Забивання паль

20.10.03

13.10.03

6.10.03

22.09.03

16.09.03

15.09.03

Земляні роботи

Розвиток земляних робіт в будівництві.

В будівництві використовуються значні земельні ресурси держави:

50-ті рр. - перероблено 1 млрд. ґрунту;

90-ті рр. - перероблено 30 млрд. ґрунту.

Основні властивості і класифікація ґрунтів:

Ґрунти - це гірські породи, які залягають у верхніх шарах землі. В будівництві розрізняють 4 види ґрунтів:

1. скельні;
2. велико уламкові;
3. піщані;
4. глинисті.

По крупності мінеральних частин і їх зв’язності ґрунти діляться на:

1. зв’язні;
2. глиняні;
3. не зв’язні;
4. піщані;
5. велико уламкові;
6. скельні.

До основних властивостей ґрунтів відносяться:

- об’ємна маса: маса ґрунту в 1 м³ матеріалу;

- вологість ґрунту: ступінь насиченості пор ґрунту водою (діляться на сухі - < 30 %, мокрі - > 30 %, дуже мокрі - 52 % і більше);

- водонасиченість ґрунту має велике значення для виконання земляних робіт, технології їх виконання, впливає на сповзання відкидів.

- щепленість ґрунту характеризує степінь щеплення ґрунту, це величина, що показує зменшення розсування ґрунту.

- pоз рихлення ґрунту (К):

пісок - К_р = 1,08 - 1,17;

глина - К_р = 1,24 - 1,3;

суглинок - К_р = 1,14 - 1,28;

, де V_p - об’єм розпушеного ґрунту; V₀ - об’єм не розпушеного ґрунту;

Коефіцієнт залишкової розпушеності: К_зр = 1,01 - 1,09;

Кут природного відхилу залежить від зчеплення ґрунту нижче лежачих чарів грунту, тиску ґрунту, породи; нормується ДСТУ.

Коефіцієнт залишкового розрихлення: 1,01-1,09

Кут природного відхилення залежить від зщеплення ґрунту і кута внутрішнього тертя.

Кути відхилень котлованів для постійних (більш похилі) та тимчасових (вертикальніші) споруд нормуються ДНіПом.

Землерийну техніку обирають за властивостями ґрунту і за кутами відхилень.

Тип ґрунту	сухі	вологі	мокрі
глина	45^0	35^0	15^0
пісок сухий	25^0	35^0	25^0
галька	40^0	30^0	20^0

СРС: замалювати всі види кріплення траншеї.

Види земляних споруд:

1. постійні: полотна доріг, греблі, дамби, відстійники;
2. тимчасові: котловани, траншеї, колодязі, земляни перемички.

Резерв - виїмка для вивозу землі;

Котлован - виїмки для побудови підземної частини будівлі - до 30 м, які мають велику довжину траншеї.

Способи виконання земляних робіт

Технологічний процес зведення земляної споруди складається з підготовчих, основних і допоміжних робіт.

До підготовчих відносяться роботи:

- підготовка території;

- водовідвід;

- геодезична розбивка осей будинку;

- прокладка підготовчих доріг;

- кріплення котлованів, траншей;

- пониження рівня ґрунтових вод;

- закріплення слабких ґрунтів.

Основні роботи:

- розробка, переміщення, ущільнення ґрунтів;

- планування майданчика;

- відрубка відхилів;

Допоміжні роботи:

- водовідвід;

- будівництво дренажів (водозниження); дренажі будують відкриті (риють канави і випускають воду) і закриті (прокладають азбестові труби і засипають їх на глибині 6 м);

для влаштування такого дренажу:

розривають траншею;

закріплюють стінки;

засипають піском;

кладуть труби;

потім влаштовують опалубку;

засипають щебенем, піском ґрунтом.

Вертикальний дренаж влаштовують так: роблять трубчастий колодязь, або шахту, в нижню части ну кладуть фільтри, опускають насос і відкачують воду.

- водовідлив: розробка ведеться відкритим способом, на дні котловану встановлюється насос і відкачується вода;

Ґрунти розробляють механічним, гідравлічним, вибуховим і комбінованим способами.

- Механічним способом розробляється 85% об’єму ґрунту за рахунок землерийної техніки і землерийно-транспортних комплексів.

