Грунты и их технологические свойств

В строительном производстве грунтами называют породы, зале­гающие в верхних слоях земной коры.

Свойства и качество грунта влияют на устойчивость земляных сооружений, трудоемкость разработки и стоимость работ. Для вы­бора наиболее эффективного способа производства работ необходимо учитывать следующие основные характеристики грунтов: плот­ность, влажность, сцепление, разрыхляемость и угол естественного откоса.

Плотностью называется масса 1 м грунта в естественном состоянии (в плотном теле). Плотность песчаных и глинистых грунтов 1,6... 2,1 т/м³, а скальных не разрыхлемых грунтов до 3,3 т/м³.

Влажность характеризуется степенью насыщения грунта водой, которую определяют отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта и выражают в процентах. При влажности более 30% грунты считаются мокрыми, а при влажности до 5% сухими.

Сцепление определяется начальным сопротивлением грунта сдвигу. Так, сцепление для песчаных грунтов равно 3...50 кПа, для глинистых - 5...200 кПа.

От плотности и сцепления между частицами грунта в основном зависиь производительность землеройных машин.

Классификация грунтов по трудности их разработки в зависимости от конструктив­ных особенностей используемых землеройных машин и свойств грунта приводятся в ЕНиР (Сб. 2, вып. 1, разд. 1 техническая часть, табл, 1 и 2).

3. ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЕ И ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ ПРОЦЕССЫ

К подготовительным и вспомогательным процессам, связан­ным с разработкой выемок и возведением насыпей, относятся разбивка земляных сооружений, водоотлив и понижение уровня грун­товых вод, временное крепление стенок выемок, искусственное за­крепление грунтов, разрыхление плотных грунтов.

4. РАЗБИВКА ЗЕМЛЯНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Разбивка сооружений состоит в установлении и закрепление их положения на местности. Приемы разработки и способы закрепле­ния на местности очертаний сооружений разнообразны и зависят от вида земляного сооружения, способа производства работ и др.

Разбивку котлованов начинают с выноса и закрепления на мест­ности (в соответствии с проектом) створными знаками основных ра­бочих осей, в качестве которых обычно принимают главные оси зда­ния, после этого вокруг будущего котлована на расстоянии 2...3 м от его бровки параллельно основным разбивочным осям устанавливают обноску, которая состоит из забитых в грунт металлических стоек или вкопанных деревянных столбов и прикрепленных к ним досок. Доска должна быть толщиной не меньше 40 мм, иметь обрезную грань, обращенную кверху, и опираться не менее чем на три вкопанных столбика, высота которых должна быть достаточной для свободного прохода людей под об­ноской. Для пропуска транспорта в обноске должны быть разры­вы. При значительном уклоне, местности обноску делают с уступами.

На обноску переносят основные разбивочные оси и, начиная от них, размечают все остальные оси здания. Все оси закрепляют на, обноске гвоздями или пропилами и нумеруют. Размеры котлована поверху, понизу и другие характерные его точки отмечают колыш­ками или вехами. Обноску используют только в начальный период строительства, так как в процессе производства работ она быстро выходит из строя, поэтому после возведения подземной части зда­ния основные разбивочные оси переносят на его цоколь.

I-I и II-II главные оси здания

III-III оси стен здания

1 – обноска

2 – доска

3 - стойка

 

 

5.  ВОДООТЛИВ И ПОНИЖЕНИЕ УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД

Выемки от поверхностных вод защищают путем устройства водоперехватывающих нагорных и водоотводящих канав или си­стемы дренажей. Продольный уклон лотков или канав назначают в зависимости от рельефа местности и принимают равным не менее 0,003. На размеры лотков или канав и на методы их ук­репления влияют приток воды и скорость течения.

Водоотлив применяют при незначительном притоке воды в выемки. Осушение выемки открытым водоотливом заключается в том, что при разработке котлована в водонасосом грунте подошве выемки придают небольшой уклон к устраива­емому в самой пониженной части, приямку (зумпфу), из которого воду откачивают насосами, и отводят по от выемки. 3атем разработку котлована ведут наклонными слоями с заглублением зумпфом.

Искусственное понижение уровня грунтовых вод является бо­лее совершенным, но и более сложным методом борьбы с их приток в выемку. Понижение уровня грунтовых вод обеспечи­вают путем непрерывной откачки из специальных скважин, оканчивающихся ниже дна выемки.

