Штоль Т.М., Теличенко В.И., Феклин В.И. Технология возведения подземной части зданий и сооружений

Подождите немного. Документ загружается.

4.3. Комплексный технологический процесс 41

4.7. Устройство

тиксотропного

противофильтрационного

экрана

1 — свая.извлекаемая из

грунта; 2 — свая,

погружаемая в грунт; 3 —

противофильтрационный

экран; 4 — трубы для

подачи суспензии,

приваренные к сваям

4.8. Оборудование

для устройства

цементно-грунтовых свай

«Алимак»

а — общий вид установки;

б — схема устройства

скважин; 1 — базовый

трактор; 2 — емкость с

цементом; 3 — рукав для

подачи цемента; 4 — рама

бура; 5 — привод

вращения бура; 6 — бур;

7 — полый вал бура; 8 —

отверстие для подачи

цемента; 9 —

цементно-грунтовая свая

4.9. Виды дренирующих

свай и стен

а — отдельно стоящие

сваи-опоры; б — стена из

дренирующих свай; в —

двухсторонняя

дренирующая стена; г —

односторонняя

дренирующая стена; 1 —

сваи-опоры; 2 —

фильтр-бетон; 3 — дно

котлована; 4 — сваи;

5 — стена

а)

Т~^~т~т-т--т-т-1--1--г~г-|!-т-Т

а)

УГВ^

N /

" ч

одновременно начинают подъем обсад-

ной трубы. Затем бетонируют сваю

обычным бетоном.

При возведении подземной части

зданий и сооружений большие тре-

бования предъявляются откосам и

стенкам выемок. Необходимость их

крепления, а также конструкции

крепления зависят от гидрогеологичес-

ких условий и конструкции под-

земной части возводимого соору-

жения.

Вертикальные стенки в грунтах

естественной влажности при отсутст-

вии грунтовых вод допускаются без

крепления: при глубине выемок в пес-

чаных и крупнообломочных грунтах

не более 1 м, в супесях—1,25 м, в

суглинках и глинах—1,5 м, в особо

плотных грунтах —2 м.

При больших глубинах для предот-

вращения обвалов и оползней стенок

выемок устраивают откосы, пара-

метры которых определяются и рег-

ламентируются СНиПом. Необходи-

мость устройства откосов ведет к зна-

чительному увеличению габаритов

земляного сооружения и соответствен-

но объемов разработки грунта, повы-

шению материальных и трудовых

затрат.

Для уменьшения объемов земля-

ных работ, а также в случаях, когда

разработка выемок с откосами не-

42 Г лава 4. Технология переработки грунта

возможна из-за стесненности площад-

ки или наличия грунтовых вод, устра-

ивают выемки с вертикальными стен-

ками.

Временная крепь может быть вы-

полнена в виде деревянного или ме-

таллического шпунта, металлических,

железобетонных (забивных) или бе-

тонных (буронабивных) свай, между

4.10. Схема

технологического

процесса устройства

дренирующих свай (а)

и стен (б)

1 — дно котлована; 2 —

поверхность земли; 3 —

насос для откачки

грунтовых вод; 4 —

автобетоносмеситель;

5 — экскаватор-кран; 6 —

арматурный каркас; 7 —

грузовой автомобиль; 8 —

экскаватор; 9 — установка

для приготовления

бетонной смеси

которыми устанавливают затяжку из

досок, железобетонных плит или

наносят покрытие из торкрет-бетона,

4.3. Комплексный технологический процесс 43

деревянных щитов с опорными стой-

ками, щитов с распорными рама-

ми и других конструкций.

Шпунтовое крепление представ-

ляет собой сплошную стенку из

металлических или деревянных эле-

ментов, жестко защемленную грунтом.

Наибольшее распространение получил

металлический шпунт с плоским,

корытообразным, Z-образным профи-

лем. С одной стороны поперечного се-

чения шпунт имеет паз, с другой —

гребень. При забивке шпунта гребень

одной шпунтины заходит в паз другой

и в грунте создается сплошная стена,

предохраняющая откосы глубоких

°' котлованов от обрушения. Для заби-

вания шпунта используют дизель-мо-

лоты или вибрационные и виброудар-

ные погружатели. После завершения

работ по устройству подземной части

металлический шпунт извлекают для

последующего использования.

Закрепление откосов глубоких кот-

лованов может производиться при

помощи металлических или железо-

бетонных свай, забитых на расстоя-

нии 0,5—1,5 м друг от друга. По

мере разработки стены выемки закреп-

ляют деревянной дощатой затяжкой.

Доски толщиной 5—7 см вставляют

между сваями и расклинивают грун-

том.

