Контрольні питання.

1. Визначення об’ємів робіт при розробці котлованів і траншей.

2. Підрахунки трудомісткості при ущільненні грунту пневмотрамбовками.

3. Описати технологію виконання земляних робіт бульдозерами, і їх продуктивність.

4. Описати розробку грунту одноківшевими та багатоківшевими екскаваторами з прямою і оборотною лопатою, і підрахувати їх продуктивність.

5. Де застосовуються і як працюють екскаватори, грейфери, драглайни і автогрейдери?

6. Описати технологію розробки грунту скреперами, галузь їх застосування, продуктивність.

7. Розробка грунту гідромеханічним способом.

8. Механізоване ущільнення насипних грунтів, структура ущільнення грунту.

9. Водовідведення, водовідлив і пониження поверхневих вод.

11.Особливості виконання робіт у зимових умовах й основні положення по організації будівництва

11.1. Сезонне промерзання і властивості мерзлих ґрунтів

На значній частині території України ґрунти в зимовий періоди промерзають. При цьому глибина мерзлого шару в більшості районів країн досягає 1–1,5 м. Через 5–15 діб після зниження температури зовнішнього повітря до негативних значень ґрунт переходить у стійкий мерзлий стан і зберігає його ще протягом 15–25 діб після закінчення зимового періоду. Найбільше промерзання ґрунту спостерігається в лютому — березні, у період спаду найбільших морозів.

При виконанні земляних робіт найчастіше розробляють скельні, глинисті, піщані, лесові, гравелисті й рослинні (торф чи ін.) ґрунти.

Промерзаючи, ґрунт перетворюється у тверде тіло. Лід, що утворюється при цьому, виконує функції зв’язувальної речовини, ніби цементує частки ґрунту. Твердість мерзлого ґрунту залежить від його вологості, пористості й температури навколишнього повітря: чим більша вологість, дрібніші пори й нижча температура, тим більше затвердіває ґрунт. Найбільшу твердість при замерзанні набувають глинисті вологоємні ґрунти, які за своєю міцністю наближаються до скельних ґрунтів. Піщані й гравелисті ґрунти, якщо вони залягають вище рівня ґрунтових вод, підвищують свою твердість при замерзанні мало. Твердість скельних ґрунтів зі зниженням температури зовнішнього повітря не збільшується.

Вода, перетворюючись у лід, збільшується в об’ємі. Замерзаючи в порах ґрунту, така вода натискає на його суміжні частки, змушуючи останні зміщатися убік найменшого опору, тобто нагору. Цим явищем пояснюється властивість багатьох зв’язних ґрунтів спучуватися, тобто в умовах сезонного промерзання займати положення, що вище рівня їхнього природного залягання. При відтаванні відбувається зворотне явище — осідання ґрунту.

Спучуванню піддаються, як правило, вологі пилуваті й глинисті ґрунти, зволоженню яких може сприяти капілярне всмоктування ними ґрунтових вод. Однак це явище може спостерігатися й у водонасичених супіщаних і піщаних ґрунтах при наявності підстилаючого водонепроникного шару. Якщо спучування ґрунту пов’язане з присутністю ґрунтових вод, то такі спучування називаються корінними, або глибинними. Верхівкові (поверхневі) спучування є у свою чергу наслідком атмосферних опадів, наявності близько розташованих відкритих водойм зі змінним рівнем води або конденсації в ґрунті водяної пари. Найбільшу небезпеку для споруджень представляють корінні піднімання ґрунту.

Спучування ґрунтів досить небезпечне явище, з яким необхідно боротися й по можливості запобігати. Останнє досягається наступними діями. При наявності високо піднятих ґрунтових вод, рівень яких розташований у безпосередній близькості від вологонасиченого ґрунту, повинен бути забезпечений постійний водовідвід із ділянки будівництва. Захистом від стоку поверхневих вод у котловани, траншеї, ґрунтові кар’єри можуть бути спеціально загороджувальні вали, що влаштовують, відповідне планування (зі зворотним ухилом) території, що прилягає до виїмки, а також пристрій водовідвідних канав з нагірної сторони виїмок. У піщаних і супіщаних ґрунтах, що мають вологість вищу критичної і напластовані водонепроникними нашаруваннями, необхідно влаштовувати дренаж зі скиданням води в зливову каналізаційну мережу. Крім того, при виконанні робіт у зимових умовах основу під будинки й спорудження завжди варто захищати від промерзання ґрунту шляхом влаштування утеплювального одягу (шару).

Небажаним наслідком спучування ґрунтів, що пов’язано з опадами у період весняно-літнього відтавання, є утворення значних деформацій у конструкціях побудованих будинків і споруджень, які у випадку несприятливого збігу обставин можуть призвести до їхнього руйнування.

Глибина сезонного промерзання ґрунту залежить від товщини снігового покриву, рівня ґрунтових вод, теплопровідності й вологості ґрунту, наявності й характеру природного покриву (трава, торф, листя, дорожнє покриття й т.п.), сили й тривалості вітру. При підборі механізмів для розробки земляних робіт глибину промерзання ґрунту визначають, заміряючи її в натурі або на підставі середніх даних спостережень метеорологічних станцій у районі будівництва протягом останніх 15–20 років.

