Земляные работы

Строительство отличается многообразием производственных связей. В строительстве любого объекта принимают участие десятки, а при строительстве крупных сооружений - и сотни предприятий и организаций, чей капитал так или иначе участвует в строительстве. Несмотря на то, что конечная цель у всех участников инвестиционного процесса одна - получение максимально возможной прибыли, в процессе строительства каждый из участников имеет свои цели и задачи. В связи с этим возникает необходимость создания таких экономических критериев, которые бы объединяли всех участников инвестиционного процесса в деле достижения единой цели - завершения строительства в заданные сроки с минимальными затратами, а не соблюдение только собственных интересов.

Кооперирование связей в процессе строительства осуществляется как в сфере поставок и услуг (предусматривает обязательные поставки определённого количества, комплектность и сроки поставок изделии и материалов), так и в сфере производства, так как непосредственно на объекте строительства путём разделения единого технологического процесса на составные взаимосвязанные элементы, выполнение которых производится различными исполнителями. Это требует согласования во времени, пространстве, по видам применяемых средств механизации, степени готовности отдельных элементов зданий и сооружений для продолжения работ другими исполнителями. Большое число организации, сложность взаимных связей требует четкой организации и координации работы всех участников строительного процесса.

Длительность технологического цикла в строительстве обусловила особую форму расчетов за строительную продукцию.

Расчеты ведутся за условно готовую продукцию - за этапы работ, за выполнение конструктивных частей здания и других видов работ. Это предопределяет необходимость установления цены не только в целом за объект, но и за отдельные виды и этапы работ.

Учитывая, что связи взаимодействия в строительстве реализуются в условиях динамично развивающихся производственных процессов, имеющих вероятностный характер воздействия (погодные условия, сбои поставок и др.), система организации и управления строительством должна предусматривать эффективную систему регуляторов, которая призвана обеспечивать надёжность связей взаимодействия и придание им максимально возможной степени устойчивости. Это может быть достигнуто путём создания резервных мощностей, производственных запасов, резервных фондов и др.

Основной задачей предприятий строительной индустрии является наиболее полное обеспечение спроса населения высококачественной продукцией. Современное состояние рынка, т.е. рыночная коңюнктура, позволяют при использовании новых технологий значительно увеличить объем производства и повысить качество производимых работ. Изменение этих факторов существенно влияет на величину издержек, прибыли и рентабельности предприятия[1].

 

 

 

 

 

 

   2. Грунт

 

 

  2.1  Физико-механические свойства грунта

 

 К физико-механическим свойствам относятся пластичность, липкость, набухание, усадка, связность, твердость и сопротивление при обработке. Физико-механические свойства активно воздействуют на рост и развитие растений, например, прорастание семян, распространение корней растений в глубину и ширину. Они оказывают большое влияние на почвообрабатывающие орудия. Пластичность - способность почвы изменять свою форму под влиянием внешней силы без нарушения целостности и сохранять нужную форму после устранения действия этой силы. Пластичность проявляется только во влажном состоянии почвы. При сухом и избыточном увлажнении она практически не проявляется. Пластичность зависит от механического состава и определяется содержанием тяжелых глинистых частичек в почвенной толще. Определение механического состава полевыми методами (влажный способ) проводится по оценке пластичности. Химический состав также в значительной мере влияет на пластичность. Обогащение почв гидроксидами железа и алюминия — А1(ОН)3, Fе(ОН)3, насыщение ионами натрия ППК увеличивает пластичность почв. Пластичность характеризуется числом, которое представляет разность между влажностью почвы при верхнем и нижнем пределах пластичности. Чем больше число пластичности, тем пластичнее почва. По этому показателю выделяют четыре категории почв:

1. – высокопластичные >17;
2. – пластичные — 7-17;
3. – слабопластичные <7;
4. – непластичные — 0.

Липкость — свойство влажной почвы прилипать к другим телам. Количественно этот параметр характеризуется нагрузкой (в г/см2), требующейся для отрыва металлической пластинки от влажной почвы. В результате прилипания почвы к рабочим частям машин и сельскохозяйственным орудиям увеличивается их тяговое сопротивление, ухудшается качество обработки почвы, повышается расход горючего. Липкость может изменяться в широких пределах (табл. 14) и зависит от химического состава почвы, особенно от состава поглощенных катионов. Так, при увеличении насыщенности почвы основаниями, т. е. возрастании в ППК Са2+ и Мg2+, происходит снижение липкости и, наоборот, при увеличении содержания Nа+ липкость возрастает.