Если глубина выемки 3—4 м,

свайное крепление может работать

конс^ольно, воспринимая боковое дав-

ление за счет заглубления свай

в грунт на глубину 3—5 м.

При большей глубине выемки тре-

буется дополнительное крепление

свай. Оно может быть выполнено с

помощью распорок-расстрелов, упи-

раемых в продольные пояса-обвязки,

устанавливаемые на сваях на рассто-

янии не менее 0,5 м от их верха.

Расстрелы устанавливают через 4—6

м вдоль оси котлована.

В глубоких котлованах (более

10 м) расстрелы могут устанавли-

ваться в несколько ярусов. Расстрелы

изготовляют из металла составного

профиля (двух швеллеров, четырех

уголков) или труб диаметром 30—40

см.

Конструкция расстрела может

быть раздвижная, телескопическая.

Расстрелы обеспечивают достаточ-

ную жесткость и могут быть исполь-

зованы многократно. Однако такой

тип крепления имеет ряд недостатков.

Во-первых, расстрелы располагаются

в пределах контура подземной части

сооружения, что значительно затруд-

няет ее монтаж. Во-вторых, при уве-

личении ширины котлована до 15—

20 м масса расстрелов достигает 2—

3 т, что требует значительного вре-

мени и средств на их установку и

закрепление.

В последнее время для восприня-

тая опрокидывающих моментов, воз-

никающих от действия грунта на

шпунтовые, свайные и другие ограж-

дения выемок, применяют анкерные

устройства (грунтовые анкеры).Анке-

ры устраивают в одном или несколь-

ких уровнях по высоте откоса под

углом к горизонту до 25°.

Основная деталь анкера — растя-

гиваемый элемент (тяга)—выпол-

няется из металла. Анкерную тягу

одним концом крепят к конструкции

стенки, а другим — в грунтовой мас-

сив за пределы возможной призмы

обрушения и закрепляют там с помо-

щью инъецируемого в грунт раствора

(рис. 4. 11). Грунтовой анкер устраи-

вают следующим образом. После раз-

работки котлована до определенной

отметки под углом к горизонту за-

буривают скважину диаметром 20—

30 см и глубиной

8—20

м, часто

применяя при этом обсадные трубы.

Тягу заводят в скважину, после чего

в нее инъецируют раствор, замоноли-

чивая анкер по всей длине или толь-

ко в нижней его части. Когда раствор

затвердеет, анкер натягивают. Грун-

товые анкеры располагают друг от

друга через 3—5 м.

Конструкции анкеров отличаются

материалом, из которого изготовлена

тяга, несущей способностью и спосо-

бом закрепления в грунте. В качестве

тяг применяют также стальные трубы,

44 Глава 4. Технология переработки грунта

металлические рифленые стержни

диаметром 18—40 мм, высокопрочную

проволоку в виде пучков, прядей или

канатов, профилированную сталь. Не-

сущая способность анкера составляет

150—2500 кН, причем наибольшее зна-

чение относится к проволочным тягам.

По способу заделки в грунт разли-

чают трубчатые ненапрягаемые анке-

ры и предварительно напряженные

инъекционные анкеры без уширения

или с уширением.

Рассмотренные виды крепления

откосов выемок требуют значитель-

ного расхода металла. Несмотря на

то,

что 80% свай и шпунта удается

извлечь, значительная их часть остает-

ся непригодной для последующего

использования. Забивка свай и шпун-

та вызывает нежелательные последст-

вия, связанные с шумом и сотря-

сением близрасположенных зданий.

Поэтому более прогрессивными яв-

ляются системы крепления с приме-

нением буронабивных свай или уст-

раиваемые с помощью метода «стена

в грунте», а также метода торкрети-

рования.

Нанесение покрытий на стенки вы-

4.11. Укрепление стенок

котлованов с помощью

грунтовых анкеров

а — схема анкерного

крепления; б —

технологическая

последовательность

установки грунтовых

анкеров; 1 — свая; 2 —

пояс-обвязка; 3 — контур

подземного сооружения;

4 — грунтовой анкер;

5 — здание,

расположенное рядом;

I — бурение скважины с

обсадной трубой; 11 —

установка анкерной тяги и

соединение ее с

наконечником; 111 —

извлечение обсадной

трубы и инъецирование

раствора; IV — натяжение

тяги; V — закрепление тяг

в анкерной головке

емки методом торкретирования осу-

ществляется с помощью цемент-пушки

или шприц-бетон-машины. В этом слу^-.

