Земляные работы способы разработки грунта. Стоимость куба земляных работ. Осуществление земляных работ моделей с обратной лопатой

Министерство образования Российской Федерации

Южно-Уральский государственный университет

Кафедра “Технология строительного производства”

С.Б. Коваль, М.В. Молодцов

Технология Возведения Зданий и Сооружений

Курс лекций для заочников

Технология возведения земляных сооружений

Челябинск

Издательство ЮУрГУ

УДК 69.05(075.8) + 69.003.1(075.8)

Коваль С.Б., Молодцов М.В. Технология возведения зданий и сооружений: Курс лекций для заочников. Технология возведения земляных сооружений – Челябинск: Изд. ЮУрГУ, 2003. – 25 с.

Приведены классификации земляных сооружений и требования, предъявляемые к ним. Рассмотрены основные способы разработки грунтов. Описаны последовательности и особенности производства работ закрытым способом буровзрывным способом. Рассмотрены вопросы взаимоувязки работ.

Курс лекций предназначен для студентов архитектурно-строительного факультета вечерней и заочной форм обучения.

Ил. 24, табл. 3.

Одобрено учебно-методической комиссией архитектурно-строительного факультета.

Рецензенты: Кромский Е.И.

© Издательство ЮУрГУ, 2003.

Челябинск 1

Классификация земляных сооружений. 4

Способы разработки грунта. 5

Рис. 3 Схемы расположения сосредоточенных зарядов 10

Взаимоувязка процессов производства земляных работ. 27

Классификация земляных сооружений.

Земляное сооружение – инженерное сооружение, устраиваемое из грунта в грунтовом массиве или возводимое из грунта, уложенного на поверхности земли.

Классификация земляных сооружений осуществляется в зависимости от различных признаков:

по отношению к поверхности земли разделяют

выемки – земляные сооружения созданные в грунтовом массиве ниже поверхности земли;

насыпи – сооружения возводимые из грунта выше поверхности земли;

подземные выработки – возводятся на определенной глубине и закрытые с поверхности земли;

по функциональному назначению :

Почва развивается из отложений частиц ветром. Частицы сильно отсортированы, потому что ветер несет более мелкие частицы. Поскольку вулканический пепел переносится и осаждается ветром, этот способ образования особенно важен для почв вулканического пепла.

Категории родительского материала. Существует три категории родительского материала. Первая категория - изверженный камень. Магний камень - это охлажденная расплавленная лава, которая возникла из-за земли. Существует два типа магматических пород: интрузивные и экструзионные магматические породы. Интрузивные породы - крупные кристаллы, которые медленно охлаждаются внутри земной коры. Примером может служить гранит, который используется как общий строительный материал. Хотя этот тип родительской породы распространен в континентальных Соединенных Штатах, это не распространено на Гавайях.

гидротехнические – плотина, дамба, канал...;

мелиоративные – искусственные пруды, водоподводящие и осушительные каналы...;

дорожные – нижнее строение автомобильных и железных дорог;

промышленного и гражданского назначения – спланированные площадки, котлован, траншея, тоннель, отвал...;

по срокам службы:

Вместо этого наиболее распространенным материнским материалом на Гавайях является экструзивный изверженный камень, который часто ассоциируется с вулканической активностью. Он состоит из небольших кристаллов, которые быстро охлаждались на поверхности Земли. Примером экструзивной изверженной породы является базальт.

Теперь давайте рассмотрим два общих правила почвообразования, которые были заявлены раньше. Поскольку экструзионные материалы, такие как базальт, имеют мелкозернистую структуру, почвы, выветрившиеся из этой родительской породы, имеют тенденцию быть тонко-текстурированными. И поэтому, это причина, почему многие из Гавайских почв тонко-текстурированные.

постоянные – эксплуатация в течении длительного времени;

временные – устраиваются для выполнения последующих строительно-монтажных работ.

Способы разработки грунта.

1) Механический способ заключается в отделении грунта от земляного массива резанием с помощью землеройно-транспортных и землеройных машин без предварительной обработки и рыхления.

2) Гидромеханический способ заключается в разработке грунта с помощью напорной водяной струи гидромониторных установок и/или намыве грунта при устройстве вертикальной планировки и т. д.

3) Взрывной способ заключается в разработка грунта с помощью взрывов предназначен для возведения различных инженерных земляных сооружений.

4) Комбинированный способ заключается в выполнении различныхподготовительных мероприятий с целью улучшения свойств грунта перед его дальнейшей разработкой: рыхление, размораживание, регулирование влажности и т. д.

5)Закрытый способ выполняется при разработках подземных выработок, а также при прокладке инженерных сооружений без разработки грунта. Различают следующие основные методы закрытой проходки: прокалывание, продавливание, горизонтальное бурение, вибропрокалывание, щитовая проходка, штольневая проходка, буровзрывной способ.

