Земляные работы в строительстве

ФГАОУ ВПО  «Северо-восточный федеральный университет

им. М.к. Аммосова»

Инженерно-технический  факультет

 

 

 

 

 

Реферат

«Земляные работы в строительстве»

 

 

 

 

 

Выполнил: ст.гр. Вив-09

                                                                                        Кучарова Юлия

                                                                                                  Проверил: Пермяков

                                                                                       Петр Петрович 

 

 

 

Якутск 2012

Общие положения

      Строительство любых зданий и сооружений вызывает необходимость переработки грунтов, включающей в свой состав их разработку, перемещение, укладку и уплотнение. Весь комплекс этих процессов называют земляными работами.

        Удельный вес земляных работ в общем объеме строительно-монтажных работ очень велик и составляет около 15% по стоимости и до 20% по трудоемкости. На земляные работы приходится около 10% всех рабочих, занятых в строительстве. Объемы земляных работ постоянно растут и составляют свыше 15 млрд.м в год. Переработка такого количества грунта возможна лишь при условии комплексной механизации и эффективной технологии производства работ.

      Одним из важных резервов снижения объемов земляных работ, а следовательно, и стоимости строительства, использование которого полностью зависит от архитектора, является обеспечение привязки зданий и проектирование вертикальной планировки с учетом рельефа местности. Снижение стоимости и трудоемкости земляных работ следует достигать, используя рациональные проектные решения, обеспечивающие максимальную сбалансированность необходимых выемок и насыпей при минимальных расстояниях перемещения грунта, комплексы машин, что сводит к минимуму объемы работ, выполняемых вручную.

      В настоящее время земляные работы в основном выполняют механизированные комплексы, а ручная разработка грунта предусмотрена только в местах, недоступных для машин, так как производительность ручного труда в 20...30 раз ниже механизированного, что существенно влияет на общие затраты труда.

     Промышленность выпускает различные высокопроизводительные землеройные, землеройно-транспортные, уплотняющие машины и механизмы. Выбор комплекта машин и способа производства работ осуществляют на основании технико-экономического анализа различных вариантов. Важными условиями дальнейшего совершенствования технологии земляных работ являются:

• рациональная организация производства земляных работ по времени года — сокращение объемов работ, выполняемых в зимнее время;
• повышение доли применения высокопроизводительных землеройных машин;
• создание и внедрение в производство комплектов машин для засыпки траншей и котлованов, уплотнения и разработки мерзлых грунтов.

    

Виды земляных сооружений

    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:

 

1. постоянные — насыпи дорог, плотины, дамбы, ирригационные и мелиоративные каналы, водоемы, планировочные площадки жилых кварталов, промышленных комплексов, стадионов, аэродромов и т. д.
2. временные — выемки для прокладки подземных коммуникаций и устройства фундаментов, насыпи для временных дорог.

      В зависимости от назначения земляных сооружений к ним предъявляют различные требования в отношении крутизны и тщательности отделки откосов, степени уплотнения и фильтрующей способности грунта, его устойчивости к размыванию и других механических свойств.

     Рис. 1. Элементы откоса: а - выемки; б – насыпи.

Для обеспечения устойчивости земляных сооружений (насыпей и выемок) их возводят с откосами, крутизну которых  характеризует отношение высоты h к заложению l, h/l=1/m, где m — коэффициент откоса (рис.1).

 

Классификация грунтов

    Грунтами в строительном производстве называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры. Составляющими грунтов являются минеральные частицы различной крупности и органические примеси. По характеру структурных связей частиц грунты делятся на два класса:

• скальные грунты, где отдельные частицы сцементированы между собой, в результате чего грунт обладает большой прочностью;
• нескальные грунты, состоящие из разрушенных горных пород. В зависимости от крупности частиц, их содержания и количества органических примесей нескальные грунты делят на крупнообломочные, песчаные, супесчаные, глинистые, суглинистые, лессовые, илы и торф.

    Свойства и количество грунта влияют на устойчивость земляных сооружений, трудоемкость разработки и стоимость работ.

1. Плотность — масса 1 м3 грунта в естественном состоянии (в плотном теле). Плотность песчаных и глинистых грунтов составляет 1,6...2,1 т/м3, а скальных неразрушенных грунтов — до 3,3 т/м3.
2. Влажность — степень насыщения грунта водой, которую характеризует отношение массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта, выраженное в процентах. При влажности до 5% грунты считают сухими, 5...30% — влажными, а более 30% — мокрыми.
3. Коэффициент фильтрации — показатель способности грунта пропускать (дренировать) воду. Он измеряется количеством воды, пропускаемым в сутки и зависит от состава и плотности грунта. Для песчаного грунта этот коэффициент находится в пределах 0,5...75, глинистого— 0,001...1 м/сут.
4. Сцепление — показатель начального сопротивления грунта сдвигу. Зависит от вида грунта и его влажности и составляет для песчаных грунтов 3...50 кПа, для глинистых — 5...200 кПа.
5. Разрыхляемость — показатель способности грунта увеличиваться в объеме за счет уменьшения плотности при его разработке. Этот показатель характеризуется коэффициентом разрыхления. Различают коэффициент первоначального и остаточного разрыхления: Кр и Ко.р

 

 

. Подготовительные  и вспомогательные работы при  возведении земляных сооружений

      Возведение земляных сооружений требует выполнения подготовительных и вспомогательных работ. К подготовительным работам относятся: подготовка территории, геодезическая разбивка, обеспечение водоотвода и осушение, прокладка дорог. К вспомогательным работам относятся: устройство временных креплений котлованов и траншей, обеспечение водоотлива или понижения уровня грунтовых вод, искусственное закрепление слабых грунтов.

