Грунты и их строительные свойства

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

Плотностью называют массу 1 м3 фунта в естественном состоянии (в плотном теле). Плотность песчаных и глинистых фунтов составляет 1,6... 2,1 т/м3, а скальных неразрьгхленных грунтов —до 3,3 т/м3.

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

Липкость - способность фунта  при определенной влажности прилипать  к поверхности различных предметов. Большая липкость усложняет выфузку фунта 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 фунта увеличиваться в объеме в процессе его разработки. При этом плотность фунта уменьшается. Это явление называется первоначальным разрыхлением фунта и характеризуется коэффициентом разрыхления kр. Этот коэффициент представляет собой отношение объема разрыхленного фунта к объему грунта в естественном состоянии (для песчаных кр — = 1,08... 1,17, суглинистых kр = 1,14... 1,28 и глинистых фунтов Ар =1,24... 1,3).

Уложенный в насыпь разрыхленный фунт под влиянием массы вышележащих  слоев фунта или механического  уплотнения, движения транспорта, смачивания дождем и т. д. уплотняется. Однако фунт не занимает того объема, который он занимал до разработки, сохраняя остаточное разрыхление, показателем которого является коэффициент остаточного  разрыхления фунта ко.Р, значение которого для песчаных фунтов находится в пределах 1,01... 1,025, суглинистых - 1,015... 1,05, глинистых - 1,04... 1,09.

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

Угол естественного откоса характеризуется физическими свойствами фунта, 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 = l/m, где т - коэффициент откоса (рис. 5.1, а, д). Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса.

Удельное сопротивление  резанию зависит как от свойств  и показателей разрабатываемого фунта, так и от конструктивного  исполнения рабочего органа землеройного или землеройно-транспортного оборудования. С учетом этого в строительном производстве фунты по трудности их разработки классифицируют в фуппы (ЕНиР 2-1-1, табл. 1 и 2). Так, для одноковшовых экскаваторов грунты подразделяют на шесть, для многоковшовых экскаваторов и скреперов - на две, для бульдозеров и г рейдеров - на три группы. При разработке фунтов 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.

 

 

 

 

Внеплощадочные  подготовительные работы включают: прокладку подъездных путей к объекту строительства, линий электропередачи и телефонизации, сетей водоснабжения, канализации и ливневого водостока, при необходимости - жилых поселков для строителей и производственной базы строительных и монтажных организаций

Внутриплощадочные подготовительные работы включают: изучение инженерно-геологических свойств грунтов на площадке; создание геодезической разбивочной основы; освобождение площадки для производства на ней строительных работ - расчистку территории, снос строений; планировку территории; отвод поверхностных и грунтовых вод, при необходимости искусственное понижение уровня грунтовых вод; перекладку существующих и прокладку новых инженерных сетей; устройство постоянных и временных дорог; обеспечение строительной площадки электроэнергией (в частности освещением); временное ограждение; обеспечение строительства противопожарным водоснабжением и инвентарем.

Площадку строительства  оборудуют раздевалками-бытовками, столовой, помещениями производителей работ и другого технического персонала, душевыми, санузлами, складами для хранения строительных материалов, инструмента, временными мастерскими, навесами и т. д. Под эти сооружения можно использовать часть сносимых зданий, если они не попадают в габариты возводимого сооружения и, не будут мешать нормальному осуществлению строительных работ. Временные здания на строительной площадке обычно бывают инвентарными блочного или вагонного типа.

В подготовительный период прокладывают линии временного водоснабжения (включая противопожарный  водопровод) и электроснабжения с  подводкой энергии ко всем бытовкам и другим помещениям, а также к  местам установки электрических  механизмов. Помещение начальника строительства  и прорабская должны быть обеспечены телефонной и другими современными средствами связи с персоналом внутри площадки и сторонними организациями.

