Подготовительные земляные работы в строительстве

Работы, выполняемые в подготовительный период, определяются проектами организации строительства и производства работ в соответствии со СНиП 12-01-2004. Организация строительства.

До начала земляных работ на строительной площадке должны быть выполнены следующие подготовительные работы:

Разработаны проекты производства работ по устройству земляных сооружений и приняты закрепленные на местности знаки геодезической разбивки сооружений;
Отведены и закреплены на местности площади с учетом необходимой ширины полосы земли для производства работ, под грунтовые карьеры, постоянные и временные отвалы грунта, временные дороги и подъезды к строительной площадке;
Устроены водоотводные сооружения, временные трубопроводы, линии электропередач;
Выполнены работы по расчистке территории от леса, корчевке пней, срезке кустарника, уборке камней, осушению и отводу поверхностных вод;
Проведена разборка подлежащих сносу строений и их фундаментов;
Выполнена срезка растительного слоя грунта и планировка площадки строительства;
Выполнены работы по устройству временных зданий, складских помещений и др.
Устроены ограждения строительной площадки и опасной зоны работ за ее пределами.

Все подготовительные работы должны быть технологически увязаны с комплексом работ на объекте, что исключает повторные объемы работ и улучшит технологические условия площадки.

Земляные работы

При подготовке и проведении земляных работ основными нормативными документами являются СНиП 3.02.01-87. Земляные сооружения, основания и фундаменты, ГОСТ Р 12.3.048-2002. ССБТ. Строительство. Производство земляных работ способом гидромеханизации. Требования безопасности, ГОСТ 25100-95. Грунты.

Виды земляных работ

Земляными называют работы по разработке грунта в выемках, его транспортированию (перемещению) и укладке в насыпи. Выемки и насыпи представляют собой земляные сооружения, которые в зависимости от их назначения и срока эксплуатации могут быть постоянными и временными. Постоянные земляные сооружения — плотины, дамбы, каналы, водохранилища, шламонакопители и т. п. — предназначены для длительной эксплуатации. Временные земляные сооружения устраивают как необходимый элемент для последующих строительно-монтажных работ. К ним относятся котлованы и траншеи.

Котлованами называются выемки, ширина которых мало отличается от длины, а траншеями — выемки, имеющие малые размеры поперечного сечения и большую длину. Котлованы необходимы для строительства сооружений, а траншеи — для прокладки трубопроводов.

Наклонные боковые поверхности выемок и насыпей называют откосами, а горизонтальные поверхности вокруг них — бермами. Остальными элементами земляных сооружений являются дно выемки — нижняя горизонтальная земляная поверхность выемки; бровка — верхняя кромка откоса; подошва — нижняя кромка откоса; крутизна (или коэффициент) откоса.

К земляным сооружениям относятся также резервы и кавальеры. Резервы — это выемки, из которых берут грунт для устройства насыпи, а кавальеры — насыпи, образуемые при отсыпке ненужного грунта, например для временного его хранения, используемого затем для засыпки траншей или пазух котлованов.

После устройства подземных сооружений и частей зданий грунт укладывают в пространство между боковой поверхностью сооружения и откосом котлована. Такую работу называют обратной засыпкой пазух.

Земляные сооружения при их эксплуатации не должны изменять свою форму и основные размеры, давать просадки, размываться под действием текущей воды и поддаваться влиянию атмосферных осадков.

Разработка траншей и котлованов

Разработку траншей и котлованов глубиной до 1,5 м производят одноковшовыми экскаваторами, оборудованными обратной лопатой или драглайном, а при глубине котлованов свыше 1,5 м — также и прямой лопатой.

В траншеях с вертикальными стенками наименьшее расстояние в свету между боковой поверхностью сооружения и досками крепления или шпунтом должно составлять не менее 0,7 м.

Ширину котлованов и траншей по дну для ленточных и отдельно стоящих фундаментов назначают на 0,2 м больше ширины конструкции фундаментов, гидроизоляций, опалубки и крепления. Для котлованов с откосами расстояние между подошвой откоса и сооружением должно составлять 0,3 м.