     Разбивка земляных сооружений предусматривает установление и закрепление их положения на местности. Выполняют разбивку по разбивочным чертежам, привязанным к сетке координат данной площадки. Методы разбивки зависят в основном от вида сооружения и способа производства работ. Различают разбивочные работы для отдельных котлованов, земляных сооружений линейного типа (дороги, каналы, плотины и т. п.), сооружений с развитыми по всем направлениям в плане контурам и т. п.

        Разбивку котлованов начинают с выноса и закрепления на местности створными знаками основных разбивочных осей, за которые в большинстве случаев принимают главные оси здания: I—I и II—II (рис.2,а). Затем вокруг будущего котлована на расстоянии 2...3 м от его бровки параллельно основным разбивочным осям устанавливают обноску, состоящую из забитых в грунт металлических стоек или вкопанных деревянных столбов и прикрепленных к ним досок на высоте, обеспечивающей свободный проход людей. Доска должна быть толщиной не менее 40 мм, иметь обрезную грань, обращенную кверху, и крепиться не менее чем на трех стойках. В местах пропуска транспорта делают разрывы. На местности со значительным уклоном обноску устраивают уступами. На доски обноски переносят основные разбивочные оси, а от них размечают все остальные оси здания, закрепляя их гвоздями или пропилами и нумеруя. После возведения подземной части здания основные разбивочные оси переносят на его цоколь

Рис. 2. Схемы разбивки котлованов (а) и траншеи (б): 1 — обноска; 2 — доска; 3 — стойка

      Для линейно-протяженных сооружений устраивают только поперечные обноски, располагающиеся на прямых участках через 50 м, а на закругленных — через 20 м. Обноску устраивают также на всех пикетах и точках перелома профиля. Применяют металлические инвентарные обноски (рис.2,6).Высотную разбивку и вынос отметок выполняют методом геометрического нивелирования от реперов геодезической разбивочной основы, которых должно быть не менее двух.

     Правильность разбивки проверяют проложением контрольных полигонометрических теодолитных и нивелирных ходов. Ошибка при этом не должна превышать погрешности разбивки.

     Временное крепление стенок выемок. В стесненных условиях и в водонасыщенных грунтах стенки траншей и котлованов приходится делать вертикальными, с установкой временных креплений. Временное крепление выполняют из деревянного или металлического шпунта, деревянных щитов с опорными стойками, щитов с распорными рамами (рис.3).

    Определение объемов грунтовых масс при вертикальной планировке. На застраиваемой территории, как правило, выполняют планировочные работы, связанные со срезкой выступающих и засыпкой западающих мест. В зависимости от объемов и вида срезаемого грунта, дальности его перемещения, рельефа местности определяют способ планировки. Существует несколько методов определения объемов работ по вертикальной планировке территории. Выбор метода зависит от сложности рельефа и требуемой точности подсчета. Наиболее распространенными являются методы четырехгранных и трехгранных призм.

    Сущность этих методов состоит в том, что весь участок на плане с горизонталями делят на элементарные фигуры, по каждой из которых определяют объемы работ, а затем суммируют их.

    Метод четырехгранных призм. Предусматривает членение площади участка на прямоугольники или квадраты со сторонами 10...100 м. Чем спокойнее рельеф местности, тем больших размеров принимают стороны прямоугольника. Дальнейший расчет будет проще, если прямоугольники принять одинаковых размеров. Для всех вершин прямоугольников вычисляют черные (местные) отметки hч — путем интерполяции значений соседних горизонталей, красные (проектные); hпр — по заданной планировочной отметке и имеющемуся уклону, рабочие отметки H — как разность между красной и черной отметками. Рабочая отметка со знаком «плюс» показывает высоту насыпи, а со знаком «минус» — глубину выемки. Вычисленные отметки записывают рядом с вершиной по схеме, приведенной на рис. 6.

 

 

Рис. 6. Схема разбивки местности  при определении объемов планировочных  работ методом четырехгранных призм.

                         

                               Основные способы разработки грунтов

     Грунт при строительстве разрабатывают тремя основными способами: способом резания, гидромеханическим и взрывным способов. Выбор того или иного способа преимущественно зависит от вида земляного сооружения и его размеров, вида грунта и гидрогеологических условий.

 При разработке грунта и  устройстве земляных сооружений  любым из перечисленных выше  способов используют соответствующий  комплект машин, работающих в  определенной технологической взаимосвязи.  Комплект машин должен обеспечивать  выполнение всех процессов непрерывным  и равномерным потоком в течение  всего времени производства работ  при максимальной загрузке всех  участвующих машин.

 Машина, выполняющая основной  объем работ, является ведущей.  В зависимости от ее производительности  определяют число и мощность  других входящих в комплект  машин. Выбор машин основан  на технико-экономическом расчете,  позволяющем определить наиболее  эффективное сочетание машин  по стоимости и трудозатратам.

    Разработка грунта резанием. Разработку грунта резанием осуществляют с использованием землеройных и землеройно-транспортных машин. Землеройные машины режут грунт и перемещают его на небольшие расстояния с выгрузкой в отвал или на транспортные средства. К этим машинам относят экскаваторы различных типов — одноковшовые (прямая и обратная лопата, драглайн, грейфер), многоковшовые (цепные и роторные) и фрезерные. Наибольшее применение в строительстве вследствие своей универсальности и хорошей маневренности получили одноковшовые экскаваторы с вместимостью ковша 0,15...2 м3. В зависимости от ходового устройства экскаваторы разделяют на гусеничные, пневмоколесные, автомобильные и шагающие с гидравлической, пневматической или электрической системой управления.