Виды земляных сооружений. Подготовка строительной площадки к производству работ

Результатом разработки грунта является земляное сооружение, представляющее собой инженерное сооружение, устраиваемое из грунта в грунтовом массиве или возводимое на поверхности грунта. Земляные сооружения разделяют:

- по отношению к поверхности грунта - выемки, насыпи, подземные выработки, обратные засыпки;

- по сроку службы - постоянные и временные;

- по функциональному назначению - котлованы, траншеи, ямы, скважины, отвалы, плотины, дамбы, дорожные полотна, туннели, планировочные площадки, выработки;

- по геометрическим параметрам и пространственной форме - глубокие, мелкие, протяженные, сосредоточенные, простые, сложные и т.п.

К постояннымотносят сооружения, предназначенные для долгосрочной эксплуатации - земляные плотины, каналы, полотно рельсовых и безрельсовых дорог, выемки и насыпи, возводимые при планировке.

К временнымземляным сооружениям относят выемки, отрываемые при возведении фундаментов жилых и промышленных зданий, мостов, плотин, траншеи для прокладки водопроводных, канализационных, газовых и других сетей, насыпи для временных дорог и запруд. Каждое земляное сооружение должно быть устойчивым, прочным и защищенным от размыва водой.

Выемки шириной более 3 м называют котлованами, более узкие выемки для ленточных фундаментов или сетей коммуникаций - траншеями, выемки под отдельно стоящие фундаменты или столбы - ямами. Эти сооружения имеют дно и боковые поверхности, наклонные откосы или вертикальные стенки. Выемки, разрабатываемые для добычи недостающего для строительства грунта, называют резервами; насыпи, в которые осуществляют отсыпку излишнего грунта, - кавальерами или отвалами.Места для отсыпки строительного и другого мусора называютсвалками, аместа, где осуществляют разработку песка, щебня и других строительных материалов — карьерами.Выемки, закрытые с поверхности земли и устраиваемые для прокладки транспортных и коммуникационных туннелей называют подземными выработками. Выемки имеют дно и наклонные откосы, после устройства подземных сооружений (или подземной части сооружений) выполняется обратная засыпка пазух- заполнение грунтом пространства между сооружением и откосами котлована.

В состав работ по подготовке строительной площадки под новое строительство входят: ограждение участка; расчистка территории и снос существующих строений; перетрассировка мешающих инженерных сетей; защита территории от стока поверхностных вод; прокладка временных коммуникаций и дорог; устройство временных бытовых, складских, культурно-административных и других помещений

Для создания благоприятных условий начала строительных работ предварительно выполняют подготовительные работы.

В состав работ по подготовке строительной площадки под новое строительство входят: ограждение участка; расчистка территории и снос существующих строений; перетрассировка мешающих инженерных сетей; защита территории от стока поверхностных вод; прокладка временных коммуникаций и дорог; устройство временных бытовых, складских, культурно-административных и других помещений.

После расчистки территории выполняют работы по созданию опорной геодезической сети, устанавливают обноску и производят геодезическую разбивку зданий и сооружений.

Состав подготовительных работ при реконструкции действующего предприятия в значительной степени зависит от местных условий. Строители стараются максимально использовать имеющиеся инженерные сети, бытовые и административные службы часто размещают во временно освобождающихся помещениях, возводят по плану капитального строительства реконструируемого предприятия здания, которые временно используют для нужд строительства и т.д.

Надземные и подземные инженерные коммуникации, линии связи и электропередачи и другие сооружения, затрудняющие производство работ, демонтируют или переносят на места, определяемые проектом, под наблюдением специалистов соответствующих организаций.

В подготовительный период, иногда достигающий 40 % продолжительности всего строительства, бывает необходимо создать индустриальную базу производства по изготовлению строительных изделий и деталей, растворных и бетонных смесей; связать строительную площадку с основными дорогами, энергетическими и инженерными сетями и т.п.

От тщательности выполнения заданий подготовительного периода в большой степени зависит успех проведения всех основных строительно-монтажных работ по возведению или реконструкции зданий и сооружений, инженерных сетей и пусковых комплексов. Объем работ подготовительного периода определяется в ПОС и уточняется в ППР.

Осушение площадки и рабочих мест. Понижение уровня грунтовых вод или отвод поверхностных вод (верховодки) обычно осуществляют устройством водопонижения или водоотвода. Чаще для этого используют водоотводные канавы или обваловывание с нагорной части площадки (рис.1).