Глубину котлованов и траншей с вертикальными стенками без крепления, расположенных выше уровня грунтовых вод, принимают не более: в песчаных и крупнообломочных грунтах — 1м, в супесях — 1,25м, в суглинках и глинах, кроме очень прочных — 1,5м, в очень прочных суглинках и глинах – 2м (плотностью 2,15 т/м3).

Уплотнение и закрепление грунтов

Укладка в насыпь и уплотнение грунта выполняются при планировочных работах, возведении различных насыпей, обратной засыпке траншей, пазух фундаментов и др. Уплотнение производится с целью увеличения несущей способности грунта, уменьшения его сжимаемости и снижения водопроницаемости. Уплотнение может быть поверхностным и глубинным. В обоих случаях оно осуществляется механизмами.

Практикуется уплотнение грунтов укаткой, трамбованием и вибрированием, однако целесообразнее применять комбинированный метод, заключающийся в одновременной передаче на грунт различных воздействий (например, вибрирование и укатка).

Чтобы обеспечить равномерное уплотнение, отсыпанный грунт разравнивают бульдозерами или другими машинами, предварительно разбив участок работ на захватки. Эффективность работы увеличится, если грунт будет иметь оптимальную для данного грунта влажность. Поэтому сухие грунты должны увлажняться, а переувлажненные — осушаться.

При обратной засыпке пазух фундаментов или траншей уплотнение грунта ведется в стесненных условиях, поэтому во избежание повреждения фундаментов или трубопроводов прилегающий к ним грунт на ширину 0,8 м уплотняется с помощью виброплит, пневматических и электрических трамбовок слоями толщиной 0,15—0,25 м.

Насыпи, имеющие большую площадь, рекомендуется уплотнять прицепными или самоходными гладкими или кулачковыми катками, а также трамбующими машинами по замкнутому кругу. Проходки грунтоуплотняющих машин делаются с небольшим перекрытием во избежание пропусков неуплотненного грунта. Число проходок по одному месту и толщина слоя задаются в зависимости от вида грунта и типа грунтоуплотняющей машины или устанавливаются опытным путем (обычно 6—8 проходок).

Источник

Подготовительные процессы при производстве земляных работ

Разбивка земляных сооружений. Разбивка сооружений состоит в установлении и закреплении их положения на местности. Разбивку осуществляют с помощью геодезических инструментов и различных измерительных приспособлений.

Разбивку котлованов начинают с выноса и закрепления на местности в соответствии с проектом строительства основных рабочих осей, за которые обычно принимают главные оси здания. После этого вокруг будущего котлована на расстоянии 2. 3 м от его бровки параллельно основным разбивочным осям устраивают обноску.
Обноскаразового использования состоит из забитых в грунт металлических стоек или вкопанных деревянных столбов и прикрепленных к ним досок. Доска толщиной не менее 40 мм должна иметь обрезную грань, обращенную кверху, и прикрепляться не менее чем на три столба строго горизонтально. Более совершенной является инвентарная металлическая обноска. Для пропуска транспортных средств в обноске устраивают разрывы. При значительном уклоне местности обноску делают уступами.

На обноску переносят основные разбивочные оси и, начиная от них, размечают все основные оси здания. Все оси закрепляют на обноске гвоздями или пропилами и нумеруют. На металлической обноске разметку осей осуществляют краской. Размеры котлована поверху, и после его отрывки и понизу, а также другие характерные точки отмечают хорошо видимыми колышками или вехами. После возведения подземной части здания основные разбивочные оси переносят на его цоколь.

Для линейно протяженных сооружений (траншей) устраивают только поперечные обноски, которые располагают на прямых участках трассы через 50 м, на закруглениях — через 20 м. Обноску устраивают также на всех пикетах и точках перелома профиля трассы.

Водоотлив и понижение уровня грунтовых вод.При устройстве выемок, расположенных ниже уровня грунтовых вод, необходимо осушать водонасыщенный грунт и обеспечивать его разработку в нормальных условиях. Кроме этого необходимо предотвращать попадание грунтовой воды в котлованы, траншеи и выработки и период производства в них работ.

