Подготовительные и вспомогательные работы

К подготовительным работам (предшествующим земляным) относятся: освобождение территории строительства от пней, кустарников, деревьев, крупных камней, сносимых строений, а также вынос действующих коммуникаций с площадки строительства; геодезическая разбивка намечаемых сооружений, водоотвод и водопонижение. Состав подготовительных работ должен определяться ППР.

Для работ по очистке территории широко используют строительные машины и средства малой механизации; так, для корчевки пней и удаления кустарников применяют тракторы, бульдозеры (при диаметре пней до 40 см), корчевательные лебедки и машины (при диаметре пней более 40 см), а также корчеватели-собиратели, кусторезы и экскаваторы со специальным оборудованием. При большом объеме работ крупные деревья валят с помощью моторных либо электрических пил.

Для производства планировочных работ после очистки строительной территории при обычных связных грунтах применяют бульдозеры, скреперы, грейдеры и экскаваторы.

Плодородный слой почвы в основании всех насыпей и на площади, занимаемой различными выемками и карьерами, должен сниматься и укладываться в отвалы для использования его в последующем при восстановлении нарушенных и малопродуктивных сельскохозяйственных земель, а также при благоустройстве площадок.

Разработка плотных грунтов (например, сухая глина), а также грунтов щебенистых, мерзлых, скальных н др. требует предварительного рыхления.

Плотные грунты рыхлят с помощью экскаваторов и тракторов со специальным, оборудованием, тяжелых одностойковых рыхлителей на тракторах мощностью 29420—183875 Вт и более, дизель-молотов или буровых машин на тракторах мощностью 73550 Вт и выше, а также взрывным способом. После разрыхления грунт разрабатывают скреперами, бульдозерами или экскаваторами.

В зимних условиях производство земляных работ усложняется вследствие промерзания грунтов, которое сопровождается их затвердением в результате превращения воды, находящейся в порах грунта, в лед. Чем выше влажность грунта и чем мельче поры, тем сильнее он затвердевает при замерзании. С понижением температуры твердость мерзлых грунтов увеличивается. Для снижения трудоемкости разработки мерзлых грунтов их предохраняют от промерзания, рыхлят и оттаивают. Грунты можно предохранять от промерзания, устраивая водоотводы, пропахивая почву плугами в теплое время года на глубину до 35 см, с последующим рыхлением боронами на глубину 15—20 см. Воздух, находящийся в замкнутой среде грунта, не циркулирующий и не продуваемый, обладает малой теплопроводностью и является хорошим изолятором. Целесообразно покрывать грунт снегом слоем 1 —1,5 м, т. к. теплопроводность снега меньше, чем грунта, покрывать грунт на небольших участках можно торфом, опилками, шлаком, соломой, листвой и другими местными теплоизоляционными материалами. Толщина слоя их определяется расчетом. Например, для средней полосы СССР толщина опилок или торфа для утепления глинистых грунтов, подлежащих разработке в ноябре,— 15, декабре — 25, январе— 35, феврале — 40 и в марте — 45 см. Если не удается предохранить грунт от промерзания, его подготавливают к разработке в мерзлом состоянии рыхлением или оттаиванием.

Рыхление мерзлых грунтов взрывами. При больших объемах работ и промерзании грунта не менее 0,6 м его рыхлят взрыванием, если эти площади значительно удалены от жилых домов, промышленных зданий и инженерных сооружений. Этот способ является наиболее производительным, но и дорогостоящий: себестоимость разработки 1 м3 грунта составляет 0,51—.1,2 руб.

Раздробленный взрывом грунт необходимо сразу же удалить из забоя, не допуская его смерзания.

Величина глыб взорванного грунта не должна быть более 'вместимости ковша экскаватора.

Механическое рыхление мерзлых грунтов можно разделить на три основных вида: разрушение ударными нагрузками, статическое рыхление и резание грунтов.

При большой глубине промерзания грунта его предварительно рыхлят ударными приспособлениями, подвешенными к стреле на тракторе С-80 или С-100, при глубине промерзания до 0,6—0,7 м — клин-молотом массой 1—3 т, который вырабатывает за смену до 110 м3 грунта, при помощи дизель-молота и клина, устанавливаемых в качестве сменного оборудования на экскаваторах и тракторах.

Послойное рыхление мерзлых грунтов осуществляется с помощью навесных статических рыхлителей, смонтированных на тракторах ДЭТ-250 и Т-180.

Себестоимость разработки 1 м3 грунта этими рыхлителями составляет 0,12—0,3 руб, производительность — 50—80 м3 грунта в 1 ч, трудоемкость работ уменьшается в 3—4 раза.

Для резания мерзлого грунта применяют так называемые баро-вые машины, смонтированные на тракторах С-80, С-100 и Т-180, а также на базе траншейных экскаваторов ЭТН-171, ЭТУ-353, ЭТУ-354, ЭТН-124 и др. С помощью этих баровых машин мерзлый грунт разрезают на отдельные блоки либо в нем устраивают прорези, после чего грунт разрабатывают экскаватором. Себестоимость разработки баровыми машинами 1 м3 мерзлого грунта 0,25— 0,65 руб.