При значительном притоке грунтовых вод устраивают открытые или закрытые дренажи. Открытые дренажи представляют собой канавы, на дно которых укладываются слои фильтрующего материала: крупнозернистого песка, щебня или гравия. Закрытые дренажи (рис.1, б, в) - это траншеи, разрабатываемые ниже уровня сезонного промерзания грунта и засыпаемые послойно фильтрующими материалами. По дну дренажа можно укладывать трубу с отверстиями в боковых стенках (перфорированную) для отвода воды.

Рис.1. Водоотвод с помощью

а - обвалования площадки; б - обычного дренажа; в - дренажа с перфорированной трубой; i - уклон; 1 - земляное обволование; 2 - водоотводная канава; 3 - котлован; 4 - строительная площадка; 5 - местный грунт; 6 - дренирующий материал; 7, 8 - соответственно мелко- и крупнозернистый песок; 9 - гравий; 10 - уплотнительный слой; 11 - перфорированная (с отверстиями) труба.

Для защиты от притока воды могут использоваться ледяные стенки из замороженного грунта или противофильтрационные экраны.

Искусственное замораживание (рис.2, а) осуществляют с помощью охлажденного до отрицательной температуры раствора солей с низкой точкой замерзания (хлористый кальций и др.). Для этого в пробуренные скважины опускают замораживающие колонки, состоящие из двух труб: внутренней и наружной с закрытым торцом. Между этими трубами пропускают солевой раствор (хладагент), охлажденный ниже требуемой температуры грунта. Грунт возле стенок наружной трубы замерзает и, постепенно увеличиваясь в диаметре, образует ледяную завесу.

Тиксотропный противофильтрационный экран может быть устроен после забивки шпунта из металлических или деревянных пластин. Затем отдельные шпунтины-инъекторы постепенно извлекают, а на их место нагнетают раствор бентонитовой глины, обладающий водоотталкивающими свойствами (рис.4, б).

Рис.2. Искусственное ограждение выемок от грунтовых вод

а - схема замораживания грунта; б - устройство противофильтрационного экрана с применением шпунтин-инъекторов; в, г - то же, с применением баровых машин и водовоздушной струи; д - устройство грунтобетонного экрана; 1 - замораживающие колонки; 2 - столбы смерзшегося грунта; 3 - котлован; 4 - наружная труба; 5 - внутренняя труба; 6- поверхность замороженного грунта; 7- суспензия; 8 - трубы для подачи суспензии; 9 - шпунтина, извлекаемая из грунта; 10 - то же, погружаемая; 11 - трактор; 12 - рабочий орган с барами; 13 - вытесненный на поверхность грунт; 14 - штанга; 15- направляющая; 16 - инъекторная головка; 17 - мониторная головка.

Суспензия бентонитовой глины может нагнетаться в щели, прорезаемые специальными машинами - барами (рис.2, в) или подаваться через скважины под большим давлением с помощью водовоздушной струи (рис.4, г). Суспензия размывает щель в фунте и заполняет ее.

Грунтобетонный экран (рис.2, д) устраивается так. В грунт погружают буровые штанги с режущими и перемешивающими лопастями, через них нагнетается водоцементная суспензия. При обратном подъеме штанг с вращением лопасти раскрываются, грунт перемешивается с суспензией и в дальнейшем затвердевает, образуя противофильтрационную завесу.

При разработке выемок в грунтах может применяться открытый водоотлив или искусственное понижение уровня грунтовых вод.

Осушение выемки открытым водоотливом применяется при небольшом притоке воды и заключается в том, что подошве выемки придается небольшой уклон (рис.5) к зумпфу, размер которого в плане соответствует 1x1 м. Воду из приямков откачивают насосами: поршневыми при небольшом притоке воды; центробежными для чистой воды; диафрагмовыми для загрязненной воды.

Рис.3. Открытый водоотлив

1 - зумпф-колодец; 2 - рукав; 3- насос; 4 - лоток.

Откаченная из зумпф-колодца вода отводится по трубам или лоткам. При большом притоке воды стенки котлованов во избежание обрушения крепят.

Несмотря на простоту и экономичность открытого водоотлива, производство работ при этом способе может быть осложнено постоянным присутствием воды и возможным нарушением структуры грунта стенок и основания. Поэтому часто приходится использовать искусственное понижение уровня грунтовых вод с помощью иглофильтров (рис.6, а, б), погружаемых в грунт по периметру котлована.