Эффективным технологическим приемом решения таких задач является откачка грунтовой воды. Котлованы и траншеи при небольшом притоке грунтовых вод разрабатывают с применением открытого водоотлива, а если приток воды значителен и большая толщина водонасыщенного слоя, подлежащая разработке, то до начала производства работ уровень грунтовых вод искусственно понижают с использованием различных способов закрытого водоотлива, называемого водопонижением.

Открытый водоотлив применяют для откачки протекающей поды непосредственно из котлованов или траншей насосами. При открытом водоотливе грунтовые воды просачиваются через откосы и дно котлована и направляются по прорытым водосборным канавам или лоткам к специально устроенным в пониженной части котлована приямкам, называемым зумпфами, откуда вода выкачивается диа-фрагмовыми или центробежными насосами соответствующей производительности.

Рис. 2.2. Схема скважины-колодца: 1 — привод насоса; 2 — обсыпка; 3 — фильтровая колонна; 4 — водоподъемная труба; 5 — насос

Насосы подбирают в зависимости от дебита (притока) вод, а сам дебит рассчитывают по формулам установившегося движения грунтовых вод. Водосборные канавы устраивают шириной по дну 0,3. 0,6 м и глубиной 1. 2 м с уклоном 0,01. 0,02 м в сторону приямков. Сами приям

ки в устойчивых грунтах крепят в виде деревянного сруба без дна, а в оплывающих грунтах еще и шпунтовой стенкой. Открытый водоотлив является простым и доступным способом борьбы с грунтовыми водами, но имеет серьезный технологический 4едостаток. Восходящие потоки грунтовой воды, протекающей через стенки и дно котлованов и траншей, разжижают грунт и выносят из нeгo на поверхность мелкие частицы. В результате такого вымывания этот способ имеет ряд существенных недостатков: ■ снижается естественная прочность основания выемки за счет размыва его проточной водой; ■ наличие воды на дне выемки затрудняет разработку грунта; ■ требуется крепление стенок выемок, так как движение воды к зумпфам приводит в движение и грунты; ■ подток воды к водосборной канаве может вызвать ослабление оснований зданий и сооружений, расположенных рядом со строящимся объектом. В тех случаях, когда водоотлив оказывается нецелесообразным, три меняют искусственное понижение уровня грунтовых вод (водопонижение).

Водопонижение обеспечивает снижение уровня грунтовых вод (УГВ) ниже дна будущей выемки. Понижение уровня грунтовых вод состоит в откачке грунтовых вод глубинными насосами из шахтных колодцев (рис. 2.2) или буровых водопонижающих сква-жин расположенных в непосредственной близости от будущего котлована или траншеи. При этом УГВ резко понижается, ранее насыщенный водой грунт и теперь обезвоженный, разрабатывается как грунт естественной влажности. При водопонижении появляется возможность сохранять в целостности откосы выемок и предотвращать вынос частиц грунта из-под фундаментов ближайших зданий.

Для искусственного водопонижения разработано несколько других эффективных способов, основными из которых являются иглофильтровой, вакуумный и электроосмотический.

Иглофильтровый способискусственного понижения УГВ основан на использовании иглофильтровых установок, состоящих из стальных труб с фильтрующим звеном в нижней части (иглофильтр), водосборного коллектора на поверхности земли и самовсасывающего вихревого насоса с электродвигателем. Стальные трубы погружают в обводненный грунт по периметру котлована или вдоль траншеи.

Иглофильтр состоит из двух частей: фильтрующего звена и надфильтровой трубы (диаметр иглофильтра 40. 50 мм). Фильтрующее звено в свою очередь состоит из внутренней глухой и наружной перфорированной труб. Эта труба с наружной стороны обмотана проволокой, усилена фильтрационной и защитной сетками; снизу труба заканчивается фрезерным наконечником, внутри которого размещены шаровой и кольцевой клапаны (рис. 2.3.-2.5).

