KURS_LEKTsIJ_razdel_2-1

Курс лекций «Технологические процессы в строительстве»

Раздел 2.

Технологические процессы переработки грунта и устройства свайных фундаментов

1.Классификация строительных грузов. Виды транспортных средств и их технологические особенности. Погрузо-разгрузочные работы.

2.Производство земляных работ.

3.Виды земляных сооружений.

4.Состав технологического процесса разработки грунта.

5.Грунты. Строительные свойства грунтов.

6.Подготовительные процессы при производстве земляных работ .

7.Водоотлив и понижение уровня грунтовых вод.

8.Создание искусственных противофильтрационных завес и экранов.

9.Искусственное закрепление грунтов.

10.Машины для земляных работ.

11.Разработка грунта землеройными машинами цикличного действия.

12.Разработка грунта многоковшовыми (многоскребковыми) экскаваторами.

13.Разработка и перемещение грунта землеройно-транспортными машинами.

14.Укладка и уплотнение грунтовых масс. Контроль качества уплотнения грунта.

15.Переработка грунта гидромеханическим методом.

16.Разработка грунта взрывным способом.

17.Производство земляных работ в зимних условиях.

18.Особенности техники безопасности при производстве земляных работ.

1.Классификация строительных грузов. Виды транспортных средств и их

технологические особенности. Погрузо-разгрузочные работы Классификация строительных грузов

•сыпучие (песок, гравий, щебень, грунты);

•порошкообразные (цемент, гипс);

•тестообразные (бетонная смесь, раствор, известковое тесто, шпаклёвки, мастики);

•мелкоштучные (кирпич, бутовый камень, асфальт в плитках, бидоны с краской и т.п.);

•штучные (оконные и дверные блоки, железобетонные плиты и панели);

•тяжеловесные (железобетонные элементы значительной массы, разное тяжелое оборудование);

•длинномерные (железобетонные и стальные колонны, фермы, трубы, лесоматериалы);

•крупнообъёмные (санитарно-технические кабины, блок-комнаты, крупногабаритные контейнеры, резервуары и другие емкости);

•жидкие (бензин, керосин, смазочные масла, краски и т.п.).

По своему назначению транспорт подразделяют на внешний (доставка грузов на строительную площадку извне), внутрипостроечный (перемещение грузов на

1

Курс лекций «Технологические процессы в строительстве»

территории строительства) и объектный (перемещение грузов непосредственно на объекте).

По направлению перемещения грузов транспорт подразделяют на горизонтальный

и вертикальный.

Транспортабельностью называют способность груза в процессе перевозки сохранять свое первоначальное качество.

Мелкоштучные, штучные и тарно-упакованные материалы и изделия перевозят и разгружают в:

пакетах - уложенная на специальный поддон партия груза сформированая так, чтобы на всех этапах перемещения сохранялась его целостность и форма;

контейнерах - многооборотное объемное устройство.

Универсальные контейнеры используют для перевозки различных категорий грузов.

Специальные контейнеры предназначены для перевозки определенного вида грузов: рулонных материалов, плитки, линолеума и др.

Рис. Пакетирование строительных грузов: 1 –стандартный европоддон

(гaбaритные размеры: 800 x 1200 x 145 мм, мaксимальнaя разрешенная грузоподъемность - 2000 кг); 2 – сетчатый контейнер для перевозки мелких штучных строительных грузов (метизов, плитки и т.п.); 3 – бочки с краской на поддоне; 4 – кирпич, упакованный на поддоне; 5 – контейнер для перевозки жидких строительных материалов (растворители, клеи, жидкие добавки и т.п.); 6, 7 – Контейнер для обычных сухих грузов (general cargo);

8 – контейнер в транспортном положении

Размеры стандартных грузовых контейнеров, ISO 668-1995(E):

2

Курс лекций «Технологические процессы в строительстве»

Для перевозки грузов в строительстве используются следующие виды транспорта:

•железнодорожный для внешних перевозок (до 10% всех перевозок) и реже - для внутриплощадочных;

•автомобильный - наиболее распространенный (до 85% перевозок);

•тракторный для перемещения тяжелых грузов, особенно в условиях бездорожья;

•воздушный для доставки грузов в труднодоступные районы с помощью большегрузных самолетов, вертолетов или специальных транспортных дирижаблей;

•специальные виды транспорта для внутрипостроечных и объектных перемещений строительных грузов (трубопроводный, канатные подвесные дороги, конвейерный, рукава для сброса строительного мусора).

