Укладка и уплотнение грунта

Укладку и уплотнение грунтов выполняют при планировочных работах, возведении различных насыпей, обратных засыпках траншей и пазух фундаментов.

Для отсыпки насыпи не следует применять легкие супеси, жирные глины, торф, меловые и трепельные грунты и грунты с примесью органических материалов и легкорастворимых солей. Отсыпку следует вести от краев насыпи к середине для лучшегоуплотнения грунта, ограниченного отсыпными краевыми участками насыпи.

Наибольшее распространение получило уплотнение грунта катками статического действия: гладкими, кулачковыми, пневмошинными. Это обусловлено простотой и надежностью оборудования, высокой производительностью и сравнительно низкой стоимостью.

На уплотняемость фунта влияют многие факторы: механический состав, связность, начальная плотность и его влажность, толщина уплотняемых слоев, способы уплотнения, параметры применяемых машин, число проходов механизмов по одному месту.

Необходимую плотность грунта нельзя получить однократным приложением уплотняющей нагрузки. Обычно необходимое число проходов катков по одному месту составляет 6...8.

Процессу уплотнения фунта в планировочной насыпи предшествует его разравнивание, которое осуществляют бульдозерами и реже фейдерами. Разравнивание производится горизонтальными слоями при продольном ходе бульдозера. Толщина слоев 0,2... 0,4 м в рыхлом состоянии. Последовательность и число проходов бульдозера устанавливают в зависимости от ширины насыпи. Разравнивание производят от краев насыпи к ее середине с перекрытием предыдущего прохода на 0,3 м.

Для уплотнения фунта в насыпях чаще всего используют прицепные катки на пневмоходу. Уплотнение фунта ведут в той же последовательности, что и его отсыпку. Грунт уплотняют путем последовательных круговых проходок катка по всей площади насыпи, причем каждая проходка должна перекрывать предыдущую на 0,2...0,3 м. Закончив укатку всей площади за один раз, приступают ко второй проходке.

Вытрамбовывание грунта

В последние годы в практику сфо-ительства входит новый метод устройства выемок под фундаменты - вытрамбовывание фунта.

Вьпрамбовывание осуществляют посредством приложения на фунт ударной нафузки путем сбрасывания с высоты 3...8 м тяжелойтрамбовки в одно и то же место до образования котлована необходимой глубины. В результате , вытрамбовывания под котлованом и вокруг него образуется уплотненная зона, в пределах которой ликвидируются просадочные свойства фунта, повышаются его плотность и прочностные характеристики, вследствие чего становится возможной передача на уплотненный грунт значительных вертикальных и горизонтальных нагрузок от фундаментов. Для повышения несущей способности фунта в дно полученной выемки может вфамбовываться отдельными порциями жесткий фунтовой материал (щебень, песчано-фавийная смесь, крупный песок и др.).

В зависимости от формы фамбовки (штампа) получают выемки различной конфигурации.В плане фамбовки могут иметь форму квадрата, прямоугольника, шестиугольникаили круга шириной понизу 0,4...1,4 м, а поверху 0,7...2,0 м. Высота трамбовки составляет 1...3,5 м с конусностью боковых стенок от 1:20 до 1:5. Масса трамбовки находится в пределах 2...10 т.

На эффективность вытрамбовывания влияет ряд факторов, к которым относят параметры трамбования (массу трамбовки т, высоту сбрасывания Н, энергию удара Э = тН) и фунтовые условия (вид, плотность и влажность грунта). При повышении массы трамбовки и неизменных ее геометрических параметрах эффективность вытрамбовывания возрастает.

Для вытрамбовывания используют краны-экскаваторы, автокраны, тракторы с навесным оборудованием, включающим направляющую штангу, сборную каретку и трамбовку, а при устройстве котлованов с уширением - дополнительно бункер для подачи жесткого материала.

При определенных условиях метод вытрамбовывания по сравнению с традиционными позволяет в 3...5 раз сократить объем работ, снизить затраты в 1,5...3 раза и трудоемкость в 1,8...2,5 раза. Применение этого метода наиболее эффективно в просадочных грунтах. В последние годы область применения метода расширяется на глинистые и песчаные грунты, в том числе водонасыщенные.

