Тимчасове кріплення стінок виїмок (підкісне, анкерне, шпунтове, розпірне, кріплення з телескопічними розпірками, кріплення методам торкретування)

Вертикальні стіни без закріплень дозволяється влаштовувати в грунті природної вологості незруйнованої структури, при відсутності ґрунтових вод піщаних не більше 1 м; в щільних - 2 м. Якщо необхідно створити більш глибокі виїмки, то роблять тимчасові кріплення.

Кріплення стінок котлованів класифікують по засобу їх роботи:

1. Підкісне кріплення. Кріплення влаштовується всередині котловану. Стінки монтуються на долівку виїмки, а закріплюють їх з допомогою підкосів. Підкоси працюють одночасно з палями, що забиті в грунт. Горизонтальні щити влаштовують з обрізних дощок товщиною не менше 50 мм (забірка-стіна).

2. Анкерне кріплення. Складається зі стійок, закладок та анкерів. Кріплення додатково підсилюються. До нижнього заглиблення влаштовуються анкерні тяги. В свою чергу тяги закріплені до грунту, що знаходяться за призмою руйнування, та лежать нижче рівня поверхні грунту (В ≥ h / tg φ) (кут природного ухилу).

3. Шпунтове (консольне) кріплення. Влаштовується кріплення до початку розробки грунту. По маячній та направляючій палі забивають шпунт. Промисловість виготовляє металічний 2-подіб ний шпунт, який теж забивається. Наступна частина шпунту заходить в попередню. Застосовується металевий, рідше дерев¢яний шпунт.

4. Розпірне(распорне) кріплення сприймає всі діючі навантаження через розпірки, а щити (восновному дерев¢яні) кріплення виконують тільки огороджуючі функції. Розпірки влаштовуються в один чи декілька рядів по висоті.

5. Кріплення зтелескопічними розпірками (або із індустріальних конструкцій) застосовують для влаштування широких та глибоких котлованів. До початку розробки грунту забивають металічні двотаврові бруси з кроком 0,5 – 1,5 м. З часом розробки грунту бруси закріплюють між собою, заводять за брусок дерев'яні щити та їх закріплюють між собою. Через 3...4 м по висоті роблять пояс (обв'язку), в яку підпирають телескопічні розпірками, які можуть розсовуватись.

6. Кріплення методамторкретування. З допомогою цемент-гармати або бетон- шприц-машини під тиском на поверхню наносять бетонну суміш. Після цього закріплюють металічну сітку та наносять наступний шар. Товщина всього шару до 75 мм.

Штучне закріплення ґрунтів (заморожуванням, цементуванням, бітумізацією, хімічним, термічним, електричним та електрохімічним способами)

Закріплення грунтів застосовують з метою утворення навколо виїмок водонепроникних шарів та підвищення несучої здатності грунтів. Залежно від фізико-механічних властивостей грунтів, їх стану та мети стабілізації застосовують постійні способи закріплення: (силікатизацію, смолизацію, бітумізацію, цементизацію, термічне закріплення) або тимчасові (заморожування).

Постійне закріплення широко застосовують при реконструкції будівель та споруд та реставрації пам'яток архітектури, тимчасову (заморожування), при влаштуванні виїмок у сильно водонасичених грунтах.

Для штучного закріплення використовують наступні методи: заморожування, цементацію, бітумізацію, силікатизацію, хімічний та електрохімічний методи.

Замородуваннягрунтів застосовують в сильно водонасичених грунтах (плавунах). Для цього по периметру котловану занурюють заморожуючі колонки з труб, з'єднаних між собою трубопроводом, по якому помпують спеціальну рідину-росол (розчин солей з низькою температурою замерзання), охолодженим холодильним устаткуванням до -20...-25° С. Грунт замерзає циліндричними колами навколо колонок та поступово збільшується в діаметрі, утворюючи суцільний екран

Тіксотропні протифільтраційні екрани влаштовують з допомогою машин,які забивають ряд крицевих шпунтин двотаврового розрізу. Потім висмикують першу, а порожнину заповнюють тіксотропною суспензією, яку подають під тиском по трубі, що приварена до тавра. Шпунтину, яку дістали, забивають на нове місце

Загалом способи постійного закріплення мають схожу техноло­гію. У грунт забиванням або ж в попередньо пробурені свердлови­ни занурюють інжектори, потім за допомогою різних пристроїв нагнітають залежно від способу закріплення різноманітні розчини. Так, при силікатизації застосовують водні розчини силікату натрію (Nа₂SіО₃) та хлориду кальцію (СаСІ₂), при с молизації — суміші з розведеного розчину карбамідної смоли та розчину соляної кислоти, при бітумізації — гарячі або холодні бітуми та мастики, при цементації — цементні розчини.

Цементація,бітумізація. Зміст методу в тому, що відповідно цементнийрозчин, розігрітий бітум ін'єктують в порожнисті грунти з високим коефіцієнтом фільтрації, а також у шпаруваті скельні породи.

Хімічний спосіб. Грунти закріплюють методом нагнітання хімічних розчининів. Хімічний спосіб може бути двох- або од нерозчинний. Дворозчинне закріплення складається з послідовного нагнітання одного розчину, а потім другого. Після цього розчини вступають в реакцію та охоплюють зерна грунту, чим утворюють моноліт.

Електричний засіб. Його зміст в тому, що через грунт пропускають постійний електричний струм, який висушує глину, яка сама ущільнюється. Існує декілька комбінованих засобів.