Железнодорожный транспорт может быть широкой и узкой колеи (расстояние между внутренними гранями головок рельсов - 1524 мм, и узкой колеи 750 мм). Первый используется как внешний вид транспорта, второй – как внутрипостроечный.

Рис. Типы вагонов, применяемых для перевозки строительных грузов

3

Курс лекций «Технологические процессы в строительстве»

Автомобильный транспорт

В строительстве используют автомобили грузоподъёмностью от 1,5 – 40 т до 120 т. Кроме одиночных автомобилей применяются автопоезда.

По назначению и роли в строительном производстве:

•автомобили общетранспортного назначения (грузовые бортовые машины,

самосвалы, автопоезда в составе автомобиля и прицепов);

•специализированные автотранспортные средства, специально приспособленные для перевозки определённых категорий грузов: бетонной

смеси, раствора, порошкообразных и пылевидных строительных материалов, крупногабаритных железобетонных и металлических конструкций и т.п.

Схемы перевозок:

Маятниковая - автомобили или автопоезда с неотцепными звеньями;

Челночная - один тягач работает последовательно с двумя и более прицепами. Наиболее эффективна схема работы тягача с тремя прицепами: один прицеп находится под погрузкой, другой - под разгрузкой на строительной площадке, а третий - в пути.

Специальный внутрипостроечный транспорт:

•ленточные конвейеры применяют для транспортировки грунта, заполнителей, бетонной смеси, в некоторых случаях и мелкоштучных материалов - кирпича и т.

п.;

•подвесной канатный транспорт применяется в местностях со сложным рельефом, для доставки строительных материалов используют канатные дороги с двумя параллельными канатами, поддерживаемыми промежуточными опорами. По этим канатам по кольцевой или маятниковой схеме перемещаются подвесные вагонетки;

•трубопроводный транспорт используют для доставки некоторых строительных материалов: по трубам перемещают размытый водой грунт, бетонную смесь, раствор для штукатурных работ, цемент и т. п.;

•рукава для сброса строительного мусора широко применяют при реконструкции зданий и сооружений для организованного сброса с этажей в контейнеры мелкого строительного мусора.

Организация погрузо-разгрузочных работ

Машины и механизмы, осуществляющие погрузочно-разгрузочные операции, подразделяются на группы:

•работающие независимо от транспортных средств: специальные погрузочно-

разгрузочные и обычные монтажные краны, погрузчики цикличного и непрерывного действия, передвижные ленточные конвейеры, механические лопаты, пневматические разгрузчики и др.;

•являющиеся частью конструкции транспортных средств: автомобили-

4

Курс лекций «Технологические процессы в строительстве»

саморазгружающимися платформами типа «Multilift», грузовые автомобили, оборудованные кранами-манипуляторами для саморазгрузки и др.

Рис. Автомобили с саморазгружающейся платформой типа «Multilift» и оборудованный краном-манипулятором

При доставке и складировании строительных конструкций и элементов нужно соблюдать следующие требования:

•исключить возможность повреждения элементов;

•не перевозить элементы прочностью менее 70% проектной;

•соблюдать установленные габариты по высоте и длине. Обычно перевозят:

•элементы длиной до 6 м - на бортовых автомобилях грузо­подъемностью 5... 12 т;

•элементы длиной до 12 м - на автомобилях с прицепом грузо­подъемностью

7,5...25 т;

•элементы длиной до 20 м — на автомобилях с прицепом грузо­подъемностью

9... 18 т;

•объемные блоки - на трейлерах грузоподъемностью до 40 т;

•стеновые панели, фермы, балки, плиты — на спецмашинах (панеле-, фермо-, плитовозы) грузоподъемностью до 35 т.

