Искусственное закрепление (стабилизация) грунтов.

Закрепление может быть:

• постоянным;

• временным.

Постоянное закрепление грунтов выполняют для повышения их несущей способности, устойчивости или придания им водонепроницаемости.

Временное закрепление грунтов выполняют, как правило, при устройстве выемок в водонасыщенных грунтах или в стесненных условиях на период производства работ.

Временное крепление производят деревянным или металлическим шпунтом, служащим опорами щитам или брусьям, непосредственно воспринимающим давление грунта.

Могут применяться инвентарные многократного применения щиты с распорными рамами, стойками и т.д.

Искусственное закрепление грунтов производят:

• замораживанием (погружные трубы, в которые нагнетают рассол – растворы солей с низкой температурой замерзания – 20-25⁰С. Охлаждают рассол аммиаком);

• цементацией и битумизацией (инъецирование соответственно цементного раствора или разогретых битумов);

• химическими способами (инъецирование химических растворов, образующих гели и обволакивающих зерна грунта. Твердея, зерна и обволакивающий состав образуют монолит);

• термическим способом (в лёссовые грунты через жаропрочные трубы в скважины нагнетают раскаленные газы, полученные при сжигании газообразного или жидкого топлива);

• электрическим способом (за счет электроосмоса осушают глинистые грунты, которые уплотняются);

• комбинированными способами.

4.3 Разработка грунта механическим способом.

Технология разработки грунта в значительной степени взаимосвязана с типажом технических средств, используемых для механизации производственных процессов.

Выбор способа разработки грунта и схемы комплексной механизации зависит от объемов и сроков выполнения работ, вида и геометрических параметров земляного сооружения, условий производства работ и т.д.

Технологический процесс устройства выемки включает:

• разработку грунта с погрузкой в транспортные средства или на бровку выемки;

• транспортировку грунта;

• планировку дна и откосов.

При устройстве насыпи:

• транспортирование и отсыпку;

• послойное разравнивание;

• уплотнение.

Процессы, связанные с разработкой, перемещением, укладкой грунта обыкновенно связаны как технологически, так и по времени. Отделка сооружения, то есть доведение выемок и насыпей до проектного профиля не связаны технологически с предыдущими и могут выполняться позднее.

При выполнении работ в отвал грунт разрабатывают и перемещают к месту укладки непосредственно рабочим оборудованием экскаватора без транспортных средств.

Этот способ используется при отрывке небольших котлованов, рытье траншей, при устройстве выемок для дорог и т.д.

В большинстве случаев для транспортировки грунта требуются специальные транспортные средства, а также и другие машины.

Таким образом…

При комплексной механизации земляных работ кроме ведущей машины в комплект входят вспомогательные машины для механизированного выполнения процессов, сопутствующих основному: транспортировке, разравниванию, уплотнению и т.д.

Для разработки грунтов используют землеройные и землеройно-транспортные машины.

К землеройным машинам относят:

• одноковшовые экскаваторы цикличного действия;

• многоковшовые экскаваторы непрерывного действия.

К землеройно-транспортным:

• скреперы;

• бульдозеры;

• грейдеры.

Как было отмечено выше, при подготовительных работах оборудуется экскаваторный забой.

Экскаваторный забой – пространство, в котором размещается экскаватор и происходит разработка грунта.

При проектировании производства работ размеры забоя назначают из условий обеспечения максимальной производительности экскаватора за счет сокращения времени рабочего цикла.

Для этого высота (глубина) забоя должна обеспечивать заполнение ковша за одну операцию резания грунта, угол поворота для разгрузки ковша должен быть минимальным и т.д.

Цикл при разработке грунта одноковшовым экскаватором включает:

• резание грунта и заполнение ковша;

• подъем ковша с грунтом;

• поворот экскаватора вокруг оси к месту выгрузки;

• выгрузка грунта из ковша;

• обратный поворот экскаватора;

• опускание ковша;

• подача его в исходное положение.

Экскаваторная проходка – выемка, образующаяся в результате последовательной разработки грунта при периодическом передвижении экскаватора в забое.

В зависимости от расположения экскаватора относительно забоя и его перемещения в процессе разработки грунта проходка может быть:

• лобовой (торцовой);

• боковой.

Траншеи разрабатываются, как правило, за одну лобовую проходку. Разработка котлованов выполняется одной или несколькими параллельными проходками.

При значительной глубине выемки она разрабатывается ярусами, постепенно углубляясь до образования проектного контура котлована.

В зависимости от ширины котлована лобовая проходка экскаватора может быть:

• прямолинейной;

• зигзагообразной;

• поперечно-торцовой.

Схема лобовой прямолинейной проходки представлена на рис. 4.1.

При одностороннем расположении автотранспорта на дне котлована подъезд следующего автосамосвала возможен только после выезда из проходки предыдущего. В результате этого может возникнуть простой экскаватора.

Рис. 4.1 Схемы лобовых прямолинейных проходок.

а – лобовая (торцовая) с односторонним расположением автотранспортных средств;

б – лобовая с двусторонним расположением транспортных средств;

в – с расположением транспортных средств, перемещающихся по верху разработки.

1 – экскаватор;

2 – самосвал;

3 – шаг передвижки экскаватора;

4 – направление движения транспорта;

5 – ось проходки (котлована)

При двустороннем расположении автотранспорта можно обеспечить бесперебойную работу экскаватора.

Однако, разработка выемок лобовым забоем затрудняет работу транспортных средств, приводит к увеличению угла поворота экскаватора на выгрузку. с этой точки зрения лобовая проходка с расположением транспортных средств по верху разработки обеспечивает меньший угол поворота, но не всегда применима из-за глубины выемки.

График продолжительности рабочего цикла экскаватора в зависимости от углов поворота рабочего оборудования приведен на рис. 4.2. Поэтому способ лобового забоя используют только при разработке узких выемок.

За единицу на графике принята продолжительность рабочего цикла при угле поворота в 90⁰. Как видно из графика, это время увеличивается в 1,25 и 1,5 раза при увеличении угла поворота соответственно до 135⁰ и 180⁰ и снижается до 0,9 при угле поворота в 70⁰. Следовательно, в первых двух случаях производительность экскаватора снижается, а в третьем – повышается. Т.е. производительность экскаватора и комплекса в целом можно увеличить, работая на уменьшенных углах поворота экскаватора.

Рис.4.2 График продолжительности рабочего цикла экскаватора в зависимости от углов поворота рабочего оборудования.

Если ширина выемки превышает возможности рабочего оборудования экскаватора, применяют уширенную лобовую проходку с движением экскаватора «зигзаг» или поперечно-торцевую, представленные на рис. 4.3.

Боковая проходка применяется при разработке широких котлованов (рис.4.4.).

Ширина проходок определяется по формулам:

• для лобовой прямолинейной:

• для зигзагообразной:

• для поперечно-торцевой:

• для боковой:

 Лёсс – неслоистая, однородная, тонкозернистая известковистая осадочная горная порода светло-желтого или палевого цвета. Преобладают частицы 0,01-0,05 мм; крупные – зерна кварца или полевого шпата.