20) Гидромеханический метод основан на использовании воды для переработки фунта. Применение этого метода целесообразно при больших объемах работ, необходимости устройства насыпей с минимальной осадкой, при наличии достаточных ресурсов воды и электроэнергии.

Технологический процесс гидромеханизации включает разработку фунта в забое и перевод его в полужидкую массу (пульпу),транспортирование и укладку (намыв) пульпы в сооружение или в отвал.

Разработку фунта в забое осуществляют двумя способами: размывом струей воды (мониторный способ) и размывом засасыванием (рефулерный способ). Первый способ применяют при разработке грунта в надводных, а второй - в подводных забоях.

В надводных забоях сухой грунт размывают гидромониторным способом. Основным технологическим средством является гидромонитор, который представляет собой стальной ствол с насадкой (50...175 мм) и шарнирными сочленениями, обеспечивающими вращение ствола в вертикальной и горизонтальной плоскостях для направления водяной струи на фронт забоя. Вода подступает к гидромонитору по трубопроводу под значительным напором (60...80 м), создавая скорость движения струи по выходе из насадки 10...35 м/с. В результате ударного действия струи грунт разрушается и образуется пульпа. В зависимости от рода фунта и высоты забоя расход воды на 1 м3 разрабатываемого фунта составляет 3...15 м3.

Разработка фунта может производиться встречным забоем, когда гидромонитор располагается на подошве забоя и размыв ведут снизу вверх, или попутным забоем - с расположением гидромонитора над фронтом забоя и размывом фунта сверху вниз.

В первом случае обеспечивается высокая производительность гидромонитора за счет периодических обвалов фунта, нависающего над зоной подмыва (вруба). Этот эффект достигается при применении для отбойки фунта воды под высоким напором или взрывчатых веществ (взрывание фунта). Так как гидромонитор может оказаться среди потоков пульпы, ее следует направлять в обход гидромонитора.

При попутных забоях производительность гидромонитора ниже, но перемещается он по сухому фунту, а поток пульпы, приобретая от водяной струи достаточную начальную скорость, обеспечивает интенсивный сток.

При благоприятном рельефе местности, размытой гидромонитором, грунт по трубопроводу или лоткам самотеком направляется к месту образования насыпи. При неблагоприятном рельефе пульпа вначале поступает по канавам в зумпф или приемный колодец, затем по напорному трубопроводу перекачивается землесосом в насыпь.

В подводных забоях грунт разрабатывают землесосным способом. При этом грунт всасывается землесосным снарядом и перекачивается к месту укладки в виде пульпы.

Грунт со дна водоема всасывается при помощи всасывающей трубы землесоса, подвешенной к специальной стреле, соединенной с мачтой и установленной на барже. При разработке плотных грунтов всасывающую трубу снабжают специальной вращающейся рыхлительной головкой или вибрационным рыхлителем. Земснаряд соединяют с магистральным пульпопроводом, проложенным по берегу, при помощи плавучего пульпопровода, смонтированного на плашкоутах, что позволяет ему передвигаться по забою вслед за движением земснаряда. Разработку начинают с заглубления всасывающей трубы с наконечником (или рыхлителем) на глубину снимаемого за одну проходку слоя.

Укладка (намыв) грунта происходит в результате оседания частиц грунта из пульпы, когда скорость движения ее становится ниже критической величины. Возводимую насыпь разбивают в плане на карты-захватки, на которых поочередно выполняют намыв грунта и подготовительные работы к намыву следующего слоя. По контуру очередной карты бульдозером возводят земляной вал на высоту намываемого слоя пульпы и наращивают установленный ранее в пределах карты водосбросный (дренажный) колодец с выпускаемой трубой.

