3.2Способы производства земляных работ

Земляные работы могут выполняться четырьмя способами:

• механическим,

• гидравлическим (гидромеханическим),

• взрывным,

• ручным.

Основным является механический способ, который предполагает выполнение работ машинами, воздействующими на грунт режущими органами – ножами, зубьями, скребками, клиньями, резцами, фрезами и т.п. На него приходится примерно 95% объемов всех земляных работ, выполняющихся в России. Используемыми машинами являются в основном экскаваторы, бульдозеры, скреперы, механизмы для уплотнения грунта, транспортные средства, перемещающие грунт на значительные расстояния. Такой способ применим практически в любых грунтовых условиях, можно лишь говорить о различной его эффективности в том или ином конкретном случае. Высокая прочность грунтов не исключает его применения, но существенно повышает стоимость работ, ибо в этом случае требуется предварительное рыхление грунта. Наибольшие затруднения для механического способа разработки грунта могут создавать стесненные условия рабочего места, которые нередко исключают применение любых механизмов и вынуждают проводить работы вручную. Однако такие условия обычно встречаются лишь при реконструкции действующих предприятий и относятся к небольшим объемам выполняемых работ.

Особенностью механического способа является большое разнообразие применяемых машин и навесного оборудования к ним. Одна и та же машина может снабжаться совершенно разным навесным оборудованием в зависимости от формы и размеров выемки, принятого способа копания и т.д. Для скальных и мерзлых грунтов, используется оборудование для предварительного рыхления, реже фрезерования таких грунтов, для уплотнения рыхлых грунтов – трамбовки.

В производственных нормах на механический способ земляных работ (ЕНиР Е2, выпуск 1) грунты разделяются по трудности разработки на шесть групп (число групп уменьшено по сравнению с общим случаем, так как скальные не разрыхленные грунты при механическом способе не рассматриваются). Мягкие глины без примесей отнесены ко второй группе грунтов для всех машин, кроме бурильно-крановых (в последнем случае глины считаются грунтом первой группы). Гравийно-галечниковые отложения с размером частиц менее 80мм отнесены к первой группе при разработке одноковшовыми экскаваторами, ко второй группе – при разработке бульдозерами и скреперами, к третьей группе – при разработке грейдерами.

Механический способ в общем случае включает три основные строительные операции (иногда рассматриваемые как процессы) – разработку, транспортирование и укладку грунта. Для каждой операции (процесса) обычно подбирается отдельная машина (или несколько машин), однако в ряде случаев можно использовать одну и ту же машину для выполнения нескольких операций. Например, скрепер способен выполнять и разработку, и транспортирование, и укладку, и уплотнение грунта, но его применение возможно не для всякого земляного сооружения, не для всех условий. Относительные объемы земляных работ, выполнявшиеся различными машинами в водохозяйственном строительстве быв. СССР, распределялись следующим образом (по данным В.Г. Ясинецкого и Н.К. Фенина):

• одноковшовые экскаваторы – 26%,

• многоковшовые экскаваторы – 4%,

• скреперы – 22%,

• бульдозеры – 40%,

• прочие средства – 8%

Примерно такое же соотношение объемов работ характерно и для современной России.

Имеет значение также географическое положение строительных площадок, и зон природообустройства. Например, в быв. СССР в зоне осушительных мелиораций почти не применялись скреперы, но широко использовались многоковшовые экскаваторы, в зоне орошений многоковшовые экскаваторы применялись реже, но очень широко использовались одноковшовые экскаваторы и т.д.

Гидравлический (гидромеханический) способ предполагает использование механизмов, разрушающих грунт струей воды, которая превращает грунт в гидросмесь (пульпу), направляемую по специальным трубам (пульпопроводу) на место укладки грунта. На месте укладки создают условия для выпадения частиц грунта в осадок и сброса осветленной воды. Гидромеханизация применяется только для несвязных и малосвязных грунтов. При этом габариты земляных сооружений должны быть достаточно большими (объемы их обычно исчисляются сотнями тысяч или миллионами м³). Недостатками метода являются также большая энергоемкость и большой расход воды (в среднем 10 м³ на 1 м³ грунта).

Гидромеханическим способом выполняется в РФ примерно 4% земляных работ.

В производственных нормах на гидромеханический способ земляных работ (ЕНиР Е2, выпуск 2) грунты разделяются по трудности разработки на восемь групп. К первой группе относятся мелкие и пылеватые пески, для разработки и транспортирование 1м³ которых необходимо 6.5 м³ воды, при расходе 8.5 м³ воды на 1м³ грунта они относятся ко второй группе. К восьмой группе относятся галечниковые грунты при расходе воды 30м³ на 1 м³.

Взрывной способ заключается в том, что с помощью различных механических средств в грунте пробуривают специальные выемки (скважины, шпуры), куда затем закладывают заряды взрывчатых веществ (ВВ). При взрыве зарядов грунт выбрасывается за пределы выемки или разрыхляется до состояния, позволяющего применять «обычные» землеройные машины. Взрывной метод применяется для рыхления скальных и мерзлых грунтов, а также для выброса любых грунтов при больших выемках (если это не создает опасности для окружающих строений).

В производственных нормах на буровзрывные работы (ЕНиР Е2, выпуск 3) грунты разделяются по трудности разработки на восемь групп (IV – XI группы). К IV группе относятся твердые глины, малопрочные гипсы, пески с примесью крупнообломочных пород от10 до 35%, к XI группе – наиболее прочные скальные породы, не подвергшиеся выветриванию.

Взрывным методом выполняется около 1% объемов земляных работ. Наиболее широко используются взрывы в карьерах по добыче камня и щебня.

Ручной способ выполнения земляных работ наиболее трудоемок и дорог, производительность труда при нем минимальна, поэтому на него приходится менее 1% объемов земляных работ, выполняемых в нашей стране. Однако при малых размерах выемок или насыпей (например, 1…1.5м³), при работе в особо стесненных условиях, при выполнении различных подчисток, требующих особой точности соблюдения размеров, применение ручного способа нередко может оказываться единственным реалистичным решением. Механизация таких мелких работ – довольно сложный вопрос, над которым уже давно работают специалисты, которыми сделано немало интересных предложений. Тем не менее, широкого применения на практике пока ни одно из таких предложений не получило.

Очевидно, что применение ручного способа иногда вызывается отсутствием нужных механизмов или другими организационными причинами, но такие ситуации, возможные при любых видах работ, непосредственно к изучению технологии строительного производства не относятся.

В производственных нормах (ЕНиР Е2, выпуск 1) грунты при ручных земляных работах разделяются на семь групп по принципу использования того или иного инструмента. К первой группе относятся грунты, разрабатываемые лопатами; ко второй группе – лопатами и кирками; к III группе – ломами и отбойными молотками; к четвертой – седьмой группам – отбойными молотками и клиньями.