1 Производство земляных работ

2Общие сведения о земляных работах и земляных сооружениях

Под термином «земляные работы» понимают комплекс строительных работ, включающий разработку грунта, перемещение его и укладку на нужное место (часто с разравниванием и уплотнением). Земляные работы – один из важнейших элементов любого строительства и особенно строительства, связанного с обустройством территорий. Целью земляных работ является создание земляных сооружений, устройство оснований зданий и инженерных сооружений, планировка территорий, а также удаление земляных масс для вскрытия месторождений полезных ископаемых. В последнем случае земляные работы относятся к горным работам, непосредственно не относящимся к природообустройству.

Земляные сооружения классифицируются по различным признакам.

В зависимости от расположения земляного сооружения относительно поверхности земли выделяют три вида таких сооружений (рисунок 1):

• выемки,

• насыпи,

• п олувыемки и полунасыпи.

К

Рисунок 1 Виды земляных сооружений в зависимости от их расположения относительно поверхности земли:

а – выемка, б – насыпь, в – полувыемка, г – полунасыпь

выемкам (рисунок 1а) относятся сооружения, расположенные ниже поверхности земли («дневной» поверхности). Насыпи – сооружения, возводимые отсыпкой грунта в основном выше поверхности земли (рисунок 1б). Земляные сооружения, располагаемые частично в выемке, частично в насыпи обычно называют полувыемками, если преобладает выемка грунта (рисунок 1в), и полунасыпями, если преобладает насыпь (рисунок 1г). Следует отметить, что термины «полувыемка» и «полунасыпь» в основном характерны для природообустройства, водохозяйственного, транспортного строительства, в промышленном или гражданском строительства они почти не употребляются.

К насыпям обычно относят и обратные засыпки ранее образованных выемок, хотя такие насыпи и располагаются не выше дневной поверхности.

В зависимости от срока службы земляные сооружения разделяются на два вида:

• постоянные,

• временные.

Временные сооружения выполняются только на время строительства, постоянные же предполагают последующую их эксплуатацию. Примерами постоянных земляных сооружений могут служить каналы гидромелиоративных систем, искусственные водоемы, дамбы, земляные плотины, насыпи для постоянных дорог и т.д. Примеры временных земляных сооружений – траншеи для прокладки инженерных коммуникаций, котлованы и траншеи для устройства фундаментов, насыпи для временных дорог и т.д.

В зависимости от жесткости требований к конфигурации, размерам и состоянию земляных сооружений последние разделяются также на два вида:

• профильные (деловые, качественные),

• непрофильные.

Профильные выемки являются частью строящихся сооружений, поэтому их конфигурация и размеры устанавливаются проектом и должны соблюдаться с необходимой точностью, как и у всех прочих элементов этих сооружений. Примерами могут служить каналы оросительных или осушительных систем, котлованы под подземные части зданий, траншеи для прокладки подземных коммуникаций и т.д. Непрофильные выемки (карьеры, резервы и т.д.) жестко не ограничены в своих размерах и конфигурации, их назначение – получение грунта для насыпных сооружений.

К профильным насыпям относятся все насыпи, возводимые в строгом соответствии с заданными проектом размерами, как правило, с уплотнением грунта до заданной плотности, с обеспечением необходимой устойчивости, а в ряде случаев – водонепроницаемости возводимого сооружения. Это земляные плотины, дамбы, насыпи для дорог и т.д. Непрофильные насыпи, как и непрофильные выемки, жестко не ограничиваются в своих размерах и конфигурации, их плотность и другие качества, как правило, так же не регламентируются. Они создаются в основном для складирования грунта и обычно являются временными насыпями, т.е. это отвалы, кавальеры и т.д.

Наряду с упомянутым разделением земляных сооружений в строительной практике постоянно используются понятия и термины более детальной классификации таких сооружений, отражающей их назначение. Термины такой классификации выше уже частично упоминались, поэтому необходимо привести их более подробные формулировки.