Механический способ

Механический способ производства земляных работ позволяет значительно сократить трудоемкость производства работ, улучшить строительные качества грунта и сократить объемы земляных работ. Эти задачи решает целый парк машин и механизмов применяемых в строительстве (рис. 1).

Механическим способом выполняют вертикальную планировку, устройство выемок и насыпей (табл. 1).

Таблица 1

	Вид работ	Механизмы	Технологические особенности производства работ
	Вертикальная планировка площадки	Бульдозер	Разрабатывается грунт I и II групп, и III группы с предварительным рыхлением. Эффективно применять при перемещении грунта до 100 метров. Вначале пионерские виды, такие как мхи и лишайники, колонизируют породы и выделяют кислоты, которые вызывают погодные явления. Микроорганизмы, такие как бактерии и грибы, способствуют образованию почвы через разлагающееся органическое вещество и связывание частиц почвы. Земные черви создают каналы, а также секторы, которые связывают частицы почвы вместе. Животные, как и люди, прямо и косвенно трансформируют почву через свою многочисленную деятельность как в положительном, так и в отрицательном отношении. Кроме того, со временем климат способствует изменениям вдоль поверхности земли и развитию профиля. Топография - это земля земли. Он описывает относительную крутизну склона или плоскостность плоскости. Он также может описывать ориентацию земли по отношению к направлению солнца или может описывать углубления и возвышения земли.
			Разрабатывается грунт I и II групп. Эффективное применение: прицепных -1000 м, самоходных -5000 м.
		Экскаватор прямая лопата	Разрабатываются I, II, III гр. и IV, V, VI с предварительным рыхлением. Эффективно применять с автосамосвалами при дальности отвозки более 1000 м. Высота срезаемого слоя грунта должна обеспечивать полное заполнение ковша за один раз. Топография оказывает непосредственное влияние на водоотведение. Мы можем наблюдать эффект топографии, описывая типичный горный склон. Остаточные почвы, которые образуются вдоль возвышенностей, имеют тенденцию испытывать хороший дренаж. Коллевские почвы, образующиеся вдоль крутых склонов, обычно имеют чрезмерный дренаж. Наконец, аллювиальные почвы, образующиеся на пойменных равнинах, имеют более низкий дренаж. Копайте глубоко в любую почву, и вы увидите, что она сделана из слоев или горизонтов. Объедините горизонты и сформируйте почвенный профиль. Как и в биографии, каждый профиль рассказывает историю о почве. Каждая почва, первоначально образованная из исходного материала: месторождение на поверхности Земли. Материал мог бы быть основой, которая выветрилась на месте или уменьшила материалы, перевозимые наводнениями, движущимися ледниками или дующими ветрами. Со временем солнце, вода, ветер, лед и живые существа помогают превращать или изменять материнский материал в почву.
	Устройство выемок	Экскаватор прямая лопата	Устройство котлованов глубиной до 4 м., более 4 м работа уступами. Объем ковша 0.15…0.65 м 3 по срезке защитного слоя.
		Экскаватор обратная лопата	Устройство траншей и небольших котлованов глубиной до 4 м. Объем ковша около 0.5 м 3 Как почва возраста, она постепенно начинает отличаться от своего родительского материала. Это потому, что почва динамична. Его компоненты - минералы, вода, воздух, органическое вещество и организмы - постоянно меняются. Некоторые перемещаются с места на место в пределах почвы. И некоторые компоненты трансформируются в другие. Почвы отличаются от одной части мира до другой, и даже от одной части заднего двора до другой. Они отличаются тем, где и как они формируются. Со временем пять основных факторов определяют, как образуется почва. Из-за того, как почва развивается, большинство профилей почвы состоит из ряда горизонтов или слоев почвы, уложенных друг на друга, как слои торта. Эти горизонты могут рассказать нам много о том, как формировалась почва и что происходило вокруг почвы в прошлом, подобно дневнику пейзажа.
		Драглайн	Глубокие котлованы до 20 м.
			Устройство узких и глубоких котлованов, колодцев.
		Бульдозер-экскаватор обратная лопата, драглайн.	Небольшие котлованы с перемещением грунта до 100 м, срезаемого слоями по 0.6…0.8 м, с последующей погрузкой в автосамосвалы.
		Многоковшовые экскаваторы.	Устройство траншей глубиной до 3.5 м и шириной до 0.85 м. Траншеи устраиваются только с вертикальными стенками.
	Устройство насыпей, земляного полотна	Бульдозер	Высота насыпи в пределах 1.5м. Грунт берется из бокового резерва в пределах 100 м от насыпи.
			При работе по "эллипсу" высота насыпи составляет порядка 1.5 м при дальности транспортирования 1000 м. По "восьмерке", соответственно, 6 м и 2000 м, а по зигзагообразной схеме 6 м. и продолжительность неограниченна.
			Высота насыпи порядка 1 м, при протяженности до 3000 м. размер захватки 300 м.
		Экскаватор драглайн	Размеры насыпи не ограничены. Обязательно уплотнение грунта.

Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами. Расчет проходок экскаваторов с различным рабочим оборудованием

Большинство одноковшовых строительных экскаваторов - это универсальные машины, которые бывают оснащены различными видами сменного рабочего оборудования. Учитывая зависимость отвида привода рабочего органа экскаваторы различают на канатные и гидравлические. Сегодня наиболее часто используют гидравлические экскаваторы.

Использование сменного рабочего оборудования дает возможность механизировать такие процессы, как: зачистка дна выемок; дробление и удаление негабаритов и валунов; отделка поверхности откосов земляного сооружения, дна выемок; послойное уплотнение грунта в стесненных условиях, при устройстве обратных засыпок; рыхление мерзлого и трудноразрабатываемого грунта.

Строительные экскаваторы выпускают на гусеничном и пневмоколесном ходу. Наиболее распространенными видами рабочего оборудования являются прямая, обратная лопаты, драглайн и грейфер.

Способы разработки грунта одноковшовыми экскаваторами опре­деляют в основном видом применяемого на них сменного рабочего обору­дования. Выбор способа зависит от размеров и объёмов земляных сооруже­ний, свойств грунта͵ наличия грунтовых вод, вечной мерзлоты и др.

При разработке широких котлованов с погрузкой грунта в транс­портные средства (к примеру, при строительстве отстойников, фильтров, ре­зервуаров, аэротенков и т.п.) чаще применяют экскаваторы, оборудованные прямой лопатой. Обратную лопату используют для разработки траншей, не­больших котлованов с погрузкой грунта в транспортные средства или в от­вал. Драглайн применяют для разработки котлованов, траншей и каналов, устройства насыпей из грунта резерва, а грейфер - для разработки глубоких котлованов с вертикальными стенками или подачи грунта при засыпке па­зух.

Пространство, в котором размещается экскаватор и производится выемка грунта͵ называют забоем. Его форма и размеры зависят от рабочих параметров экскаватора и принятой схемы разработки грунта (рис. 4.16).

Экскаватор с прямой лопатой перемеща­ется по дну выемки, копает ʼʼот себяʼʼ снизу вверх с погрузкой разрабатыва­емого грунта на транспортные средства. Наиболее часто применяют экска­ваторы с ковшами вместимостью 0,4 ... 2,5 м 3 . Вместимость ковша выбира­ют исходя из объёмов работ, глубины котлована и характеристик грунта. Стоит сказать, что для наиболее полного заполнения ковша высота забоя должна быть не меньше трехкратной высоты ковша. Экскаваторы с прямой лопатой наи­более эффективно работают в сухих забоях, а в мокрых (при высоком уров­не грунтовых вод) нужно применять водоотвод или водопонижение. Выемку, образованную одним ходом экскаватора, называют проходкой. По характеру разработки грунта проходки бывают лобовыми (торцовыми) и боковы­ми. При лобовой проходке экскаватор движется по оси выемки и разрабаты­вает грунт впереди себя и по обе стороны от оси, а при боковой с одной сто­роны по ходу движения. Характер проходки зависит от глубины и ширины котлована и условий его разработки. Лобовыми проходками разрабатывают выемки на крутых склонах или когда глубина выемки не позволяет загру­жать транспортные средства, расположенные на берме выемки.

Неширокие котлованы (шириной до 1,5R) разрабатывают лобовой проходкой с односторонней погрузкой в транспортные средства (рис. 4.16, а), при ширинœе котлована от 1,5R до 1,9R разработку ведут лобо­вой проходкой с двухсторонней подачей транспортных средств (рис. 4.16, б). Наибольшая ширина лобовой проходки поверху для экскава­тора с прямой лопатой при движении его по прямой определяется по фор­муле

(4.34)

где R 0 - оптимальный радиус резания экскаватора, принимается равным от 0,8 до 0,9 максимального радиуса резания, м; l п - длина рабочей пере­движки экскаватора, принимается 0,75 длины рукояти экскаватора, м.

Котлованы шириной от 1,9R до 2,5R разрабатывают уширенной лобовой проходкой с передвижкой экскаватора по зигзагу (рис.4.16, в), а до 3R - с передвижкой его поперек котлована (рис. 4.16, г), ᴛ.ᴇ. поперечно-торцовой проходкой. Широкие котлованы (более 3,5R) разрабатывают вна­чале лобовой, затем боковыми проходками. Наибольшая ширина проходки при этом равна:

для зигзагообразной

(4.35)

для поперечно-торцовой

(4.36)

для боковой

Рис. 4.16 – Схемы проходок одноковшового экскаватора

а - д – с прямой лопатой, е - м – с обратной лопатой, л – при траншеи, м – работа экскаватора-драглайн

где R c - радиус резания на уровне стоянки; n -количество поперечных пере­движек экскаватора; m - коэффициент откоса; Н - высота забоя.