При эстакадном способе подачи пульпы магистральный пульпопровод на участке намыва размещают на эстакаде,превышающей по высоте возводимую насыпь, и выдают из него пульпу поочередно на карты намыва. При безэстакадном способе магистральный пульпопровод укладывают вдоль основания возводимой насыпи (с одной или двух сторон в зависимости от ее размеров и местных условий рельефа). Через каждые 20...30 м на трубопроводе устанавливают специальные выпускные патрубки, черезкоторые пульпа поступает на карту намыва.

Возведение насыпей методом намыва обеспечивает значительную плотность грунта, в связи с чем к искусственному уплотнению грунта не прибегают, а придают насыпи небольшой (1,5% при суглинистых и супесчаных и 0,75% при песчаных грунтах) запас высоты на последующую усадку.

21) В строительстве бурение используют при исследовании свойств и качества грунтов, определении уровня грунтовых вод, устройстве скважин водоснабжения и водопонижения грунтовых вод, устройстве свайных фундаментов, искусственном закреплении грунтов и т. п.

Буровые выработки делают в виде шпуров и скважин.

Шпуры - это цилиндрические выработки диаметром до 75 мм и глубиной до 5 м. Скважины - выработки более глубокие с диаметром, превышающим 75 мм.

По характеру образования буровых выработок различают бурение сплошным забоем и колонковое. При бурении сплошным забоем всю породу в скважине разрушают и удаляют в разрушенном виде. При колонковом бурении разрушение породы происходит лишь по кольцевой поверхности забоя, а внутреннюю часть породы в виде цилиндра (керна) извлекают из скважины целиком.

Технологический процесс механического бурения складывается из операций по разрушению породы, транспортированию породы на поверхность, обеспечению устойчивости стенок буровых выработок и вспомогательных операций. Грунт в забое разрушаютрезанием, истиранием, ударами, сколом и комбинированным воздействием (например, истиранием и ударом).

Транспортирование на поверхность измельченного грунта осуществляют двумя методами: гидравлическим, при котором грунт удаляется путем вымывания его водой, направляемой в выработку под давлением, и с у -х и м , когда измельченный грунт удаляют сжатым воздухом или шнеком.

Механическое бурение в основном ведут тремя способами: ударно-вращательным, ударным и вращательным.

Ударно-вращательное бурение применяют для бурения скважин диаметром 100...200 мм, глубиной до 30 м в труднобуримых породах. Производительность применяемых станков - 10...35 м/смен.

Особенность этого способа состоит в том, что вращение и ударное действиеинструмента выполняют двумя независимыми механизмами: вра щателем и пневмоударником.

Ударное бурение (бурение ударом) осуществляют пневматичускими бурильными молотками - перфораторами, которые бывают ручными, массой до 24 кг (при глубине шпура до 3 м) и станковыми, массой до 40 кг. Они обеспечивают бурение шпуров глубиной до 5 м. Воздух (2...4 м3/мин) к перфоратору подводится шлангом от компрессора. Рабочий орган перфоратора - буровая головка.

Перфораторные молотки по характеру очистки каналов от пыли и каменной мелочи подразделяют на сухие и мокрые. Перфораторы мокрого типа имеют специальные устройства для промывки каналаводой, а в перфораторах сухого типа канал продувается воздухом. Более предпочтительным является мЪкрое бурение, так как промывка канала водой снижает сопротивляемость породы и увеличивает стойкость головки бура из-за ее охлаждения водой и уменьшения трения о стенки канала.

При вращательном способе бурения порода забоя истирается, ее режут или скалывают буровым инструментом, жестко закрепленным на нижнем конце вращающейся штанги. Основные виды вращательного способа бурения - шнековое и роторное, выполняемые с помощью самоходных установок (преимущественно) или станков. Применяют также электрические сверлильные машины.

