивление резанию зависит как от свойств и показателей разрабатываемого грунта. Так и от конструктивного рабочего органа землеройного или землеройно-транспортного оборудования. С учетом этого в строительном производстве грунты по трудности их разработки классифицируют в группы (ЕНиР 2-1-1). Так для одноковшовых экскаваторов грунты делят на 6, для многоковшовых экскаваторов и скреперов на 2, для бульдозеров и грейдеров на 3. При разработке грунтов в ручную их делят на 7 групп. В состав 1 группы входят легко разрабатываемые грунты, а в последнюю - трудно разрабатываемые.