- Гідромеханічним способом розробка ґрунту здійснюється водяною течією, що подається під тиском і управляється за допомогою гідромонітора: всмоктування піску з дна водойми за допомогою земснарядів.

- Вибуховий спосіб використовує енергію вибуху, застосовують заради викиду і ущільнення і заради ущільнення.

- Комбінований спосіб:

механічний з гідромеханічним;

вибуховий з механічним

Крім перерахований є ще способи:

струми високої частоти;

термічний;

ультразвуковий.

Машини та обладнання для виконання земляних робіт

Машини для земляних робіт:

- землерийні;

- землерийно-транспортні;

- гідромоніторне устаткування;

- земляні снаряди;

- обладнання для укладання і ущільнення ґрунту;

- машини для водозниження;

- транспортні засоби.

Землерийні машини

Екскаватори є одно- і багатоківшеві.

Одноківшеві екскаватори - для риття котлованів, траншей та насипів:

- пряма лопата;

- зворотна лопата - якщо стоянка нижче рівня екскавації;

- драглай - для розробки глибоких котлованів; за місткістю ковша: 0,15; 0,25; 0,4; 0,5; 0,65; 1,25; 2,5; 3; 4; 8 м³.

Багатоківшеві:

- роторні: продуктивністю 1, 3, 5, 10, 15 тис м³/год;

- цепні.

Землерийно-транспортні машини

- бульдозери;

- скрепери;

- грейдери;

- грейдери-екскаватори;

- струги.

Гідромоніторні установки використовуються для розробки земельних масивів;

Земляні снаряди - судно, яке затягує пісок з дна водоймищ, на них знаходяться системи знаряддя;

Грунтоущільнювачі-вібратори - катки, вібратори, віброшпунтозанурювачі.

Підготовчі і допоміжні роботи

Підготовчі:

Водовідвід, водовідлив, будівництво водопонижуючих споруд.

Водовідвід - відводить воду з будівельного майданчика.

Водовідлив робиться відкритим, на дні котловану робиться зумпор, встановлюється насос і відкачується вода.

Дренаж - є відкритий і закритий.

Відкритий дренаж - це канави, з яких випускають воду з траншей;

Закритий дренаж - робиться з азбесто-керамічних труб і засипається різними речовинами. Може бути глибиною до 6 м.

Горизонтальний дренаж встановлюється так:

1. розривається траншея;
2. закріплюються стінки;
3. засипається пісок;
4. кидають труби;
5. коло труб влаштовується опалубка;
6. засипають щебенем, піском, грунтом;
7. після чого опалубка виймається.

Вертикальний дренаж - трубчаті колодці, муфти, шахти, фільтри - в нижній частині; опускається насос і відкачується вода.

Пониження рівня ґрунтових вод

Для цього використовуються голкофільрові прилади та скважини обладнані індивідуальними насосами.

Штучне кріплення грунтів

Штучне кріплення буває поверховим (до 1 м) і глибинним (на глибину, визначену за проектом);

І метод - заморожування: t_зам = - 20-25 0С, відстань між скважинами 13 м, в скважину подається NaCI, KCI;

ІІ метод - термічне кріплення ґрунтів: тепло подається в скважини t = 600-800 ⁰С;

ІІІ метод - цементизація, бітумізація ґрунтів;

IV метод - електричне закріплення, в скважину подається електролітичний матеріал, який під дією струму підтримує грунт;

V метод - силікатизація (2 варіанта) рідке скло (рідке скло змішане з хлористим кальцієм) подається під тиском;

Пристрой для кріплення траншей

Закріплення траншей визначається БНіП:

в насипних грунтах - 1 м;

супіски - 1,25 м;

глина та суглинки - 1,5 м;

щільні ґрунти - 2 м;

При більшій глибині треба кріпити траншею.

Для кріплення використовують шпунтові кріплення (металеві шпунти).

СРС: Кріплення щитами

Механізація розробки котлованів і траншей

? Як оцінити об’єм робіт в котловані і траншеї?

В будівництві виконують величезні об’єми земляних робіт 3 млд*м³ по Україні, котловани і траншеї 53%, насип 20%.

В загальному об’ємі виїмок котловану і траншеї складають3%.

