Тут також треба враховувати вищеперераховані коефіцієнти. Розріз траверсу підбирають таким же чином як і для двохвіткового стропу.

Стропи і траверси устатковують з крюками, карабінами або вантажними скобами. Крюки та карабіни більш зручні в експлуатації. Для забезпечення безпеки, з метою виключення мимовільного випадіння вантажних канатів або ланцюгів, крюки і карабіни забезпечуються охоронними замками.

Всі вантажнозахватні улаштування та пристосування підлягають огляду (з метою виявлення зовнішніх недоліків) і випробуванню (з метою виявлення міцності). При випробуванні оснащення піддаються діянню вантажу, з коефіцієнтом перевантажу 1,25. В процесі експлуатації оснащення періодично оглядають: траверси – через 6 місяців; кліщі, захвати та ін. – через 1 місяць; крюки, стропи, карабіни – через 10 днів. Для оцінки зовнішнього стану зварювальних швів, кріплення, зношення вузлів та деталей проводять огляд. У випадку виявлення недопустимих дефектів оснащення бракують і не допускають до експлуатації.

Контрольні питання до лекції:

1. Загальне положення про стійкість машин та механізмів.

2. Розрахунок стійкості самохідного стрілового крану.

3. Розрахунок стійкості баштового крану.

4. Розрахунок стійкості лебідок.

5. Загальне положення про такелажне оснащення.

6. Розрахунок двовіткового стропу.

7. Розрахунок траверсу.

ЛЕКЦІЯ № 8, 9 ОСНОВИ ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ ПРИ БУДІВНИЦТВІ ДОРІГ

8, 9. 1 Безпека праці при спорудженні земляного полотна

8, 9. 1. 1 Розрахунок безпечного схилу виїмки

При будівництві автомобільних доріг окремі ділянки прокладають з улаштуванням виїмок.

Безпечність будівництва і експлуатації ділянок доріг у виїмках насамперед залежить від крутизни схилів. Крутизна (кут) схилу споруджуючої земляної споруди також спричиняють вплив і на безпечність виконання земляних робіт. Кути схилів, що обмежують земляні споруди, залежать від компактності ґрунту і висоти схилу. На схил земляної споруди діє дві групи сил: зрушуючі та утримуючі. До зрушуючих належать складаючі власну вагу – ґрунти і навантаження, прикладені на краю земляної споруди. Фільтраційна вода, яка знаходиться у ґрунті, також чинить руйнуючий гідродинамічний вплив. До утримуючих належать сили внутрішнього тертя та зчеплення ґрунту .

Стійкість схилів буде забезпечена, якщо сума утримуючих сил буде перевищувати суму руйнуючих сил. Коефіцієнти запасу приймають рівним 1,2 – 1,4.

При відсутності навантажень на бровці виїмки і фільтраційного потоку коефіцієнт запасу на стійкість схилу однорідного незв’язаного піску грунту

φ – кут внутрішнього тертя грунту;

α – кут нахилу схилу до горизонту.

Якщо кут схилу змінюється по висоті, то за розрахунковий беруть значення α по середній лінії.

У випадку наявності фільтраційної води і виходу їх на схил коефіцієнт запасу на стійкість необхідно брати у 2 рази менше порахованого за наведеною формулою.

При улаштуванні схилу у зв’язаних ґрунтах і відсутності фільтраційної води, що виходить на схил, розрахунок ведуть за методом циліндричних поверхонь. Припускається, що завалення такого схилу діється на круто циліндричній поверхні з радіусом R (рис. 6.1). Призму завалення ділять вертикальними площинами на елементи, які мають розмір у перпендикулярному кресленню напрямку, рівним 1.

Рисунок 8, 9. 1 – Розрахункова схема схилу.

Приймемо, що центр круглоциліндричної поверхні ковзання призми завалення знаходиться у точці О. Рівняння, що характеризує стан рівноваги схилу,

∑ М₀ = 0, (6.2)

де ∑М₀ – сума моментів всіх сил відносно точки О.

