Переработка грунта

     ПЕРЕРАБОТКА ГРУНТА

Общие положения

В промышленном и гражданском строительстве переработку грунта ведут с целью подготовки оснований под здания и сооружения, изменения природного рельефа местности, устройства земляного полотна временных дорог, устройства подземных, закрытых с поверхности земли выемок и др. Результатами переработки грунта являются различного вида земляные сооружения, представляющие выемки, насыпи, подземные выработки, обратные засыпки (рис.1).

Рис.1. Виды земляных сооружений:

а - открытый котлован; б - закрытый котлован; в - траншея; г - планировочная насыпь;
д - земляное полотно дороги; е - подземная выработка; 1 - здание (сооружение); 2 - обратная засыпка

Выемку, имеющую ширину до 3 м и длину, значительно превышающую ширину, называют траншеей. Выемку, длина которой не превышает десятикратной ее ширины, называют котлованом. Котлованы и траншеи имеют дно и боковые поверхности, наклонные откосы или вертикальные стенки.

Выемки, закрытые с поверхности и устраиваемые для сооружения транспортных и коммунальных туннелей и других целей, называют подземными выработками.

После устройства подземных сооружений и частей зданий грунт укладывают в так называемые "пазухи" - пространства между боковой поверхностью сооружения и откосом котлована для полного закрытия подземного сооружения или коммуникаций. Этот процесс называют обратной засыпкой.

Основными процессами переработки грунта, в результате которых создаются земляные сооружения проектных параметров, являются разработка грунта, его перемещение и укладка. Непосредственному выполнению этих процессов в ряде случаев предшествуют или сопутствуют подготовительные и вспомогательные процессы. Подготовительные процессы осуществляют до начала разработки грунта, а вспомогательные - до или в процессе возведения земляных сооружений. Весь этот комплекс процессов называют земляными работами.

Земляные работы относят к массовым и наиболее тяжелым и трудоемким видам строительных работ. На 1 м объема промышленного сооружения в среднем перерабатывается 1...2 м грунта, а на 1 м объема гражданского строительства - до 0,5 м.

При возведении различных земляных сооружений, характерных для промышленного и гражданского строительства, переработку грунта ведут различными методами, которые принято делить на четыре группы: механический, гидравлический, взрывной и ручной. Кроме того, в ряде случаев грунт либо в сочетании с основными методами, либо самостоятельно перерабатывают методами вытрамбовывания и бурения.

В современном строительстве механическим методом перерабатывается грунта около 95%, гидравлическим - около 2%, взрывным - до 1% всего объема. Однако на многих объектах при мелких рассредоточенных объемах работ применяют ручной труд с привлечением специального инструмента и средств малой механизации (около 2% всего объема работ). Производство работ вручную даже в небольших объемах влияет на общие затраты труда, так как производительность ручного труда в 20...30 раз ниже механизированного.

Грунты и их строительные свойства

В строительном производстве грунтами называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры и представляющие собой главным образом рыхлые и скальные породы.

Свойства и качество грунта влияют на устойчивость земляных сооружений, трудоемкость переработки и стоимость работ. При выборе наиболее эффективного способа производства работ необходимо учитывать следующие основные характеристики грунтов: плотность, влажность, липкость, разрыхленность, сцепление, угол естественного откоса, а также трудность разработки.

Плотностью называют массу 1 м грунта в естественном состоянии (в плотном теле). Плотность песчаных и глинистых грунтов составляет 1,6...2,1 т/м, а скальных неразрыхленных грунтов - до 3,3 т/м.

Влажность характеризуют степенью насыщения грунта водой, которую определяют отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта. При влажности более 30% грунты считают мокрыми, а при влажности до 5% - сухими.

Липкость - способность грунта при определенной влажности прилипать к поверхности различных предметов. Большая липкость усложняет выгрузку грунта из ковша машины или кузова, условия работы транспорта и др. Липкость определяют усилием, необходимым для отрыва прилипшего предмета от грунта (для глин до 0,05 МПа).

Разрыхляемость - способность грунта увеличиваться в объеме в процессе его разработки. При этом плотность грунта уменьшается. Это явление называется первоначальным разрыхлением грунта и характеризуется коэффициентом разрыхления . Этот коэффициент представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к объему грунта в естественном состоянии (для песчаных 1,08...1,17, суглинистых 1,14...1,28 и глинистых грунтов 1,24...1,3).

Уложенный в насыпь разрыхленный грунт под влиянием массы вышележащих слоев грунта или механического уплотнения, движения транспорта, смачивания дождем и т.д. уплотняется. Однако грунт не занимает того объема, который он занимал до разработки, сохраняя остаточное разрыхление, показателем которого является коэффициент остаточного разрыхления грунта , значение которого для песчаных грунтов находится в пределах 1,01... 1,025, суглинистых - 1,01…1,05, глинистых - 1,04...1,09.

Сцепление характеризуют начальным сопротивлением грунта сдвигу, оно зависит от вида грунта и его влажности. Так, сила сцепления для песчаных грунтов составляет 0,03...0,05 МПа, для глинистых - 0,0..0,3 МПа.

Угол естественного откоса характеризуется физическими свойствами грунта, при котором он находится в состоянии предельного равновесия. Для обеспечения устойчивости земляных сооружений (насыпей, выемок) их возводят с откосами, крутизна которых определяется отношением высоты к заложению: h/a = 1/т, где т - коэффициент откоса (рис.1, а, д). Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса.

Удельное сопротивление резанию зависит как от свойств и показателей разрабатываемого грунта, так и от конструктивного исполнения рабочего органа землеройного или землеройно-транспортного оборудования. С учетом этого в строительном производстве грунты по трудности их разработки классифицируют в группы. Так, для одноковшовых экскаваторов грунты подразделяют на шесть, для многоковшовых экскаваторов и скреперов - на две, для бульдозеров и грейдеров - на три группы. При разработке грунтов вручную их делят на семь групп. Как при механизированной, так и при ручной разработке в состав первой группы входят легко разрабатываемые грунты, а в последнюю - трудно разрабатываемые.

Общие требования по устройству оснований и фундаментов

Работы, выполняемые при возведении мостов, автодорог, гидротехнических, мелиоративных и других сооружений, должны производиться с учетом особенностей этих сооружений.