Котлован – профильная выемка, предназначенная преимущественно для последующего размещения в ней подземной части здания или инженерного сооружения; длина и ширина котлована различаются обычно не более чем в 10 раз.

Траншея – линейно протяженная (длина значительно превышает ширину) профильная выемка небольшой ширины (обычно менее 3 м), предназначаемая в основном для прокладки подземных коммуникаций или устройства ленточных фундаментов. В большинстве случаев траншеи – временные сооружения.

Резерв – линейно протяженная непрофильная выемка, являющаяся местом отбора грунта для возведения линейно протяженных профильных насыпей.

Кавальер – линейно протяженная непрофильная насыпь из неиспользуемого грунта линейно протяженной профильной выемки (канала и проч.).

Отвал – непрофильная насыпь, место сосредоточенного складирования неиспользуемого грунта.

Кювет – линейно протяженная постоянная профильная выемка в виде канавы для сбора и отвода воды (обычно вдоль дороги).

Карьер – сосредоточенная выемка, в которой открытым способом добывают полезные ископаемые, в том числе грунт для насыпных сооружений.

В настоящем пособии не рассматриваются вопросы гидротехнического строительства, однако некоторые гидротехнические сооружения, возводимые при обустройстве территорий, должны быть упомянуты, как типичные объекты природообустройства. Это земляные плотины, дамбы и каналы.

Земляная плотина – постоянная профильная насыпь, перегораживающая реку (или другой водоток) для подъема уровня воды, создания водохранилища и т. п. целей, возводимая по специальным правилам гидротехнического строительства.

Дамба – постоянная профильная насыпь, во многом аналогичная земляной плотине, но имеющая обычно большую протяженность и располагающаяся в зависимости от решаемых гидротехнических задач либо поперек, либо вдоль водотока (береговой линии). Дамбы возводятся для предотвращения затопления территории, обвалования каналов, регулирования и выправления русел и других целей, связанных с природообустройством.

Канал – линейно протяженная постоянная профильная выемка, представляющая искусственное русло (водовод) с безнапорным движением воды. Каналы чаще всего используются в гидромелиоративных системах.

На рисунке 2 приведены названия основных элементов поперечного сечения выемок и насыпей.

В особый вид земляных работ обычно выделяют планировочные работы, когда грунт срезается с повышенных мест и подсыпается в пониженные, так что достигается общее выравнивание поверхности (с заданным уклоном или без него).

Крутизна откосов k земляных сооружений характеризуется отношением

, (1)

где L – длина горизонтальной проекции откоса («заложение»),

H – высота откоса (глубина выемки или высота насыпи).

Рисунок 2 Элементы поперечного сечения выемок и насыпей:

а – выемка малой глубины, б – глубокая выемка, в – насыпь, г – откос выемки или насыпи; 1 – поперечное сечение выемки, 2 – дно выемки, 3 – подошва откоса выемки, 4 – откос выемки, 5 – бровка выемки, 6 – берма, 7 – гребень насыпи, 8 – бровка насыпи, 9 – откос насыпи, 10 – подошва откоса насыпи, 11 – основание насыпи, 12 – промежуточная берма.

Крутизна k обычно выражается отношением двух чисел, где первое (высота H) принимается равным единице, например, 1: 0,5; 1: 1; 1: 2. Используется также обратная величина крутизны – «коэффициент заложения откоса» m:

, (1а)

где L и H – то же, что и в формуле (1).

Крутизна откосов постоянных земляных сооружений устанавливается при проектировании на основе расчета устойчивости этих откосов. В нескальных (дисперсных) грунтах крутизна, как правило, меньше единицы (L > H). Крутизну откосов временных земляных сооружений при небольшой высоте (менее 5м) обычно назначают без расчета по таблицам, при большей высоте также проводят расчеты устойчивости. В таблице 1 приведены допустимые значения крутизны откосов в соответствии с СНиП III-4-80* (2000).

Таблица 1 Допустимая крутизна откосов временных земляных