Приймемо, що вага кожного елемента призми завалення прикладена у точці перехрестя ваги елемента g_і з відповідним відрізком дуги ковзання. Приймемо також, що тиск від сусідніх елементів однаковий по значенню і протилежний по напрямку, тому сили взаємодії по вертикальним поверхням елементів враховувати не будемо. Тоді сума удержуючих і зрушуючих моментів при відсутності фільтраційного потоку відповідно

; (6.3)

, (6.4)

де х_і і z_{і –} координати проекції центру ваги елемента і на поверхні ковзання по відношенню до центру О цієї поверхні;

φ _і- кути внутрішнього тертя ґрунту;

С_і - питоме зчеплення при зсуві у межі і – го елемента;

S_і – довжина дуги і- го елемента по поверхні ковзання, м;

n – кількість елементів, прийнята з розрахунку, що ширина елемента

рівна ~ 0,1R.

Коефіцієнт запасу на стійкість

(6.5)

При рівності питомого зчеплення і кутів внутрішнього тертя для всіх елементів коефіцієнт запасу на стійкість

(6.6)

де S – повна довжина дуги ковзання, м.

При дії на схил фільтраційного потоку сума зрушуючих моментів повинна визначатися з обміном зваження ґрунту у воді

, (6.7)

де ν – питома вага води;

h_і – висота частини елемента, зануреного у фільтраційний потік;

і – номер елемента.

Утримуючий момент визначають за тією же формулою, що і для випадку без фільтраційного потоку.

Коефіцієнт запасу на стійкість схилу, який знаходиться під дією фільтраційного потоку, буде мати вигляд

(6.8)

У дорожньому будівництві, якщо розраховують стійкість схилів земляних споруд, що улаштовуються у зв’язаних ґрунтах, можливе застосування спрощеного методу, яке дає похибку не більш 10%. Спрощений метод застосовується для схилів висотою до 5м. За цим методом приймають, що руйнування схилу може статися по площині поверхні АС (рис. 6.2.) (беремо ширину призми руйнування у площині, яка перпендикулярна кресленню, рівною 1). Будемо рахувати, що на призму руйнування АВС діє тільки власна вага цієї призми.

Рисунок 8, 9. 2 - Схема площі руйнування схилу

Сили, котрі зрушують, діють на призму і з’являється сила F, направлена паралельно площині руйнування АС, рівна F=Q∙sinθ (θ – кут найбільшого справжнього схилу).

Призму руйнування утримує у рівновазі сума сил зчеплення С (АС) і сили тертя N∙tgφ = Q∙cosθ∙tgφ, (φ – кут внутрішнього тертя).

Становище найбільшої рівноваги схилу може бути записане рівнянням

Q∙ sinθ= Q∙cosθ∙tgφ +С (АС) (6.9)

Після нескладних перетворень одержуємо формулу для розрахунку найбільшої висоти схилу

(6.10)

Найбільша допустима глибина виїмки з вертикальними схилами (α=90º)

(6.11)

Коефіцієнт стійкості схилів або вертикальної стінки може бути розрахований у наведених формулах шляхом введення у знаменник. Тоді формула для визначення безпечної глибини виїмки зі схилами

(6.12)

Для виїмки з вертикальними стінками

(6.13)

Коефіцієнт запасу на стійкість к=1,5 – 3,0.

При великих глибинах виїмок найбільш безпечним треба вважати схил з рівностійним профілем, який можливо побудувати у відповідності з теорією В.В.Соколовського по заданим значенням площини ν, кута внутрішнього тертя φ, питомого зчеплення ґрунту с. У довідниках наведені значення безрозмірних координат ліній рівностійного схилу

; (6.14)

.

Для одержання довідникових координат рівностійного схилу табличні значення необхідно помножити на величину с/ν. Коефіцієнт запасу на стійкість враховують зменшенням значень с та tgφ в к раз.