В горизонтальном положении транспортируются и складируются: колонны,

балки, плиты перекрытий, лестничные марши.

В вертикальном или слегка наклонном положении перевозятся и складируются фермы и балки покрытия, стеновые панели и перегородки, лестничные марши с площадками.

Деревянные конструкции транспортируются в разобранном виде – пакетами и складируются под навесами.

Металлические конструкции обычно перевозят в виде отдельных отправочных марок, что связанно с их преимущественно централизованным изготовлением.

Материалы, не терпящие замораживания (краски, клеи, готовые шпаклевки и т.п. хранятся в теплых помещениях с контролируемой температурой не ниже +5°С)

5

Курс лекций «Технологические процессы в строительстве»

Рис. Организация складирования строительных материалов и конструкций на приобъектных складах

2. Производство земляных работ

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 важных задач, стоящих перед проектировщиками, технологами, строителями является разработка и реализация методов и технологий, способствующих сокращению объемов и сроков производства земляных работ на строительной площадке.

К их числу относятся: совершенствование конструкций земляных сооружений, применение свайных фундаментов, рациональное использование рельефа местности, устройство котлованов и траншей с вертикальными стенками, минимизация объемов перевалок и перегрузок грунта, бестраншейная прокладка коммуникаций, улучшение строительных свойств грунта (закрепление, армирование, применение геосинтетических материалов и др.). Этим же целям служит и совершенствование средств механизации земляных работ.

Земляные работы относятся к комплексу работ нулевого цикла, в состав которого входят: отрывка котлованов и траншей, водопонижение и водоотведение,

6

Курс лекций «Технологические процессы в строительстве»

устройство дренажей, подготовка и усиление оснований, возведение фундаментов и стен, перекрытий, коллекторов, 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.

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

3. Виды земляных сооружений

Результатом разработки грунта является земляное сооружение, представляющее собой инженерное сооружение, устраиваемое из грунта в грунтовом массиве или возводимое на поверхности грунта. Земляные сооружения разделяют:

по отношению к поверхности грунта - выемки, насыпи, подземные выработки, обратные засыпки;

по сроку службы — постоянные и временные;

по функциональному назначению - котлованы, траншеи, ямы, скважины, отвалы, плотины, дамбы, дорожные полотна, туннели, планировочные площадки, выработки;

по геометрическим параметрам и пространственной форме - глубокие, мелкие,

протяженные, сосредоточенные, простые, сложные и т. п.

Наиболее характерные типы земляных сооружений представлены на рис.

7

Курс лекций «Технологические процессы в строительстве»

К постоянным относят сооружения, предназначенные для долгосрочной эксплуатации - земляные плотины, каналы, полотна рельсовых и безрельсовых дорог, выемки и насыпи, возводимые при планировке. К временным земляным сооружениям относят выемки, отрываемые при возведении фундаментов жилых и промышленных зданий, мостов, плотин, траншеи для прокладки водопроводных, канализационных, газовых и других сетей, насыпи для временных дорог и запруд. Каждое земляное сооружение должно быть устойчивым, прочным и защищенным от размыва водой.

Выемки шириной более 3 м называют котлованами, более узкие выемки для ленточных фундаментов или сетей коммуникаций - траншеями, выемки под отдельно стоящие фундаменты или столбы - ямами. Эти сооружения имеют дно и боковые поверхности, наклонные откосы или вертикальные стенки. Выемки, разрабатываемые для добычи недостающего для строительства грунта, называют резервами; насыпи, в которые осуществляют отсыпку излишнего грунта, -

кавальерами или отвалами.

Места для отсыпки строительного и другого мусора называют свалками, а места, где осуществляют разработку песка, щебня и других строительных материалов - карьерами. Выемки, закрытые с поверхности земли и устраиваемые для прокладки транспортных и коммуникационных туннелей называют подземными выработками.