 

 

 

 

Категории липкости почв (Н.А. Качинский)

Таблица. 14

Липкость, г/см2	Состояние почвы
Предельная	>15
Сильновязкая	5-15
Средневязкая	2-5
Слабовязкая	0,5-2
Рассыпчатая	0,1-0,5

 

Набухание — увеличение объема почвы при увлажнении. Обусловлено поглощением воды почвенными коллоидами. Выражается в объемных % к исходному образцу.

Усадка — сокращение объема почвы при высыхании. Связность почвы — способность противодействовать внешнему усилию, стремящемуся разъединить частицы почвы. Степень связности определяется силой взаимодействия между механическими элементами почвы и зависит от механического, минералогического и химического состава, а также влажности почвы. Связность в значительной мере определяет твердость почвы.

Твердость почвы — способность почвы сопротивляться сжатию и расклиниванию. Это свойство почвы количественно выражается в кг/см2. Высокая твердость почвы и даже ее отдельных горизонтов неблагоприятно влияет на рост корневых систем растений, особенно плодовых и ягодных культур, указывает на плохие в агрономическом плане водно-физические свойства, увеличивает затраты энергии на обработку почв. С уменьшением влажности твердость почвы возрастает. Присутствие Са2+ и Мg2+ в ППК способствует уменьшению твердости в 10-15 раз по сравнению с таковой в солонцовых горизонтах. Механический состав в значительной мере влияет на твердость почвы. Так, глинистые почвы имеют максимальную твердость на раздавливание — 150-180 кг/см2. Твердость почвы определяет такое важное в технологическом плане свойство, как удельное сопротивление при обработке.

Удельное сопротивление— это сопротивление почвы при обработке, приходящееся на единицу поперечного сечения пласта. Удельное сопротивление выражается в кг/см2. Оно затрачивается на надрезание пласта, его оборот и трение о рабочую поверхность плуга и сельскохозяйственных орудий. Удельное сопротивление может изменяться в пределах 0,2-1,2 кг/см2 и зависит от механического, химического состава и влажности почвы. Наименьшее сопротивление имеют почвы легкие, не насыщенные основаниями, например, песчаные и супесчаные. Самым большим удельным сопротивлением обладают глинистые почвы, насыщенные Na+. Физические и физико-механические свойства определяют такое важное в агрономическом плане состояние почвы, как спелость. Выделяют физическую и биологическую спелость почвы, которая имеет очень важное практическое значение. Физико-механические свойства грунтов проявляются при воздействии на них внешних нагрузок. В общем случае поведение грунта под нагрузкой складывается из трех последовательно идущих и часто взаимно накладывающихся процессов: а) обратимого или упругого деформирования, состоящего из условно-мгновенной части и упругого последействия — У; б) пластического деформирования — П; в) разрушения — Р.

Состояние грунта при переходах У→Р (хрупкое разрушение), У→П (наступление пластической деформации) и П→Р (пластическое разрушение) называется критическим или предельным. Знание поведения грунта на каждой стадии деформации, а также условий перехода от одной стадии деформации к другой имеет большое практическое значение, так как позволяет предсказывать поведение грунта при действии давления от сооружения[11].

Физико-механические свойства грунтов подразделяются на деформационные, прочностные и реологические.

Деформационные свойства характеризуют поведение грунта под нагрузками, не превышающими критические и, следовательно, не приводящими к разрушению. Эти свойства можно выразить двумя парами показателей: либо модулем деформации и коэффициентом Пуассона, либо модулями сдвига и объемного сжатия.

Деформационные свойства грунтов определяются в условиях, моделирующих работу грунта в сооружении. Наиболее часто деформационные свойства грунтов определяются при статическом нагружении. Однако для дорожного и антисейсмического строительства изучение деформационных свойств грунтов производится также при действии вибрации, переменных нагрузок и т. д.

Грунт под нагрузкой может деформироваться при свободном расширении, ограниченном боковом или без бокового расширения. Первое условие реализуется при одноосном сжатии образцов, второе — при испытании в приборах трехосного сжатия и методом пробных нагрузок, третье — при компрессии.