Шнековое бурение применяют для скважин диаметром 125...160 мм и глубиной до 30 м в мягких и средней крепости грунтах. Шнековые буровые станки имеют металлическую рамку, состоящую из двух направляющих стоек, установленных на передвижной платформе или на полозьях. По направляющим стойкам рамы движется электродвигатель с редуктором, в шпиндель которого вставлены рабочие буровые штанги. Рабочие штанги длиной 2 м представляют собой трубы, на поверхности которых по винтовой линии наварены стальные полосы - реборды. По мере углубления скважины штанги наращивают, соединяя их между собой специальными патронами. Звенья заканчиваются рабочей частью в виде долота или лопастного резца. Разработанный грунт с помощью шнека выдается на поверхность.

Роторное бурение чаще всего применяют для устройства скважин диаметром до 200 мм и глубиной до 50 м в фунтах средней и большойкрепости. Роторная бурильная установка состоит из вращателя-ротора, сборной вышки и оборудования для промывки скважины глинистым раствором.

22) Взрывным способом в основном рыхлят скальные породы с последующей их разработкой землеройными машинами и скалоуборочными механизмами. С помощью взрывов возводят земляные насыпи и перемычки, устраивают (на выброс) выемки для котлованов, дорог и т. п. Взрывным способом дробят мерзлые фунты, валуны, валят деревья, корчуют пни, уплотняют грунты и др.

Применение взрыва для созидательных целей основано на использовании энергии избыточного давления газов, образующихся практически мгновенно при химических превращениях взрывчатых веществ.

По характеру воздействия на среду В В бывают метательные и бризантные. Метательные ВВ характеризуются незначительной скоростью взрывчатого разложения (400...2000 м/с) и дают при взрыве медленное образование газов с постоянным нарастанием давления, которое раскалывает окружающую породу на куски и отбрасывает их, применяют для выброса грунта и образования выемок. Бризантные ВВ характеризуются высокой скоростью взрывчатого разложения (2000...8500 м/с) и вследствие этого способностью дробить породу без ее разброса, применяют для дробления скальных пород.

Для осуществления взрыва В В формируют в заряды (определенное расчетное количество ВВ), которые характеризуют по следующим ниже признакам.

По месту расположения заряды могут быть наружными (накладными), располагаемыми на поверхности разрушаемого объекта, и внутренними, располагаемыми внутри разрушаемого объекта (в шпурах, скважинах, рукавах, камерах и др.).

По действию, оказываемому на окружающую среду (на взрываемую породу), различают заряды выброса, рыхления и камуфлеты. При взрыве на выброс в фунте образуется конусообразное углубление - воронка. Грунт, выброшенный взрывом, под действием силы тяжести падает частично в воронку и частично вокруг нее.

По своей форме заряды ВВ бывают сосредоточенными (в форме куба, шара или цилиндра), плоскими и удлиненными. Удлиненные заряды располагают по отношению к свободной поверхности подрываемого массива породы параллельно или под углом. Выбор формы заряда (или зарядов) ВВ определяют назначением взрыва и методами выполнения взрывных работ.

В зависимости от формы, величины и способа размещения заряда по отношению к подлежащему разрушению объекту различают методы шпуровых, скважинных, котловых, камерных и щелевых зарядов.

Метод шпуровых зарядов состоит в том, что в породе выбуривают шпуры, в которые помещают заряды ВВ. По глубине шпуров различают мелкошпуровой метод и метод глубоких шпуров. Мелкошпуровое взрывание используют при вторичномвзрывании больших камней, корчевке пней, рыхлении смерзшегося грунта и др. Глубина шпура при этом превышает 2 м. Метод глубоких шпуров применяют при взрывных работах с высотой уступа до 10 м для сброса и обрушения фунта, а также на открытых работах при небольшой мощности пластов или при послойной разработке фунтов.

Метод скважинных зарядов отличается от шпурового только тем, что заряды размещают в скважинах диаметром до 300 мм и глубинойдо 30 м. Скважины бурят ниже подошвы забоя (перебур) на глубину 1...2 м, что повышает эффект действия взрыва. Заряды обычно применяют удлиненные - сплошные или прерывистые.

Скважинные заряды взрывают электрическим способом, сеть обязательно дублируют. При применении метода скважинных зарядов благодаря большому объему взрываемой породы, приходящемуся на 1 м скважины, значительно снижают расходы на бурение.