нарезкой

 

 

6.  ВРЕМЕННОЕ КРЕПЛЕНИЕ СТЕНОК ВЫЕМОК

При разработке выемок в водонасыщенных грунтах или в стес­ненных условиях, когда при этом невозможно обеспечить требуе­мое заложение откосов, вертикальные стенки закрепляют специ­альными временными крепями. Временная крепь может быть вы­полнена в виде деревянного или металлического шпунта, дере­вянных щитов с опорным стойками, щитов с распорными рамами и других конструкций.

Шпунтовое ограждение - наиболее дорогой из существующих способов. Чаще всего применяют при разработке выемок в водонасыщенных грунтах вблизи существующих зда­ний и сооружений. Шпунт забивают до разработки выемки, чем обеспечивают устойчивое и естественное состояние грунта за ее пределами.

Стенки котлованов и траншей, разрабатываемых в грунтах естественной влажности, целесообразно крепить деревянными щитами   с опорными стойками (сваями). Опорные стой­ки крепят с помощью металлических оттяжек или деревянных схваток к анкерным сваям, забиваемым за пределами приз­мы обрушения. Щитовое крепление с опорными стойками устраивают в процессе или после разработки выемка в зависимости от степени подвижности грунта. Когда можно установить поперечные распорки, стенки крепят деревянными щитами с распорными рамами. Наиболее эффективны инвентарные распорные рамы из трубчатых стоек и распорок из-за их малой массы, легкого монтажа и демонтажа.

 

7.  ИСКУССТВЕННОЕ ЗАКРЕПЛЕНИЕ ГРУНТОВ

Совокупность воздействий, в результате которых повышается прочность грунта, он становится неразмываемым, а в некоторых случаях и водонепроницаемым, представляет собой искусственное закрепление грунтов.

 Закрепляют грунты для создания вокруг разрабатываемых выемок водонепроницаемых завес и повышения несущей способности грунтовых оснований. В зависимости от физико-механических свойств грунта, его состояния, требуемой степени и назначения закрепления существуют следующие способы искусственного за­крепления грунтов: замораживание, цементация, битумизация, химический, электрохимический и др.

Замораживание грунтов применяют в сильноводонасыщенных грунтах (плывунах) при разработке глубоких выемок. Для этого по периметру котлована погружают замораживающие колонки из труб, соединенные между собой трубопроводом, по которому нагнетают специальную жидкость - рассол. (растворы солей с низкой температурой замерзания), охлажденный холодильной установкой до -20...-25⁰С.

Способ замораживания имеет следующие недостатки:

- временное сохранение эффекта (на период действия замораживающей установки),

длительный процесс естественного оттаивания,

- повы­шение влажности грунта за счет миграции воды из теплых слоев грунта к охлажденным (под действием градиента температур) и др.

Цементация и битумизация заключаются в инъецировании соответственно цементного раствора или разогретых битумов в пористые грунты с высоким коэффициентом фильтрации, а также в трещиноватые скальные породы.

Химическим способом закрепляют песчаные и лессовые грунты нагнетанием в них через инъекторы химических растворов.  

Электрическим способом закрепляют влажные глинистые грунты. 3аключается он в пропуске через грунт постоянного электричес­кого тока с напряженностью поля 0,5... 1 В/см и плотиостью тока 1... 5 А. При этом глина осушается, сильно уплотняется и теряет способность к пучению.

Электрохимический способ отличается от предыдущего тем, что

одновременно с электрическим током в грунт вводят через трубу, являющуюся катодом и служащую инъектором, растворы химичес­ких добавок, увеличивающие проводимость тока (силикат натрия, хлористый кальций, хлористое железо и др.). Благодаря этому ин­тенсивность процесса закрепления грунта возрастает.

8.  РЫХЛЕНИЕ ПЛОТНЫХ ГРУНТОВ.

Тяжелые грунты, а также грунты с примесями, разработка кото­рых затруднена, подлежат предварительному рыхлению. Грунты l-й 'и 2-й групп рыхлят: тракторными плугами, а тяжелые грунты - рыхлителями.

Разработка грунтов

Основные методы производства работ

Механический

Гидромеханизированный

Взрывной

Закрытый

- щитовая             – продавливание – прокол              – горизонтальное - бурение

Эксковаторы землеройный

Землеройно-танспортные

-непрерывного       - циклического действия ----

- грейдер               - скрепер                - бульдозер