Термічне закріплення використовують у лесових грунтах. У заздалегідь пробурені свердловини занурюють спеціальні пальники із жаростійких труб, у яких спалюють газоподібне або рідке па­ливо, що підвищує температуру в свердловині до 1000°С. Після термічної обробки зникають просадочні властивості грунту, а міцність зростає.

Ущільнення грунту

Після вкладання грунту обов'язком здійснюється його ущільнення. Ущільнюють грунт шарами однакової товщини. Для цього застосовуютьбульдозери та грейдери. Величина залежить від виду грунту, умов виробництва, технічних характеристик машин, що ущільнюють. Найменші витрати на ущільнення будуть під час ущільнення грунтів оптимальної вологості: мокрі - сушать, сухі - зволожують.

Ущільнюють грунт уторовуванням, трамбуванням та вібрацією.

Уторовують грунти кулачковими катками, катками на пневмоколісній базі, катками з гладкими металічними вальцями. Застосовують цей засіб для суглинків та інших зв'язаних грунтів. Найбільший тиск на грунт здійснюють кулачкові катки, у яких на поверхні вальців закріплені кулачки у формі усіченого конуса довжиною 20...З0 см. Маса катка - до 30 т. За 6…12 проходів товщина шару - 30 см. Під час руху катка, під кулачками, утворюються щільні ядра, а за декілька проходів - суцільне поле. Недоліки - низька швидкість

Для збільшення швидкості ущільнення застосовують пневмоколісні катки. Робочим органом його є колеса, які встановлені у відсіках бункерів. Після завантаження бункерів баластом маса їх може сягати до 25...50 т. Ущільнюють грунти товщиною до 30 см, ширина смуги 2.6 м за 8...12 проходів. Мають незалежну підвіску та регулювання тиску в колесах.

Для ущільнення гравію, щебню застосовують каткиз гладкими вальцями. Робочий орган - металічні гладкі вальці, маса катка до 15 т, товщина шару 10...15 см. Для ущільнення насипних грунтів ці катки не застосовують. Застосовують також в тих випадках, коли верхній шар є основою під підвалини або полотна доріг.

Коли грунт відсипається значної товщини (до 1...1.5 м) - використовують трамбування. Трамбувати можуть машинами, робочим органом яких є дві трамбувальні плити масою біля 12 т, які підвішені позаду базового трактора. Плити піднімаються та скидаються по черзі, здійснюють таким чином до 16 ударів захвилину. Трамбують по одному місцю до 3...6 разів.

Трамбують також трамбувальними плитами, які підвішені до кранів або екскаватора. Кількість ударів становить від 1 до 5. Товщина шару 0.4... 1м. Недоліки цього методу в швидкому зношенні базових машин

Для ущільнення незв’язаних грунтів найефективніше працюють вібраційні машини - вібраційні катки та машини з віброплитами. В катках основним робочим органом є порожній барабан, в середині якого розташований механізм вібрації. Під дією коливань в грунті здійснюються структурні зміни, зв'язки між частинами грунту руйнуються і вони займають більш врівноважене положення.

Для невеликих за розмірами ділянках та невеликої товщини шару застосовують поверхневі віброплити. Віброплита вібрує від дебалансових вібраторів, які закріплені зверху плити.

Крім вищеназваних засобів, та відповідних машин використовують:

- керуючі вручну механічні трамбівки;

- вибух-трамбівки;

- глибинні вібратори.

 

Рис. 2.7. Тимчасове закріплення стінок виїмок

а/ консольне; б/ анкерне; в/ консольно-розпірне;

г/ розпірне; д/ підкісне; підвісне

 

Тема 3. Розробка грунту механічним способом

3.1 Загальні поняття про розробку грунту екскаваторами.

Якщо розробка грунту ие зв'язана з плануванням ділянок, то земляні роботи починають відразу після підготовчих робіт. Коли ділянка має бути спланована, то необхідні розрахунки балансу землі, тобто зайвий грунт та нестача грунту. Для цього рахуються об'єми цих грунтів, віддаль переміщення, тобто середня віддаль між центрами тяжіння. Спочатку визначають чорні відмітки, червоні та робочі. Потім проводять середню нульову лінію та визначають об'єми. Знаходять центри тяжіння аналітичним або графічним методами, віддаль між якими і є середня лінія.

Влаштування котловану

Котловани - це тимчасові виїмки, які влаштовуються для зведення підвалин або частини споруди, що знаходяться нижче рівня землі. Котловани бувають із кріпленням стінок та без, а також із вертикальними та під кутом стінами. Коли грунт природної вологості, відсутні грунтові води, та має незруйновану структуру то котлован може бути з вертикальними стінками та глибиною до 2 м. Котловани зі схилом роблять на глибині, що перевищує допустимі величини, коли грунт може зруйнуватись, а влаштування кріплень не ефективне. Найбільшу величину кручі схилу (без наявності ґрунтових вод) встановлюють згідно СНиП:

глибина котловану круча схилу

до 1.5 м від 1:0 до 1:0.25

1.5...З 1:0.5 1:1

3...5 1:1 до 1:1.25

Технологічний процес влаштування котловану містить в собі: розробку грунту із завантаженням в транспортні засоби або у відвал; транспортування грунту; зрізання схилу та планування дна котловану; зворотне засипання пазух міжстінками підвалин та котловану; ущільнення та його розрівнювання.

Якщо машина тільки ріже грунт, її називають землерийною. Якщо машина розробляє та транспортує грунт - землерийно - транспортна.