Рис. 2.3. Схема работы иглофильтровой установки:

а — общий вид; б — период погружения иглофильтрового звена в грунт; в — период водопонижения; г — эжекторный иглофильтр; 1 — гибкий шланг; 2 — надфильтровая труба; 3 — иглофильтровое звено; 4 — внутренняя труба; 5 — наружная перфорированная труба; 6 — спиральная обмотка; 7 -фильтрационная сетка; 8 — стальная защитная сетка, 9 — кольцевой клапан; 10 — шаровой клапан; 11 – ограничитель; 12 — зубчатый наконечник; 13 — песчано-гравийная смесь; 14 — наружная труба эжектора; 15 — насадка эжектора; 16 — суженный участок трубы; 17 — зона разрежения

Для опускания иглофильтра в рабочее положение при сложных грунтах применяют пробуривание скважин, в которые и опускаются иглофильтры (при глубинах до 6. 9 м). В песках и супесчаных грунтах иглофильтры погружают гидравлическим способом (рис. 2.3, б), путем подмыва грунта под фрезерным наконечником водой с напором до 0,3 МПа. Поступая в верхнюю часть наконечника, вода опускает шаровой клапан, поступает под давлением к низу наконечника, размывает окружающий грунт, в том числе и по периметру трубы. Под действием собственной массы иглофильтр погружается в грунт, кольцевой клапан в процессе погружения трубы закрывает пространство между наружной и внутренней трубами. После погружения иглофильтра на рабочую глубину полое пространство вокруг трубы частично заполняется просевшим грунтом, частично засыпается крупнозернистым песком или гравием.

При включении всей системы на режим откачки воды (рис. 2.3, в), шаровые клапаны иглофильтров вследствие ползучести и под влиянием вакуума поднимаются вверх и закрывают отверстие, одновременно кольцевой клапан опускается, открывая путь грунтовой воде через ячейки сеток в пространство между трубами и далее во внутреннюю трубу.

Иглофильтры позволяют при одноярусном расположении понизить уровень грунтовых вод на 4. 5 м, при двухъярусном — на 7. 9 м. Иглофильтры располагают на расстоянии 0,5 м от бровки котлована или траншеи. Узкие траншеи глубиной до 4,5 м и шириной до 4 м осушают одним рядом иглофильтров, при большей ширине и глубине — двумя рядами.

Расстояние в ряду между иглофильтрами назначают в зависимости от свойств грунта и глубины понижения уровня грунтовых вод. Для среднезернистых грунтов при

Рис. 2.4. Водопонижение иглофильтровой установкой: а — схема установки; 6 — иглофильтр при гидроподмыве; в — то же, при откачке воды; 1- внутренняя труба; 2- внешняя труба; 3 — фильтрующая сетка; 4 — кольцевой клапан; 5 — седло; 6 -шаровой клапан; 7 — ограничитель; 8 — наконечник

коэффициенте фильтрации 2. 60 м/сут расстояние принимают в пределах 1. 1,5 м, в сильно фильтрующих крупнопесчаных и песчано-гравелистых грунтах расстояние сокращают до 0,75 м. Иглофильтровая установка состоит из ряда иглофильтров, погружаемых в грунт по периметру будущего котлована, по одной или двум сторонам траншеи. На поверхности земли иглофильтры присоединяют водосборным коллектором к насосной установке. При работе насосов в режиме откачки воды благодаря дренирующим свойствам грунта уровень воды в иглофильтре и окружающих грунтовых слоях понижается, что приводит к образованию нового УГВ, который называется депрессионной кривой. Вакуумный способ водопонижения основан на использовании эжекторных водопонизительных установок. Эти установки используют для понижения уровня грунтовых вод в мелкозернистых грунтах (мелкозернистые и пылеватые пески, супеси, илистые и лессовые грунты с коэффициентом фильтрации 0,02. 1 м/сут), в которых применять легкие иглофильтровые установки нецелесообразно. При работе вакуумных водопонизительных установок вакуум возникает в зоне эжекторного иглофильтра (рис. 2.3, г). Эжекторная установка применима для понижения уровня грунтовых вод одним

ярусом до глубины 15. 20 м; оптимальные условия для работы эжектора — 8. 18 м. Фильтровое звено эжектора решено по принципу легкого иглофильтра, а надфильтровое звено состоит из наружной и внутренних труб с эжекторной насадкой. Погружение в грунт колонки надфильтровых труб осуществляется, как и у иглофильтра, гидравлическим способом, грунт размывается, труба опускается под действием силы тяжести. Когда колонка опустилась до необходимого уровня во внутрь ее опускают внутреннюю трубу с эжектором.