Производство взрывных работ связано с определенной опасностью, требует правильных расчетов зарядов, а также специально обученного персонала, имеющего право на руководство взрывными работами (инженерно-технические работники) и выполнение их (рабочие). Поэтому в строительстве взрывными работами занимаются, как правило, специализированные организации.

23) В обычных условиях для прокладки трубопроводов, прокладки коммунальных и транспортных туннелей и т. п. отрывают траншею.

Иногда отрыть траншею не представляется возможным, например при пересечении трассой трубопровода транспортной магистрали с интенсивным движением, которое невозможно прервать даже на относительно короткий срок. В этих условиях прибегают к так называемому бестраншейному (закрытому) методу разработки грунта.

Бестраншейный метод предусматривает устройство подземных выработок непосредственно в грунте, т. е. без его вскрытия. Бестраншейный метод реализуется в основном способами прокола, продавливания и горизонтального бурения.

Прокол - образование отверстий за счет радиального уплотнения фунта при вдавливании в него трубы с коническим наконечником, приваренным к ее торцу. Установка состоит из гидравлического домкрата с ходом поршня 150 мм, шомпола, вставленного в трубу, который передает усилие домкрата на трубу через штырь. После включения домкрата труба перемещается в грунте на длину штока, затем домкрат возвращается в исходное положение, вместе с ним перемешается шомпол, жестко соединенный со штоком домкрата. Переставляют металлический штырь в следующее отверстие шомпола, включается домкрат, труба вдавливается в грунт снова на 150 мм. По окончании вдавливания первого звена трубы на полную длину приваривают новое звено и процесс повторяется.

Метод допускает прокалывание в хорошо сжимаемых грунтах отверстия для труб диаметром 100...400 мм на глубине более 3 мпри длине проходки до 60 м. В малосжимаемых грунтах (песок, супесь) для обеспечения устойчивости стенок дополнительно к горизонтальному усилию необходимо применять поперечное и вибрационное воздействие, что позволяет получать отверстия диаметром до 300 мм. Производительность проходки 1,5...2м/ч.

Продавливание применяют для прокладки стальных труб диаметром 500...1800 мм и длиной до 80 м. Установка состоит из рамы с одним или несколькими домкратами, которые передают усилие на торец трубы через надеваемый на него нажимной фланец. Другой конец трубы снабжен ножевымкольцом большого диаметра для уменьшения сопротивления грунта. Для упора домкратов служит стенка, состоящая из двух рядов брусьев. После возвратного движения штока домкрата между нажимным фланцем и торцом трубы устанавливают нажимной патрубок, равный длине штока домкрата, и повторяют цикл про-давливания. Для следующего цикла применяют патрубки двойной длины. Далее к трубе приваривают очередное звено. Грунт удаляют вручную шнеками, размывают водой. Трубы используют часто как футляры для размещения в них основных трубопроводов. Скорость проходки не превышает 3 м в смену.

Бурение применяют для прокладки в глинистых грунтах трубопроводов диаметром 800...1000 мм на длину 80...100 м. Конец трубы снабжают режущей коронкой увеличенного диаметра, труба приводится во вращение от мотора, установленного на бровке котлована. Поступательное движение трубы обеспечивается реечным домкратом с упором в заднюю стенку котлована. Удаление грунта, заполняющего трубу изнутри, может производиться, как в предыдущем случае. Производительность проходки 4...5 м/ч.

24) абивные сваи устраивают на месте их проектного положения путем укладки (набивания) бетонной смеси или песка (грунта) в полости (скважины), образуемые в грунте. Сваи часто делают с уширенной нижней частью - пятой. Уширение получают путем разбуривания грунта специальными бурами, распирания грунта усиленным трамбованием бетонной смеси в нижней части скважины или взрывания заряда взрывчатого вещества.

В зависимости от способов создания в грунте полости и методов укладки и уплотнения материала набивки сваи подразделяют на буронабивные, пневмонабивные, вибротрамбованные, частотрам-бованные, песчаные и грунтобетонные.