Выемки имеют дно и наклонные откосы.

После устройства подземных сооружений (или подземной части сооружений) выполняется обратная засыпка пазух - заполнение грунтом пространства между сооружением и откосами котлована.

Объемы земляных работ рассчитывают, приводя земляные сооружения к элементарным объемным фигурам, используя следующие формулы:

8

Курс лекций «Технологические процессы в строительстве»

4. Состав технологического процесса разработки грунта

Производство земляных работ на объекте связано с переработкой грунта, который в полном объеме или частично разрыхляется, перемещается, укладывается, планируется, уплотняется, подвергается другим видам воздействий, в том числе взрыву, размыву водой, трамбовке, бурению, термообработке, пропитке укрепляющими и противофильтра-ционными составами и т. п.

Процессы, осуществляемые в ходе переработки грунта, могут быть разделены на три группы: основные, подготовительные и вспомогательные.

Основными процессами переработки грунта, в результате которых создаются земляные сооружения заданных параметров, являются:

разработка грунта в выемках, укладка грунта в насыпи, погрузка и его перемещение в пределах строительной площадки;

транспортировка грунта за ее пределы;

послойное разравнивание и уплотнение грунта;

рыхление мерзлых и трудноразрабатываемых грунтов;

обратная засыпка пазух земляного сооружения.

Этим основным процессам сопутствуют подготовительные и вспомогательные процессы, при этом подготовительные процессы осуществляют до начала разработки грунта, а вспомогательные - до или в процессе возведения земляных сооружений. К ним соответственно можно отнести: разбивку земляных сооружений на местности, понижение уровня грунтовых вод, устройство противофильтрационных завес и экранов, укрепление грунтов, временное крепление стенок котлованов и траншей, срезку недоборов грунта, прокладку и содержание подъездных дорог, укладку геотекстильных и мембранных материалов, контроль качества работ и др.

Для выполнения значительных объемов земляных работ используют разнообразную строительную технику - экскаваторы, бульдозеры, скреперы, грейдеры, средства гидромеханизации, взрывную технику. Механовооруженность земляных работ в строительстве достигает сейчас 98%, в отдельных случаях без использования механизмов приходится осуществлять зачистку дна котлованов, откосов, отрывку отдельных ям, траншей и т. д. Производительность ручного труда даже с привлечением специализированного инструмента и средств малой механизации ниже механизированного в 20...50 раз.

5. Грунты. Строительные свойства грунтов

Грунт (нем. Grund - основа, почва) — любые горные породы, почвы, осадки, техногенные (антропогенные) образования, представляющие собой многокомпонентные, динамичные системы, являющиеся компонентами геологической среды и объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека. Грунт представляет собой естественную среду, в которой размещается подземная часть зданий и сооружений. Грунтами в строительстве называют породы, залегающие в

9

Курс лекций «Технологические процессы в строительстве»

верхних слоях земной коры и представляющие собой главным образом рыхлые и скальные породы.

Рис. Основные понятия Различают следующие основные виды грунтов: песок, супесь, суглинок, глина,

лессовый грунт, торф, гравий, растительный грунт, различные скальные и уплотненные грунты. От строительных свойств грунтов зависит прочность и устойчивость возводимых сооружений, методы производства, трудоемкость и стоимость работ.

При выборе методов производства земляных работ необходимо учитывать следующие основные характеристики грунтов: плотность, влажность, липкость, разрыхлённость, сцепление, угол естественного откоса, сложность (трудоемкость) разработки. В зависимости от этих характеристик грунты в строительстве рассматривают с точки зрения:

■пригодности в качестве оснований для различных зданий и сооружений и размера допускаемой на них нагрузки;

■возможности их использования в качестве постоянных сооружений, т. е. как материала для устройства насыпей и выемок;

■целесообразности или возможности применения того или иного метода разработки грунтов.

10