Основними фізико-механічними властивостями мерзлих ґрунтів є: підвищена механічна міцність (у порівнянні з ґрунтами, що перебувають у природному стані), значна абразивність і підвищення електроопору. Міцність мерзлих ґрунтів може досягати 400 кгс/см², що відповідає міцності бетону В-30 (марки 400).

Під абразивністю варто розуміти здатність ґрунту чинити стираючий вплив на робочі органи машин і механізмів. Ця властивість у першу чергу враховується при розрахунку й конструюванні ріжучих органів мерзлорозробляючих машин. Мерзлий ґрунт погано проводить електричний струм (практично — це діелектрик). При цьому опір ґрунту збільшується зі зниженням температури зовнішнього повітря.

Зі зниженням температури механічна міцність ґрунту, а також питомий опір різанню та копанню різко зростають (у 5–8 разів). У зв’язку з тим, що температура мерзлого ґрунту змінюється по глибині мерзлого шару h_пр, змінюються відповідно і характеристики міцності ґрунту: найбільші значення питомого опору копанню перебувають у верхній частині (зовнішній) мерзлого шару, найменші — на межі мерзлого та немерзлого (талого) ґрунту.

Промерзання екскаваторного забою відбувається від покрівлі, укосу та його лобової частини. У зв’язку з цим розроблення мерзлого ґрунту одноківшевими екскаваторами здійснюють за чотирма схемами (напрямком руху ковша): І — уздовж мерзлого шару (якщо різна глибина заглиблення ковша від відкритої поверхні); II — упоперек мерзлого шару в його межах; III — упоперек мерзлого шару, починаючи від немерзлого ґрунту, тобто з підбоєм; IV — під кутом до мерзлого шару в укосі забою.

До запобіжних заходів від промерзання належать: водовідведення, проорювання ділянки плугами в теплу пору року на глибину до 40 см з подальшим спушенням на глибину до 20 см; покриття ділянки шаром дешевого теплоізоляційного матеріалу (тирса, гілки, солома, листя, торф і ін.).

Обов’язковою умовою позитивного ефекту від спушення ґрунту є забезпечення природного стоку атмосферних вод з поверхні утеплюваної ділянки. При глибокому спушенні ґрунту (якщо ведеться розробка в останній місяць зими) і механізованому перелопачуванні ґрунт розробляється на глибину 1,3–1,5 м екскаватором з прямою лопатою. Ґрунт з першої проходки укладають у відвал за межами утеплюваної площі, а з подальших проходок — на місце попередніх. Для заповнення вироблень останньої проходки використовується ґрунт з відвала першої проходки або що розробляється в окремому резерві. Поверхню перелопаченого ґрунту розрівнюють бульдозером. Такий спосіб рекомендується для малозв’язних ґрунтів. При підгортанні (обвалуванні) ґрунт розробляють екскаватором-драглайном шляхом проходки паралельних траншей і укладають його у відвал на утеплювану площу. Підгортання може застосовуватися для незв’язних і малозв’язних, незволожених ґрунтів.

При великій і відкритій поверхні ділянки, яка підлягає розробці в зимових умовах, її утеплюють снігом, для чого встановлюють снігозатримуючі щити (1,52,0 м) перпендикулярно напрямку пануючих вітрів на відстані 10–15 висот щита один від одного. Окрім щитів, для затримання снігу може бути перехресне спушення ґрунту розпушувачем, який навішується на трактор.

Товщину утеплюючих|утеплюючих| шарів визначають за формулами:

;

(11.1)

—товщина шару утеплюючих матеріалів, см; h — розрахункова глибина промерзання грунту, см;

— величина зменшення глибини промерзання грунту (см) під впливом снігового покриву; — товщина снігового покриву, см; , — коефіцієнти теплоізоляційних властивостей утеплюючого матеріалу і снігу.

К_ут =(α_гр , α_ут| — коефіцієнти температуропровідності ґрунту, що утеплюється, і утеплювача); T — середня температура повітря для розрахункового періоду зими °С; п — число днів з негативною температурою; с_п — коефіцієнт, що враховує вплив снігового покриву на глибину промерзання ґрунту: середня товщина шару снігу (см) до 10, до 20, до 25, до 40, а коефіцієнт с_п=0,5; 0,4; 0,35; 0,3.

η_упл=1,3 _|— коефіцієнт, що враховує ущільнення утеплюючих матеріалів екскаватором і транспортними засобами.

Коефіцієнт температуропровідності ґрунту або утеплювача:

α =  / , (11.2)

де  — теплопровідність мерзлих ґрунтів, Вт/(мК|); с|із| — питома теплоємність ґрунту або утеплювача, Дж/(кгК); γ — щільність ґрунту, кг/м³.

Теплопровідність снігу _сн| залежить від щільності снігового|сніговий| покриву|покривало| і може бути визначена за формулою:

_сн = 0,018 + 0,087 Р_сн , (11.3)

де Р_сн — щільність снігового|сніговий| покриву|покривало|, т/м³ (табл. 11.3).

Величина зменшення глибини промерзання під впливом снігового|сніговий| покриву:|покривало|

(11.4)

Методи виконання земляних робіт в зимовий період

Таблиця 11.1