При розрахунку схилів виїмок методами найбільших становищ замість коефіцієнта запасу на стійкість визначають коефіцієнт умов роботи, рівний відношенню меж розрахунковими і найбільшими зрушуючими силами. Значення коефіцієнта умов роботи не повинно перевищувати 0,8.

8, 9. 2 Кріплення вертикальних стінок виїмок

У практиці будівництва автомобільних доріг інколи потрібна розробка ґрунту у виїмках з вертикальними стінками. Крім цього, деякі земляні спорудження улаштовують з вертикальними стінками. При перевищенні найбільше припущеної висоти вертикальної стінки може статися завалення земляних мас. Для запобігання обвалів та зсувів, створення безпечних умов праці улаштовують постійні або тимчасові кріплення в залежності від розташування дошок:

· закладні кріплення у вигляді горизонтальних дошок, розташованих за вертикальними стінками, які утримуються розпорками (рис. 6.3). До цього типу належать забивні вертикальні кріплення, коло нижні кінці вертикальних дошок забивають у ґрунт (рис. 6.4)

Рисунок 8, 9. 3 – Схема улаштування розпорних забивних горизонтальних кріплень з вертикальними стінками.

Рисунок 8, 9. 4 – Схема влаштування розпорних забивних вертикальних кріплень.

· шпунтові кріплення у вигляді вертикальних дошок , які щільно примикають один до одного за допомогою пазів і гребенів (шпунтові кріплення улаштовують до розробки ґрунту у котловані або траншеях – дошки забивають нижче визначення дна виїмки) (рис. 6.5)

Рисунок 8, 9. 5 – Схема влаштування шпунтових кріплень

Кріплення підрозділяються також за характером розташування елементів, утримуючих стійки і прогони; розпорні – стійки або палі удержують у вертикальному положенні за допомогою розпорок; анкерні – палі удержують у вертикальному положенні з допомогою підкосів; рамні – замість розпорок застосовуються дерев’яні рами.

При невеликих глибинах виїмок (до 3м) найбільш доцільні інвентарні кріплення. Вид кріплення слід вибирати в залежності від стану ґрунтів: при природній вологості (за виключенням сипучих) допускають горизонтальні кріплення з просвітом через дошку; при підвищенні вологості сипучих – суцільні вертикальні або горизонтальні кріплення; для ґрунтів з сильним притоком ґрунтової води - шпунтові огородження із забивною у дно траншеї або котловану на глибину не менш 0,75м.

Неінвентарні кріплення улаштовують з дошок товщиною не менш 4см (при ґрунтах природної вологості) і не менш 5см (при піщаних ґрунтах і ґрунтах підвищеної вологості). Дошки закладають за вертикальні стійки щільно до ґрунту. Стійки закріплюють у вертикальному положенні розпорками, відстань між стінками приймають не менш 1,5м. По вертикалі розпорки улаштовують один від одного не більше ніж через 1м.

При глибині траншеї або котлованів більш 3м потрібно розробляти проект кріплень і виконувати розрахунок на міцність.

Розрахунок кріплень вертикальних стінок виконують на активне тиснення ґрунту, визначене для піщаних(незв’язаних ) ґрунтів

(6.15)

для зв’язаних ґрунтів

, (6.16)

де Н – висота закріплювальної стінки, м;

ν – питома вага ґрунту;

φ – кут внутрішнього тертя;

С – сила зчеплення ґрунту.

Однак, треба враховувати, що при розробці екскаватором, ґрунт у верхніх шарах розпушується і втрачає свою зв’язаність. В таких випадках (при сильному розпушенні) слід користуватися першою формулою.

Розрахункова схема кріплення з дошок довжиною більш 3м представляє собою багатопрольотну нерозрізну балку, яка завантажена рівномірно розподіленим навантаженням g=σ акт. ∙Н. Тоді максимальний згинаючий момент, що діє на кріплення,

M= , (6.17)

де l – відстань між сусідніми стійками кріплення, м.