При глубинœе выемки, превышающей оптимальную вы­соту забоя, грунт разрабатывают по ярусам (уступам) в последовательнос­ти, определяемой профилем выемки.

Разработку грунта экскаваторами с обратной лопатой осуще­ствляют торцовыми или боковыми проходами с перемещением экскаватора по верху забоя ʼʼна себяʼʼ с копанием грунта ниже уровня его стоянки (см. рис.4.16, е - к). Последняя особенность важна в тех случаях, когда грунты ув­лажненные или мокрые. Возможно также вести разработку грунта из под воды. При этом исходя из ширины котлованов разработку грунта осуществляют с прямолинœейной, зигзагообразной лобовой, поперечно-торцевой и боковой проходкой.

Ширина лобовой проходки по верху при односторонней выгрузке грунта составляет:

(4.38)

где R max - наибольший радиус резания, м;

l n - длина рабочей передвижки экскаватора, м; для экскаватора-драглайна принимается равным 1/5 вылета стрелы;

R Т - наибольший радиус выгрузки грунта в транспорт;

b k - ширина транспортных средств или отвала грунта.

При двухсторонней выгрузке грунта͵ м:

(4.39)

Ширина проходки понизу, м:

(4.40)

где m - коэффициент откоса;

Н - высота забоя, м.

Ширина лобовой уширенной зигзагообразной проходки, при 1,7R≤ В ≤3R определяется по формуле:

(4.41)

Ширина лобовой уширенной поперечной проходки, при 3R≤ В ≤3,5R определяется по формуле:

(4.42)

При В ≥ 3.5 - после первой лобовой проходки продолжают дальше разрабатывать одной или несколькими боковыми проходками. Ширина каждой боковой проходки равна, м:

(4.43)

где R n -радиус резания по дну котлована.

Разработанный грунт обычно отсыпают в отвал на бровку и частич­но (излишки, ненужные для обратной засыпки) на транспорт. Ширину про­ходки при погрузке грунта в транспортные средства принимают (1,2 ... 1,3)R, а при отсыпке в отвал - (0,7 ... 0,8)R, так как ограничивает вместимость от­вала. При отрывке траншей разработку грунта рекомендуется начинать со стороны откоса к серединœе траншеи, что снижает сопротивление грунта ре­занию. Траншеи с шириной по дну до 1 м разрабатывают за одну проходку (торцовую) с перемещением экскаватора по оси траншеи.

Экскаваторами-драглайнами , имеющими удлинœенную стрелу и ковш, свободно подвешенный на тросœе, разрабатывают грунт с отсыпкой его в отвал или на транспортные средства при устройстве глубоких котлованов, каналов, траншей. Разработку грунта производят ниже уровня стоянки экс­каватора с работой его ʼʼна себяʼʼ; ковш заполняют в процессе протаскива­ния его по грунту (рис. 4.16, м, л; рис 4.17). Широкие выемки разрабатывают за несколь­ко лобовых проходок или применяют такие технологические приемы, как перемещение по зигзагу или поперечно-торцовую проходку, а также челноч­ный способ работы экскаватора. При устройстве широких котлованов, а так­же насыпей из грунта резерва в ряде случаев применяют боковую проходку, ширина которой составляет около (0,7 ... 0,8)R, а поворот стрелы экскаватора для разгрузки - 180°.

Рис. 4.17 – Схемы работы экскаватора с ʼʼобратной лопатойʼʼ

а - лобовая проходка экскаватора при погрузке грунта в транспорт, подаваемый по дну забоя, б - то же, подаваемый на уровне стоянки экскаватора и во временный отвал, в - боковой проходкой; 1 - экскаватор, 2 - автосамосвал, 3 - направление движения транспорта͵ 4 - отвал

Экскаватором с грейферным ковшом вместимостью 0,3 ... 4 м 3 , свободно подвешенным на тросœе, разрабатывают выемки в радиусе 8 ... 24 м на глубинœе 7 ... 15 м при подъеме грейфера на высоту 6 ... 14 м. Обычно разрабатываются легкие грунты I и II групп, а более тяжелые - при их пред­варительном разрыхлении. Такие экскаваторы применяют для разработки глубоких выемок с вертикальными стенками, к примеру при ус­тройстве опускных колодцев водозабора, заглубленных насосных станций, противофильтрационных завес и т.п.

Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами. Расчет проходок экскаваторов с различным рабочим оборудованием - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами. Расчет проходок экскаваторов с различным рабочим оборудованием" 2014, 2015.