Прочностные свойства характеризуют поведение грунта под нагрузками, равными или превышающими критические, и определяются только при разрушении грунта. Сдвиг и разрыв — два основных механизма потери прочности телом. Сдвиг происходит под действием касательных сил; при сдвиге одна часть тела перемещается относительно другой. Разрыв тела происходит под действием нормальных растягивающих, сил и морфологически выражается в виде трещин и отделении одной части тела от другой.

Основным показателем прочности грунтов является их сопротивление сдвигу; сопротивление разрыву определяется значительно реже. В практике инженерно-геологических изысканий часто определяют сопротивление грунтов одноосному сжатию.

Потеря прочности массива грунта может произойти в результате пластических деформаций, напоминающих течение вязких жидкостей. Поэтому грунты характеризуются также вязкостью, позволяющей оценивать величину пластических деформаций при данном силовом воздействии на протяжении длительного времени. Примером таких медленных деформаций являются вековые осадки и наклон сооружений, перемещение подпорных сооружений, оползни, развитие оседания земной поверхности при строительстве тоннелей, появление горного давления в подземных сооружениях и др. Образование складчатости и изгиб пластов горных пород также результат их течения при длительном действии сил[2].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                       Земляные работы

 

3.1   Земляные сооружения, основания и фундаменты

Земляные работы относятся к комплексу работ нулевого цикла, в состав которого входят: отрывка котлованов и траншей, устройство дренажей, усиление и подготовка оснований под здание, возведение фундаментов и стен, перекрытий, туннелей, выполнение обратной засыпки грунта в пазухи между фундаментами и откосами котлованов и др. Работы нулевого цикла считают завершенными после устройства подземной части здания со всеми коммуникациями и элементами подземных сооружений. Производство строительно-монтажных работ и, в первую очередь, возведение подземной части зданий и сооружений, сопряжено с выполнением значительных объемов земляных работ. Земляные работы относят к наиболее тяжелым и трудоемким видам строительных работ, выполняемым в сложных условиях и в значительной степени зависящих от природно-климатических факторов. Поэтому одной из задач, стоящих перед проектировщиками, технологами, строителями является разработка и реализация методов и технологий, способствующих сокращению объемов земляных работ на строительной площадке.

Земляные работы относят к наиболее тяжелым и трудоемким видам строительных работ. Их выполняют различными методами, выделяемыми в четыре группы: механический, гидравлический, взрывной и ручной. Кроме этого в ряде случаев для повышения несущей способности грунта его вытрамбовывают, разрабатывают методом бурения[3].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2  Виды земляных сооружений

В зависимости от назначения земляные сооружения делят на постоянные  и временные (траншеи, котлованы). Насыпи автомобильных и железных дорог, дамбы, плотины, заградительные валы и др.— это постоянные насыпи, а искусственные водоемы, водохранилища, водоводы, оросительные и осушительные каналы, шлюзы, судоходные каналы, выемки автомобильных и железных дорог являются постоянными выемками.

В промышленном и гражданском строительстве земляные работы приходится выполнять при устройстве котлованов и траншей под фундаменты и подземные коммуникации, при возведении земляного полотна дорог, а также планировке площадок.

Выемки и насыпи, получаемые в результате разработки и перемещения грунта, называют земляными сооружениями. Они имеют следующие названия:

котлован — выемка шириной более 3 м и длиной не менее ширины;

траншея — выемка шириной менее 3 м и длиной, многократно превышающей ширину;

шурф — глубокая выемка с малыми размерами в плане;

насыпь — сооружение из насыпного и уплотненного грунта;

резерв — выемка, из которой берут грунт для возведения насыпи;

кавальер - насыпь, образуемая при отсыпке ненужного грунта, а также создаваемая для его временного хранения.

Земляные сооружения бывают:

постоянные — насыпи дорог, плотины, дамбы, ирригационные и мелиоративные каналы, водоемы, планировочные площадки жилых кварталов, промышленных комплексов, стадионов, аэродромов и так далее.

временные — выемки для прокладки подземных коммуникаций и устройства фундаментов, насыпи для временных дорог.

 Все земляные сооружения  должны быть устойчивыми, прочными, способными воспринимать расчетные  нагрузки, противостоять климатическим  воздействиям, иметь конфигурацию  и размеры в соответствии с  проектом и сохранять их в  период эксплуатации.