чае бетонная смесь под высоким

давлением наносится на поверхность

грунта стены котлована. Частицы пер-

вого слоя бетона проникают в грунт,

а последующих слоев — в незатвер-

девшую еще бетонную смесь. При

необходимости можно укладывать ар-

матурную сетку по грунту или между

слоями. В результате получают сплош-

ное монолитное крепление толщиной

до 75 мм. При сооружении глубо-

ких котлованов торкретирование про-

водят ярусами. При значительной тол-

щине покрытия торкрет-бетоном могут

применяться грунтовые анкеры. Ука-

занные системы креплений имеют

еще одно преимущество, основанное

4.4. Средства механизации комплексного технологического процесса производства земляных работ 45

на том, что само крепление входит в

конструкцию подземного сооружения,

образуя его стены.

Стенки траншей и небольших кот-

лованов крепят с помощью дере-

вянных щитов, закрепляемых стойка-

ми,

подкосами, распорками. В послед-

нее время при креплении стенок тран-

шей шириной до 3 м все большее

применение находят инвентарные

крепления, состоящие из отдельных

секций (например, конструкции

ЦНИИОМТП, ВНИИГС и др.). Каж-

дая секция состоит из сборно-разд-

вижных рам и инвентарных щитов

ограждений. Распорные рамы опус-

"'кают- в траншею, после этого между

стенками траншеи и распорных рам

закладывают инвентарные щиты и

раздвигают стойки с помощью вин-

товых распорок до плотного контакта

щитов с грунтом.

4.4. Средства механизации

комплексного

технологического процесса

производства земляных работ

Выполнение комплексного

технологического процесса и состав-

ляющих его простых процессов и опе-

раций по созданию земляного соору-

жения или производства заданного

объема земляных работ связано с вы-

бором и применением землеройно-

транспортной техники.

Механизация является одним из

основных средств современного строи-

тельного производства, обеспечиваю-

щим замену ручного труда машинами

и механизмами, повышение произво-

дительности труда, снижение стои-

мости и трудоемкости строительных

работ. Прогресс в строительстве и,

в частности, в области производства

земляных работ во многом зависит

от совершенствования технических

параметров и технологических воз-

можностей машин. В то же время,

развитие конструктивных и техно-

логических характеристик машин не-

разрывно связано с совершенствова-

нием технологии и организации строи-

тельных процессов, потребностями в

создании современных сооружений и

конструкций.

В зависимости от степени охвата

процессов и операций комплексного

технологического процесса (КТП) тех-

ническими средствами различают

частичную механизацию, комплексную

механизацию и автоматизацию.

Частичная механизация обеспе-

чивает выполнение с помощью машин

лишь отдельных процессов. В этом

случае затраты ручного труда сох-

раняются в значительных размерах.

Такая форма механизации характер-

на, например, при производстве земля-

ных работ на реконструкции зданий,

когда из-за стесненности площадки

многие операции выполняются вруч-

ную;

при выполнении земляных работ

малых объемов при разработке узких

траншей, имеющих профиль перемен-

ной ширины. Сюда можно отнести и

ситуацииi когда составляющие про-

цессы выполняются разрозненным

набором машин, не соответствующих

друг другу техническими и техно-

логическими параметрами.

Комплексная механизация предус-

матривает выполнение машинами всех

процессов, в том числе подготови-

тельных, вспомогательных и основных.

Автоматизация технологических

процессов означает, что в условиях

комплексной механизации, на части

или на всех выполняемых процессах

применяются машины-автоматы, вы-

полняющие не только функции произ-

водственные, но и функции управления

и контроля протекающих процессов.

Когда автоматизация применена час-

тично, комплексный технологический

процесс называют автоматизирован-

ным,

а в случае полной автоматиза-

ции,— автоматическим. В земляных

работах развитие автоматизации

технологических процессов идет по

пути установки на машинах автома-

тических устройств, выполняющих

автоматизированное управление

46 Г лава 4. Технология переработки грунта

отдельными операциями машины.

Основной задачей, стоящей сейчас

перед проектными и конструкторскими

организациями, занятыми в области

производства земляных работ, являет-

ся окончательный переход от частич-

ной и комплексной механизации.

Основное требование комплексной

механизации заключается в том, что

все машины, занятые на выполне-

нии процессов и операций, должны

соответствовать друг другу своими

технико-экономическими и технологи-

ческими параметрами. В этом случае

вводится понятие комплекта (систе-

мы) машин, а весь производствен-

ный процесс называют комплексно-ме-

ханизированным технологическим

процессом производства земляных ра-

бот.