В легких иглофильтровых установках (ЛИУ) вода откачивается через одну трубу обычными методами, в эжекторных иглофильтровых установках (ЭИУ) каждый иглофильтр состоит из двух труб, вода, наоборот, закачивается и, проходя по специальному приспособлению - эжектору, создает разряжение воздуха (рис.6, в, д).

Эжекторными иглофильтрами уровень фунтовых вод (депрессионная кривая) может быть понижен до 17... 18 м, легкими - до 4...5 м. Поэтому легкие иглофильтры иногда ставят в два и три яруса.

В грунтах с низким коэффициентом фильтрации можно использовать явление электроосмоса, для чего необходимо на расстоянии 0,5... 1 м от иглофильтров забить металлические стержни или трубы и подключить их к положительному полюсу источника постоянного тока (аноду); а иглофильтры - к отрицательному (катоду). От анода к катоду начинает идти направленный ток, под воздействием которого в грунте в этом же направлении перемещается вода (направление перемещения воды на рис.4, г обозначено стрелками).

Рис.4. Схемы иглофильтровых установок

а - котлован с легкими иглофильтрами в один ярус; б - то же в два яруса; в, д - эжекторная иглофильтровая установка и фильтровое звено; г - схема электроосушения; 1 - рабочий насос; 2 - водоотводный коллектор; 3 - иглофильтр; 4 - уровень грунтовых вод после осушения; 5 - низконапорный насос; 6 - стальной стержень (анод); 7 - фильтровое звено; 8 - труба наружная; 9- труба внутренняя с эжекторным устройством; 10 - вакуум; 11 - клапан шаровой;УГВ - уровень грунтовых вод.

При необходимости понижения грунтовых вод на 20 ми более могут применяться трубчатые колодцы с артезианскими насосами.

Расчистка территории и снос строений. В соответствии с проектом подготовительных работ часть зеленых насаждений на строительной площадке защищают от повреждений и пересаживают на новые места. Деревья и кустарники, не подлежащие вырубке и пересадке, огораживают, а остальные спиливают механическими или электрическими пилами, толстые корни пней подрезают рыхлителями или бульдозерами, после чего пни корчуют с помощью тракторных лебедок, иногда с помощью полиспастов (рис.5).

Рис.5. Корчевка пней тракторной треловочно-корчевальной лебедкой

а - корчевка прямой тягой; б - корчевка при помощи двойного и тройного полиспаста; 1 - корчуемый пень; 2 - анкерный канат; 3 - тяговый канат; 4 - трактор с лебедкой; 5 - анкерный пень; 6 - вспомогательный анкерный пень; 7 - блок.

Деревья диаметром до 25 см валят бульдозерами, кустарник срезают тракторами-кусторезами. Для раздробления крупных камней и расщепления больших пней иногда используют подрывные методы.

Плодородный слой почвы, подлежащий снятию, перемещают бульдозерами в специально выделенные места (бурты), а затем используют в местах озеленения или отвозят в другие места для рекультивации земли. Комплекс работ по снятию, транспортированию и нанесению плодородного слоя почвы на малопродуктивные угодья с целью их улучшения носит у строителей название "землевание".

Мощность снимаемых плодородных и потенциально плодородных слоев устанавливается на основе оценки плодородия отдельных горизонтов почв. Обычно, если толщина плодородного слоя превышает 10 см, производится его снятие.

При вертикальной планировке участков, используемых в дальнейшем под скверы, парки или для зеленых насаждений, почвенный покров сохраняют, а отвод ливневых вод осуществляют благодаря устройству временных стоков.

Деревянные строения при сносе разбирают на элементы с целью дальнейшего использования пригодной древесины. При разборке каждый отделяемый элемент должен быть предварительно раскреплен и занимать устойчивое положение.

Металлические конструкции при разборке раскрепляют, а затем разрезают кислородными резаками. Железобетонные строения разбирают в соответствии со схемой сноса, обеспечивающей устойчивость строения в целом. В конструкциях предварительно оголяют арматуру, раскрепляют полученные отдельные блоки, режут арматуру и обламывают блоки. Наибольшая масса такого блока в соответствии с требованиями техники безопасности не должна превышать половины грузоподъемности крана при наибольшем вылете крюка.

Рис.6. Снос строений с помощью экскаваторов, оборудованных

а - ковшом; б - гидравлическим молотом; в - шар-бабой; г - разламывателем; д - гидроножницами.

Последовательность сноса строений принимается обратной последовательности монтажа. Сборные железобетонные конструкции, не поддающиеся поэлементному разделению, разрушают как монолитные. При разработке желательно использовать экскаваторы с различным специальным эффективным навесным оборудованием (рис.6).