В рабочий период к насадке эжектора подается рабочая вода с поверхности под давлением 0,75. 0,8 МПа в кольцевое пространство между внутренними и наружными трубами. Выходя из эжекторной насадки, струя этой воды создает разряжение в окружающем кольцевом пространстве и подсасывает воду из основной рабочей трубы. В результате резкого изменения скорости движения рабочей воды в насадке создается разрежение и тем самым обеспечивается подсос грунтовой воды. Грунтовая вода, смешиваясь с рабочей, поступает по трубе наверх под действием всасывающего насоса в циркуляционный резервуар. Откаченная из грунта вода отводится из водосборного резервуара самотечным трубопроводом за пределы котлована или строительной площадки.

Явление электроосмоса используют для расширения области применения иглофильтровых установок в грунтах с коэффициентом фильтрации менее 0,05 м/сут. В этом случае наряду с иглофильтрами в грунт на расстоянии 0,5. 1 м от иглофильтров со стороны котлована погружают стальные трубы или стержни на глубину, идентичную погружению иглофильтров. Иглофильтры подключают к отрицательному (катод), а трубы или стержни — к положительному полюсу источника постоянного тока (анод) (рис. 2.5. б).

УГВ

Электроды размещают относительно друг друга в шахматном порядке. Шаг, или расстояние анодов и катодов в своем ряду принимают одинаковым в пределах 0,75. 1,5 м. В качестве источника электропитания применяют сварочные аппараты или передвижные преобразователи электрического тока. Мощность генератора постоянного тока определяют из необходимой силы тока 0,5. 1 А на 1 м 2 площади электроосмотической завесы при напряжении в цепи 30. 60 В. Под действием силы электрического тока вода, содержащаяся в порах грунта, освобождается и перемещается по направлению к

Рис. 2.5. Схемы иглофильтровых установок с вакуумным (а) и электроосмотическим

1 — вакуум-насос; 2 — депрессионная кривая после понижения уровня воды иглофильтром; 3 -фильтрующее звено; 4 — центробежный насос; 5 — стальная труба (анод); 6 — иглофильтр (катод); 7 — депрессионная кривая после электроосушения

иглофильтрам, благодаря электроосмосу коэффициент фильтрации грунта возрастает- в 5. 25 раз.

Применение каждого из описанных методов понижения уровня грунтовых вод зависит от мощности водоносного слоя, коэффициента фильтрации грунта, параметров земляного сооружения и строительной площадки. Решение о выборе метода должно быть также обосновано и с позиций охраны окружающей среды и экологической безопасности возводимого объекта.

Использование установок для искусственного водопонижения вызывает необходимость решения задач экологического характера. В первую очередь — это необходимость применения экологически чистых технологий, которые не допускали бы загрязнения подземных вод, попадания в них вредных примесей.

Нередко при интенсивной откачке грунтовых вод в районе строительства нарушаются гидрогеологические условия, взаимосвязь подземных вод с поверхностными, в результате чего могут произойти нарушения действующих водозаборных систем, осушение родников и т. д. Продолжительные откачки грунтовых вод особо опасны на застроенных городских территориях, так как они могут вызвать оседание земной поверхности, деформации зданий и сооружений, смещение осей инженерных сетей. Поэтому выбор способов защиты земляных сооружений от воздействия подземных вод должен сопровождаться анализом и разработкой соответствующих природоохранных мероприятий.

Создание искусственных противофильтрационных завес и экранов. Для ограждения котлованов, траншей, подземных выработок и защиты проводимых в них строительных работ от поступления грунтовых вод в зависимости от физико-механических свойств грунта, его состояния, мощности водоносных слоев существуют следующие способы закрепления грунта: замораживание, инъецирование в грунт рас-творов-отвердителей, создание тиксотропных противофильтрационных экранов и завес, устройство шпунтовых ограждений.

В сильно водонасыщенных грунтах (плывунах) при разработке глубоких выемок, подземных сооружений создаются противофильтрационные завесы при помощи естественного или искусственного замораживания грунтов.

Источник