В зависимости от выполняемых

технологических процессов в составе

КТП машины для земляных работ

можно разделить на следующие груп-

пы:

экскаваторы, землеройно-транс-

портные машины, погрузчики, машины

для уплотнения грунта, машины и

оборудование для разработки мерзлых

грунтов, машины и оборудование для

подготовительных работ, машины и

оборудование для бурения скважин,

машины для гидромеханической раз-

работки грунта, машины для транс-

портировки грунта.

Одноковшовые строительные экс-

каваторы (ЭО) относятся к машинам

циклического действия. Главный пара-

метр ЭО — вместимость ковша, м

Основные технологические параметры:

глубина (высота) копания, максима-

льный радиус копания, высота погруз-

ки.

В народном хозяйстве применяют

одноковшовые экскаваторы с вмес-

тимостью ковша до 100 м

. В строи-

тельстве работают экскаваторы вось-

ми размерных групп, имеющие вмес-

тимость ковша 0,15—4,0 м

. Наибо-

льшее распространение находят экс-

каваторы 4- и 5-й групп (вмести-

мость ковша 0,65 и 1 м

). На ряде

моделей устанавливаются устройства,

автоматизирующие отдельные опера-

4.12.

Схемы работы

гидравлических

экскаваторов с

различными видами

рабочего оборудования

а — экскаватор Э0-4121А

с прямой лопатой и

поворотным ковшом; б —

экскаватор Э0-4321 с

обратной лопатой; в —

экскаватор с

оборудованием драглайн;

г — экскаватор Э0-4121А

с грейферным

оборудованием

ции рабочего процесса экскаватора.

С помощью традиционного оборудова-

ния (прямая лопата, обратная ло-

пата, драглайн, грейфер) одноковшо-

вый экскаватор может быть исполь-

4.4. Средства механизации комплексного технологического процесса производства земляных работ 47

зован на механизации следующих

процессов переработки грунта, входя-

щих в состав комплексного техноло-

гического процесса: разработка и ук-

ладка грунта в земляных сооруже-

ниях различных типов; погрузка грун-

та; перемещение грунта в пределах

земляного сооружения.

Большинство одноковшовых строи-

тельных экскаваторов — это универ-

сальные машины, которые могут быть

оснащены различными видами смен-

ного рабочего оборудования. В пос-

ледние годы в связи с широким расп-

ространением гидропривода универса-

льность одноковшового экскаватора

еще более возросла. Современный гид-

равлический экскаватор может быть

оснащен более чем десятью видами

рабочего оборудования, которые зна-

чительно расширяют его технологичес-

кие возможности.

Использование сменного рабочего

оборудования дает возможность ме-

ханизировать такие процессы, как:

зачистка дна выемок; дробление и

удаление негабаритов и валунов;

отделка поверхности откосов земля-

ного сооружения, дна выемок; послой-

ное уплотнение грунта в стеснен-

ных условиях, при устройстве обрат-

ных засыпок; рыхление мерзлого и

трудноразрабатываемого грунта.

На рис. 4.12—4.20 приведены

схемы работы гидравлических экска-

ваторов с различным оборудованием.

Наиболее распространенными ви-

дами рабочего оборудования являют-

ся прямая, обратная лопаты, драглайн

и грейфер (рис. 4.12).

Для погрузки ранее разработанно-

го грунта, снятия верхнего слоя и

для планировочных работ применяют

погрузочное оборудование, показан-

ное на рис. 4.13.

Проведение земляных работ, нап-

ример при разработке траншей под

инженерные коммуникации, часто соп-

ровождается сопутствующими работа-

ми,

связанными с подачей оборудо-

вания, материалов, грузов. В этом

случае используется крановое обору-

дование (рис. 4.14).

Повышению качества, сокращению

ручного труда при выполнении зачис-

тных и планировочных работ способст-

вует использование планировочного

оборудования, в том числе в соче-

тании с телескопической стрелой

(рис. 4.15).

Для разработок выемок различных

очертаний и габаритов могут приме-

няться профильные ковши. На рис.

4.16 изображена схема разработки

траншеи экскаватором, оснащенным

таким ковшом.

Для реализации технологии произ-

водства земляных работ методом

«стена в грунте» служит специаль-

ное штанговое оборудование, изобра-

женное на рис. 4.17.

Расширению области применения

экскаваторов, в том числе при раз-

работке трудноразрабатываемых и

мерзлых грунтов, способствует уста-

новка рыхлительного оборудования:

зуба-рыхлителя (рис. 4.18) и гидро-

молота (рис. 4.19).

Этим же целям служит и зах-

ватно-клещевое оборудование, уста-

навливаемое на гидравлическом экс-

каваторе (рис. 4.20). С помощью

захватно-клещевого устройства мож-

но также захватывать, грузить в тран-

спорт или удалять в сторону крупные

48 Г лава 4. Технология переработки грунта

4.13.