Мерзлые грунты рекомендуется рыхлить при глубине промерзания более 0,4 м. Разработка мерзлых грунтов экскаватором без предварительного рыхления допускается при толщине мерзлого слоя до 0,25 м, с ковшом вместимостью 1 м3 — до 0,4 м3.

При отрывке котлованов и траншей в зимних условиях необходимо предохранить их основания от промерзания путем недобора грунта или укрытия основания опилками, шлаком и др. изолирующими материалами. Основание зачищают перед устройством фундаментов, укладкой трубопроводов.

Способы оттаивания мерзлых грунтов. При невозможности применения взрывного или механического способа рыхления мерзлого грунта его оттаивают способами: огневым, электропрогревом, паровым или водяными иглами. Эти способы рекомендуются при небольших объемах работ, выполняемых в населенных местностях, при уровне грунтовых вод не менее 1 м ниже глубины промерзания.

Для оттаивания мерзлого грунта огневым способом применяют специальный агрегат (рис. 1.8), состоящий из коробов, уложенных на грунт и засыпанных шлаком или песком на 15—20 см. Агрегат работает на жидком топливе с паровым дутьем. Участок длиной 8 м, шириной 1 м оттаивает за 8 ч на 20—30 см. В конце смены агрегат убирают, а поверхность прогретого грунта засыпают опилками слоем 20—30 см и через 10—12 ч после этого грунт дополнительно. оттаивает до 1 м. Стоимость оттаивания на 1 м3 грунта составляет 0,3—0,4 руб., трудоемкость — 0,125 чел.-дня.

Для оттаивания грунтов паром или горячей водой применяют паровые или водяные циркуляционные иглы, устанавливаемые в скважины, пробуренные на глубину 0,7 толщины мерзлого грунта.

При оттаивании мерзлого грунта электропрогревом применяют электроды или электронглы. Электроды представляют собой куски водогазопроводных труб длиной 1,2—1,5 м, диаметром 12—16 мм, которые присоединяют к электрической сети. При горизонтальном расположении электродов (рис. 1.9, а) их укладывают на поверхность мерзлого грунта с расстоянием между ними 0,4—0,8 м и засыпают слоем опилок толщиной 0,15—0,2 м. При вертикальном расположении электродов (рис. 1.9,6) их забивают в грунт на глубину 0,2—0,25 м, а затем по мере оттаивания грунта электроды погружают глубже. Располагают их друг от друга на 0,4—0,8 м. Место электропрогрева грунта огораживают.

Оттаивание грунтов глубинными электродами. Глубинные электроды забивают в грунт в шахматном порядке через всю толщу мерзлого.слоя и далее в талый грунт на 0,15—0,2 м (рис. 1.9, в). В этом случае грунт оттаивает снизу вверх. Расстояние между электродами зависит от напряжения электрического тока: при напряжении 220 В расстояние 0,4—0,5 м, а при напряжении 380 В расстояние между электродами 0,7—0,8 м. Грунты разрабатывают через 24—48 ч после электропрогрева. Расход электроэнергии составляет 12—40 кВт-ч на 1 м3 грунта.

Для оттаивания мерзлого грунта электроиглами последние устанавливают в пробуренные в мерзлом грунте отверстия на расстоянии 0,5—1,3 м друг от друга; грунт оттаивает за 12—14 ч.

Водоотвод и водоотлив. Воды со строительной площадки отводят путем предварительного устройства временных водоперехва-тывающих и водоотводных канав, лотков и дренажей. Для защиты строительной площадки на время производства земляных работ от ливневых и талых вод устраивают с нагорной стороны выемок нагорные канавы, отвалы грунта или кавельеры для отвода в сторону ливневых и талых поверхностных вод.

При рытье котлованов и траншей в условиях грунтовых вод производят открытый водоотлив или искусственное водопонижение.

Открытый водоотлив состоит в непосредственном откачивании воды из котлована или траншеи при помощи насосов: поршневых, диафрагмовых, центробежных и специальных глубинных насосов; для этого в пониженной точке котлована (траншеи) устраивают колодец (приямок для воды), куда опускают приемный рукав насоса.

Грунтовые воды при разработке котлованов и траншей можно отводить через дренажи, которые устраивают открытыми или закрытыми. Открытые дренажи представляют собой канаву или лоток, дно которых должно быть ниже уровня водопонюкеиия, находиться в плотном, не пропускающем воду грунте и иметь уклон в пониженное место.

Закрытый дренаж устраивают в виде глубоких траншей, заложенных ниже промерзания грунта с заполнением дренирующими материалами: песок, галька, щебень (рис. 1.10,а). При большом притоке воды по дну траншеи укладывают бетонные или керамические трубы с отверстиями в стенках (рис. 1.10,6).

Искусственное водопонижение грунтовых вод осуществляется с помощью легких иглофильтровых установок, представляющих ряд фильтров из металлических труб, погруженных в грунт по периметру верхней бровки котлована (рис. 1.11) и соединенных с водосборным коллектором, который в свою очередь присоединен к насосному агрегату. Грунтовая вода непрерывно откачивается через иглофильтры насосом и отводится за пределы строительной площадки в пониженные места.