Котловани в залежності від форми бувають:

- котловани без кріплення стін (в невологих ґрунтах, висотою до 2м);

- котловани з укосами при значній висоті стінок, в щільних ґрунтах такі котловани кріпити не потрібно;

- котловани з вертикальними стінками, ґрунти насичені водою;

Об’єм земляних робіт підраховується по робочим кресленням. Розрахунок ведеться в щільному тілі. Об’єм котлованів та траншей підраховується у відповідності до відміток закладання фундаментів, планам участку фундаменту і з урахуванням кривизни укосів:

V = F * H.

Земляні споруди (виїмки, насипи) можна підрахувати у вигляді геометричного тіла (по геометричним формам), наприклад, об’єм котловану - прямокутна лінія і укіс, де a і b - ширина і довжина по низу котловану, c і d - ширина і довжина по верху котловану, n - глибина котловану, тоді , .

Ширина по низу траншеї A+2c = 4200+2*600 = 5400 мм

При розробці ґрунту використовуються одноківшеві та багатоківшеві екскаватори.

СРС: Технічна характеристика екскаваторів, вартість екскаваторів за зміну (БНіП).

Розробка грунту одноківшевими екскаваторами

Грунт можна розробляти:

а) екскаватором, обладнаним прямою лопатою, ємність ковша 0,15 - 4 м³, в окремих випадках ємність екскаваторів - 8-15 м³;

б) екскаватором, обладнаним зворотною лопатою - якщо котловани не глибокі ємність ковша 0,15 - 4 м³;

в) екскаватором, обладнаним драглаєм - використовується при великих висотах уступів, великих котлованів, виїмках, ємність ковша - 0,25-2 м³;

г) грейдер використовується для риття глибоких котлованів з вертикальними стінками, ківш ємністю 0,25-3м³.

Робоча зона екскаватора, або площадка, на якій знаходиться екскаватор, транспортний засіб (автомобіль чи бульдозер для зачистки), називається екскаваторним забоєм. Котловани розробляються на транспортний засіб і вивозяться за межі котловану.

Технологічні процеси розробки котловану:

1. механізована розробка в’їздної траншеї;
2. Механізована розробка і завантаження грунту на транспортний засіб;
3. Установка драбини для спускання людей;
4. Зачистка дна котловану;
5. Засипка пазух.

Комплексний процес розробки котловану виконується одним потоком комплексних машин.

Для найбільш раціонального використання екскаватора високої ПП машин треба правильно вибрати:

1. Схему виконання робіт при розробці котловану;
2. Вид забою.

Залежно від положення екскаватора по відношенню до масиву ґрунти розробляють боковою або лобовою проходкою.

Схему виконання робіт в котловані вибирають в залежності від ширини котловану, радіуса різання екскаватора. При ширині котловану 1,5 м до 1,9 м розробка ведеться лобовою проходкою і двосторонньою подачею транспорту. Транспорт подається під екскаватор з заднього ходу.

Якщо ширина траншеї > 4 R черпання, то використовують бокову проходку.

Екскаватор-драглай використовують при значній глибині котловану, коли він робить на відвал.

Екскаватор-грейдер використовується в котлованах з вертикальними стінками і працює на себе.

Спеціальні методи земляних робіт

1. Закриті способи виконання;
2. Гідромеханізація земляних робіт;
3. Зведення підземних споруд;
4. Охорони праці.

Закриті способи виконуються 2-ма методами:

- метод проколу;

- метод продавлювання.

Метод проколу дозволяє провести під залізничним полотном трубу d =380мм, l =3-5 м.

Метод продавлювання: вдавлюється та сама труба, чи кільце, яка потім там залишається. Цей метод застосовують для трьох типів грунту:

1. грунт глиняний;
2. грунт піщаний;
3. грунт-пливун.

Цим методом прокладають труби Ø300-400 мм і водоканалізаційні колектори Ø 2,1; 2,6; 3,2; 4; 5,2 м

Гідромеханізація земляних робіт виконується:

для зведення гідротехнічних споруд, доріг;

при розробці великих територій під забудову;

для зносу великої ділянки ґрунту.

Переваги методу:

- великі об’єми робіт;

- висока ПП;

- можливість комплексної автоматизації та механізації робіт.

Гідромеханізація використовує 2 способи:

1. Гідромонітори;
2. Землесосні снаряди:

(глибина розробки ґрунту - до 15 м; працюють в Києві на добуванні митого піску).