Схема работы

экскаватора ЭО-4121А с

погрузочным

оборудованием при снятии

слоя грунта (а), при по-

грузке грунта с погрузоч-

ным ковшом (б)

4.14. Схема работы

экскаватора с крановым

оборудованием

4.17. Схема работы

экскаватора со штанговым

оборудованием для

выполнения работ методом

«стена в грунте»

° V к

4.4. Средства механизации комплексного технологического процесса производства земляных работ 49

4.15. Схема работы

экскаватора ЭО-3332 с

телескопическим

планировочным

оборудованием

4.16. Технологическая

схема разработки грунта

траншее лобовым забоем

экскаватором ЭО-5015А,

оборудованным

профильным ковшом, с

выгрузкой грунта в отвал

камни, негабариты, встречающиеся на

площадке, где ведутся земляные рабо-

ты.

Применению экскаваторов в усло-

виях реконструкции объектов, работе в

цехах, вблизи стен и фундаментов

служит оборудование для работы в

стесненных условиях, изображенное

на рис. 4.21. Шарнирное сочле-

нение основных элементов рабочего

оборудования как в вертикальной, так

и горизонтальной плоскости позволяет

приспосабливаться к конкретным ус-

ловиям производства работ.

Предполагается, что и в дальней-

шем развитие одноковшовых экскава-

торов будет связано с совершенство-

ванием их технологических характе-

ристик, разработкой рабочих орга-

нов,

позволяющих гибко реагировать

на изменяющиеся условия производст-

ва работ. Это позволит в полной

мере использовать потенциальные воз-

можности гидравлических машин,

представляющих собой пример сов-

ременных манипуляторов.

50 Г лава 4. Технология переработки грунта

Экскаваторы непрерывного дейст-

вия (ЭН) подразделяются на экс-

каваторы продольного, поперечного,

радиального копания. Как средство

комплексной механизации технологи-

ческих процессов производства земля-

ных работ в строительстве наиболь-

шее распространение получили экс-

каваторы продольного копания. К

ним относятся многоковшовые цепные

и роторные траншеекопатели, цепные

скребковые, роторные бесковшовые

(фрезерные), экскаваторы-дреноук-

ладчики, экскаваторы-каналокопате-

ли.

Эти машины менее универсальны,

чем одноковшовые экскаваторы. При-

менение ЭН ограничено типом зем-

ляного сооружения. Обычно это соо-

ружение простой пространственной

формы, глубиной до 4 м с шириной

выемки поверху до 2 м. Значитель-

ное влияние на возможность исполь-

зовать ЭН оказывают стесненность

условий и группа разрабатываемого

грунта. Главный параметр ЭН — глу-

бина копания. Основные технологичес-

кие параметры: ширина разрабаты-

ваемой траншеи поверху и понизу. С

помощью ЭН могут быть механи-

зированы следующие процессы: раз-

работка грунта в земляных сооруже-

ниях типа «траншея», «канал»; наре-

зание щелей в массиве грунта для

взрывных работ при разработке мерз-

лого грунта; отделка дна, откосов,

верха постоянных земляных сооруже-

ний с помощью ЭН поперечного

копания.

На рис. 4.22 показаны схемы

разработки грунта цепным экскава-

тором непрерывного действия ЭТЦ-

252.

На отдельных марках экскаваторов

УЗЕЛ А

4.18. Схема работы экскаватора Э0-3332А с

зубом-рыхлителем

4.19. Схема работы рыхления мерзлых и

экскаватора Э0-3322Б с трудноразрабатываемых

гидромолотом СП-71 для грунтов

непрерывного действия устанавли-

вают автоматические устройства, поз-

воляющие регулировать положение

рабочего органа для создания тран-

шеи с заданным уклоном дна, сог-

ласовывать рабочие скорости движе-

ния машины и рабочего органа.

Датчиком сигнала для выдержива-

ния заданного уклона, для траншей

служит копирная проволока, правиль-

ность положения которой проверяют

нивелиром. Вдоль проволоки переме-

щается щуп, подающий сигнал на

подъем или опускание рамы рабочего

органа экскаватора. В последние годы

в качестве датчиков используют

световые лучи, в частности лазерные.

Предусмотрена возможность смеще-

ния рамы рабочего органа в сторону

от оси экскаватора, что позволяет

производить отрывку траншей вдоль

дорог, заборов, у стен зданий. Ав-

томатизация управления рабочим

процессом экскаваторов непрерыв-

ного действия значительно повышает