В той же час, поперечний розріз кріплення може сприймати вигинаючий момент

(6.18)

де W – момент опору розрізу кріплення, м³;

δ – товщина дошок, м, з яких улаштовують розріз;

в – допустима напруженість матеріалу на вигин, Па.

Якщо прирівняти момент, діючий на кріплення , до моменту, який може бути сприйнятий поперечним розрізом у кріпленні, ( = ), то отримаємо

(6.19)

Вирішуючи одержану рівність відносно 1₁ отримаємо максимально допустиму відстань між стійками при заданій товщині дошок

(6.20)

Якщо регламентується відстань між стійками (його по будь – яким причинам міняти не можна), то максимально необхідна товщина дошки для улаштування кріплення

(6.21)

При улаштуванні кріплення з інвентарних щитів розрахункова схема буде представлена однопрольотною балкою на двох опорах, завантажена рівномірно розподіленим навантаженням g . У даному випадку максимальний вигинаючий момент, діючий на балку

(6.22)

Порівнюючи обидва моменти, отримуємо мінімально допустиму товщину вигину

(6.23)

8, 9. 3 Розрахунок безпечної відстані від краю виїмки до вантажу

Виробництво земляних робіт за допомогою машин пов’язано з небезпечністю завалення земляних мас в результаті знаходження у межі призми завалення землерійно – транспортних машин, складання ґрунту та ін. Така ж небезпека існує і для інших будівельно – монтажних і спеціальних роботах на дні або бровці виїмки. Небезпека завалення земляних мас з таких причин буде запобігнута, якщо вантаж (машини, механізми, ґрунти та ін.) розташований за межею призми завалення. (рис. 8, 9. 6).

Рисунок 8, 9. 6 – Схема визначення безпечної відстані від краю виїмки до вантажу

Безпечна відстань від вантажу до краю виїмки 1₀ складається з відстані від вантажу до краю призми завалення а та ширини призми завалення в, 1₀=а+в. Ширина призми завалення

, (6.24)

де Н – глибина виїмки, м;

α – кут нахилу;

φ – кут внутрішнього тертя ґрунту.

Значення а для автомобільних доріг приймається рівним половині ширини проїжджої частини дороги плюс 0,5 – 1 м.

Безпечна відстань від краю виїмки до землерийної машини

L=1,2∙Н∙а, (6.25)

де Н – глибина виїмки (висота схилу),м;

а – коефіцієнт закладення схилу.

Ширина призми завалення при глибині розробки менш 5м можна визначити за СніП 111 – 4 – 80 (табл. 4).

При розробці ґрунту екскаватором з вантажем у транспортні засоби ширина робочої площадки (уступу) повинна передбачатися такою, щоб було забезпечене розташування екскаватора і транспортних засобів за межею призми завалення. Безпечна відстань від краю виїмки (бровки схилу уступу) до осі навантажувального шляху (рис. 6.7).

Рисунок 8, 9. 7 – Схема для визначення безпечної відстані від бровки схилу уступу до осі вантажного шляху

, (6.26)

де 1 – безпечна відстань від бровки відкосу схилу до осі вантажного шляху, м;

1₁ – відстань від краю призми завалення до осі вантажного шляху(для автомобільних доріг 1≥2),м;

Н – висота уступу, м;

φ- кут внутрішнього тертя ґрунту;

α – кут схилу уступу.

Наведена формула справедлива у випадках, коли кут укосу схилу α більше кута внутрішнього тертя ґрунту.

8, 9. 4 Забезпечення безпеки при зведенні земляного полотна в особливих умовах

Особливі умови при будівництві автомобільних доріг виникають у процесі зведення земляного полотна у гірській місцевості, на болотах, у районах вічної мерзлоти і деяких інших випадках.