Гідромонітори:

- в зустрічний забій;

- в попутний забій.

Земснаряди - глибина розробки грунту до 15 м.

Останнім часом широко застосовують комбінований спосіб розробки та транспортування піску, розробку грунту при цьому проводять механізовано. Недоліком є великі стартові капітали.

Зведення підземних споруд

Зведення підземних споруд - одне з самих складних професійних питань інженера-будівельника.

Для зведення земляних споруд використовують 4 метода:

1. Відкритий: використовується при щільних грунтах, в основному глина, глибиною до 15 м. Використовують 2 варіанти: а) відхили б) стіни кріпляться за допомогою шпунта. Відхили повинні відповідати БНіП.
2. Опускні колодязі: СРС; Якщо в землю на глибині >15 м треба закласти споруду Ø 20 і більше м, то в землю опускають спеціальний колодязь, в якому будують споруду. Спочатку на поверхні землі закладають базу майбутнього опускного колодязя.

При спорудженні опускних колодязів необхідно слідкувати, щоб вони опускались рівно. Якщо грунти тверді і не піддаються опусканню колодязя, то використовується тіксотронна сорочка (запропонована в1940 році Озеровим). В труби подається розм’якшуючий хімічний розчин. Техніка має працювати в зоні. Перекіс опускного колодязя не допускається.

1. Метод Кессона: використовується, якщо треба пройти пливуни.

! Треба слідкувати, щоб тиск відповідав нормі, а час знаходження людей в забої не перевищував проектного.

1. Стіна в грунті: використовується для створення протифільтраційних завіс. Якщо глибина завіси 12-15 м, використовують з/б плити.

У монтажі конструкції, роботі землерийної техніки, бетонуванні кількісний та якісний склад робітників має відповідати проекту.

Охорона праці

1. По кожному способу розробляється проект по охороні праці та інструкція по виконанню проекту;
2. Робітник повинен мати зв’язок з поверхнею при закритому способі.
3. При гідромеханізації зона повинна бути огороджена.
4. При відкритому способі відхили повинні відповідати БНіП;
5. При спорудженні опускних колодязів техніка повинна працювати в зоні;
6. Не допускається перекіс опускних колодязів;

Ущільнення ґрунтів

Способи:

- укладають ґрунт катками;

- утрамбовують;

- вібрування;

- вибухове ущільнення ґрунтів.

Ущільнення ґрунтів потрібно для:

- збільшення несучої спроможності ґрунтів;

- збільшення щільності ґрунтів; для стійкості будівель та споруд

- зниження водопроникнення;

Ущільнення ґрунтів при зворотній засипці пазух:

Ущільнення проводять по шарам ґрунтами, що краще піддаються ущільненню: глина розпушується і лише з часом дає усадку, пісок використовують для миттєвого ущільнення. Засипаний у пазухи ґрунт ущільнюють транспортом.

Ущільнення насипів способом укатки ґрунту - частіше замість катків використовують бульдозери.

Ущільнення ґрунтів котлованів

Ґрунти на придатні для будівництва на території України - Дніпропетровська, Херсонська, Кіровоградська області.

Ущільнення ґрунтів за допомогою вибуху

Технологію розробив дніпропетровський професор Гольштейн.

Перевага: ущільнюються величезні об’єми ґрунту, досягається висока щільність ґрунту;

Недолік: можна виконувати лише за межами місць проживання.

Португальські катки утрамбовують шляхом вібрування до 1 м ґрунту, тоді як катки вітчизняного виробництва - лише 25-30 см. Китайська техніка аналогічна німецькій, але в 45 разів дешевша.

Розробка мерзлих грунтів

Мерзлі грунти розробляються екскаватором при товщині грунту < 40 см, якщо ємність ковша 0,65-0,9 м³ і товщина замерзлого грунту 15-25 см.

Розглядатимемо 2 способи: механічний і вибуховий.

Механічний спосіб

Розглянемо 2 варіанта розробки котловану:

1. Об’єми роботи не великі. Беремо екскаватор з 2-ма комплектами навісного обладнання: 1-й для розбивки мерзлого гранта; 2-й - для вивантаження.
2. Об’єми земляних робіт великі. Обладнуємо один екскаватор для розбивання мерзлих грунтів, інші - для екскавації. В цьому випадку екскаватор буде знаходитися внизу котловану.