Гірська місцевість характеризується рядом особливостей, які впливають на безпеку виробництва робіт: наявність досить крутих схилів, виробництво робіт особливими методами (наприклад, розпушення пород скелі, вибухами, частіше зміна погодних умов та ін.)

В гірських породах безперервно протікають денудаційні процеси, на деяких схилах постійно існує або періодично виникає небезпека утворення снігових лавин або селів, обвалів, зсувів, виявлення сейсмічних впливів та ін.

Для запобігання їх впливу на дорогу, що будується і працюючих людей, проектують і споруджують на небезпечних ділянках протилавинні, протисельові, протизсувні і протиобвальні споруди.

Більшість гірничих районів характеризується здатністю до різкої зміни погоди і раптового виникнення злив, снігопадів та ін. Такі явища призводять до швидкого підвищення рівня гірських струмків, виходів селів, створення снігових лавин. Різкий перепад від низької температури до високої сприяє швидкому розтаванню снігів і створенню гірських струмків. Для забезпечення максимальної безпеки робіт в цих умовах улаштування підпорних стін, дренажів (роботи супроводжуються створенням траншей і котлованів) проводять у найбільш сприятливі періоди і у безпечних місцях. Крім того, як правило, нема під’їздів для автомобілів або вони існують у мінімальній кількості. Частіше для підвозу матеріалів використовують дорогу, яка будується.

Специфіка будівництва земляного полотна на болотах полягає у тому що, як правило, відсипка насипу виробляється з голови або нижня частина відсипається з голови верхня – пошарово. Ґрунт для улаштування насипу використовують привозний і сам насип, що зводиться , служить у якості землевозної дороги. Тому на полосі відносно невеликої ширини може бути значне накопичення дорожньо – будівельних і транспортних машин, що підвищує можливість виникнення травматизму або аварій.

У зв’язку з низькою несучою здібністю ґрунтів ( 14 – 18 кПа) машин для будівельних доріг на болотах треба застосовувати болотні модифікації. Тиснення більшості машин на ґрунт приблизно 25кПа, що часто перевищує несучу здатність болотних ґрунтів. Крім того, тривала робота машин на одній зупинці призводить до зниження несучої здатності ґрунту.

Для підвищення несучої здатності ґрунтів і огороджень, безпечності виробництва робіт осушують болота шляхом улаштування канав. З цією ж ціллю улаштовують колійні дерев’яні або залізобетонні покриття для розміщення машин і під’їзних робіт. З точки зору забезпечення безпеки підготовчої роботи доцільно виконувати в зимовий час після промерзання ґрунту на достатню глибину.

Нижню частину насипу на болотах для підвищення Ії міцності улаштовують з дренажних ґрунтів: пісчаних, скальних, супісей з утриманням домішок глини не більш 6%. Верх дренуючого шару насипу після повного осідання повинен перевищувати поверхню торфу не менш ніж на 0,5м.

Контрольні питання по лекції:

1. Загальні положення про улаштуванні виїмок.

2. Розрахунок схилу у виїмках у зв’язаних ґрунтах.

3. Розрахунок схилу виїмок при дії фільтраційного потоку.

4. Спрощений метод розрахунку стійкості схилів виїмок.

5. Розрахунок рівностійкого профілю виїмок.

6. Конструкції кріплення вертикальних стінок виїмок.

7. Розрахунок кріплень вертикальних стінок.

8. Розрахунок кріплення котлованів з дошок довжиною більше 3м.

9. Розрахунок безпечної відстані від краю виїмки до вантажу.

10. Забезпечення безпечності при зведенні земляного полотна в особливих умовах.

ЛЕКЦІЯ № 10, 11. БЕЗПЕКА ПРАЦІ ПРИ БУДІВНИЦТВІ БУДІВЕЛЬНИХ ВДОСКОНАЛЕНИХ ПОКРИТТІВ