Розробляють екскаваторами

ємність ковша, м^3	товщина замерзлого ґрунту, см
1-2
0,65-0,9	15-25

Руйнування мерзлих грунтів вибухом - надзвичайно складна задача, тому цим займаються спеціальні організації.

Способи попередження ґрунту від промерзання

1 спосіб:

▫ землю розрихлюють на глибину 35-50 см;

▫ відводять воду;

▫ влаштовують снігозатримування;

▫ покривають теплоізоляційними матеріалами - торф, листя, солом’яні мати, полімерна плівка d = 10-15 мм;

Охорона праці

1. При ущільненні грунтів катками, каток повинен працювати на рівній площині і мати справні гальма;
2. При вибухових методах руйнування потрібно замовити проект робіт, в якому має бути розроблений розділ “Техніка безпеки”;
3. При роботі з насипом треба проінформувати шоферів, бульдозеристів, щоб не допустити перекидання техніки в прірву;
4. При руйнуванні та розробці мерзлих грунтів не допускати створення “козирків”;
5. При розробці мерзлих грунтів слідкувати, щоб поряд не було інженерних споруд, будинків та ін.

Армування грунтів основ фундаментів

Для армування основ грунтів основ і насипів в світовій практиці використовується 2 системи:

1. Геосітки;
2. Геотканини.

Армування грунтів для підсилення промислових будівель

Армування грунтів при високих насипах

Пальові фундаменти

Пальові фундаменти складаються з палів і ростверку. За принципом роботи палі бувають висячими і палі-стійки.

За способом виконання бувають набивні і забивні.

Забивні палі виготовляються із залізобетону і дерева. Залізобетонні палі квадратні, розміром від 20х20 до 40х40 з розривом в 5 см.

Довжина забивних паль сягає 28 м.

Існують палі-оболонки Ø 2-6 м, які можуть мати висоту 3-40 м.

Широко розповсюджені трубчасті палі Ø 800-1600 мм.

Дерев’яні палі, довжиною 4-12 м, можна зрощувати на довжину до 40 м. Внизу на дерев’яну палю кладуть сталевий башмак. Наверх, щоб паля не руйнувалась під час забивки накладають металеву насадку.

Стальні трубчасті і профільні палі мають Ø 20-40 м.

Виконується з допомогою забивки паль, віброзабивки, продавлювання, загвинчування паль, підмивання паль.

Все залежить від типу грунту, умов роботи і техніко-економічних порівнянь.

Основна маса паль, розповсюджених в Україні - забивні палі розраховані на глибину 7-12 м.

Забивні палі занурюються самохідними копровими установками.

Копри бувають на базі трактора, крана або екскаватора.

Вибір послідовності забивання паль:

Способи забивки паль:

1. З поверхні землі;
2. З дна котловану (якщо немає води);
3. З підмостів (якщо є вода);
4. З плавучих засобів.

Технологія

- встановлюємо устаткування, закріплюємо копр в вертикальному положенні;

- піднімаємо молот вгору по копру;

- підтягуємо палю до копра і укладаємо її по направляючій копра;

- забиваємо на глибину 1-1,3 м при невеликих підйомах молотка;

- після цього забиваємо на повну глибину.

При забиванні паль на допоміжні роботи йде 70-80% часу і тільки 20-30% часу йде на саму забивку.

СРС: Забивка паль в мерзлий грунт

В зимових умовах процес заглиблення паль, буріння та бетонування ускладнені. Забивку паль в мерзлий грунт проводять тільки у відносно тонкому шарі мерзлого грунту, біля поверхні, тому для запобігання цього грунт накривають.

Якщо товщина мерзлого грунту до 30 см, то маля пробиває його, якщо > 30 см, грунт пробурюють чи відкривають для кожної палі.

У вічномерзлих грунтах готові палі забивають у свердловини, виконані механічним, тепловим чи комбінованим методом.

Довжина палі має перевищувати більш ніж у 2 рази товщину діючого шару грунту. Паля вморожується в грунт.

Свердління утворюють паровим вібролідером, який заморожує грунт в зон його дії.

Залежно від методу заглиблення розрізняють палі буро-опускні, опускні і буро-забивні.

Типи набивних паль:

1. Бетонні;
2. Залізобетонні;
3. Грунтові.

Дата добавления: 2014-01-05