На строительной площадке должно быть оборудовано место  для временной стоянки строительных машин (землеройных, самоходных кранов, самосвалов), предусмотрена возможность  их ремонта. Площадка должна быть ограждена, иметь закрывающиеся ворота, охрану; объект оборудуют и обозначают соответствующими знаками и надписями.

Геодезическая разбивка строительной площадки и будущих  сооружений на этой площадке является основой геодезического обеспечения  производства земляных и всех последующих  строительных работ и включает в  себя:

-              создание опорной геодезической сети, разбивку площадки на квадраты с закреплением вершин реперами, поверочное нивелирование территории;

-              разбивку зданий и сооружений на местности, привязку зданий к опорной геодезической сети или к существующим соседним зданиям;

-              устройство обноски вокруг здания, закрепление осей. 

 

Необходимые геодезические  измерения выполняют нивелирами,

теодолитами, зенит-приборами, лазерными построителями и электронными тахеометрами.

Нивелир - геодезический прибор для определения относительной высоты точек, переноса отметок от геодезических знаков на строительную площадку, определение поэтажного монтажного горизонта и оценка взаимного положения основных точек на плане этажа

Теодолит — оптический прибор для измерения или закрепления в натуре горизонтальных и вертикальных углов. Широко используется для переноса на этажи здания разбивочных осей с уровня земли.

Зенит-прибор предназначен только для переноса осей строго по вертикали. При возведении многоэтажных зданий и сооружений определение положения базовых элементов на каждом этаже находят от перекрестия основных осей здания. Зенит-прибор предназначен только для проецирования на новый монтажный горизонт с помощью оптического луча прохождения основных осей.

Лазерные построители плоскости, применимы для планировочных работ, для эффективной работы они снабжены компенсатором - устройством, автоматически устанавливающим вращающийся лазерный луч в горизонтальной плоскости. При плохой видимости луча или при работах на больших расстояниях используются специальные датчики, улавливающие луч даже в тех случаях, когда визуально определить его положение невозможно. Датчики с двух сторон снабжены жидкокристаллическими экранами, фиксирующими попадание на них лазерного луча; закрепляются они с помощью кронштейна на обычных нивелирных линейках.

Электронные тахеометры - инструменты, объединяющие в себе дальномер, цифровой теодолит с электронным измерением углов и модуль памяти для сохранения результатов измерений. Они обеспечивают высокую точность угловых и линейных измерений, освобождают от визуального снятия отсчетов, заметно повышают эффективность полевых работ за счет скорости "измерений. Угломерные отсчеты производятся автоматически с помощью специальных датчиков, что положительно сказывается на точности и скорости измерений. Расстояния до 200 м измеряются прибором с точностью в пределах 2...5 мм. 

 

На стадии подготовки площадки к строительству должна быть создана опорная геодезическая разбивочная основа,главное назначение которой - привязать продольные и поперечные оси здания на местности. Эта основа служит геодезическому обеспечению на всех стадиях строительства и после его завершения и позволяет элементарно находить необходимые отметки как в плане, так и по вертикали. Исходными материалами для разбивки служат стройгенплан, рабочие чертежи сооружения и разбивочные чертежи. Геодезическая разбивка земляных сооружений осуществляется по геодезическому плану строительной площадки, составленному в том же масштабе, что и стройгенплан. На плане дана привязка к Государственной триангуляционной сети, а также к существующим зданиям и сооружениям. В соответствии с геодезическим планом определяют положение сооружения на местности, его привязку в горизонтальном и высотном отношениях.  

 

Геодезическую разбивочную  основу для определения положения  объектов строительства в плане  создают преимущественно в виде:

строительной сетки - продольных и поперечных осей, определяющих расположение на местности основных зданий и сооружений и их габаритов. Строительная сетка применима для разбивки значительных строительных площадок при строительстве крупного предприятия с рядом самостоятельных объектов или жилого микрорайона со всеми возводимыми зданиями (включая школу, детский сад, магазины, центральный тепловой пункт и т. д.);

красных линий (или других линий регулирования застройки) -продольных и поперечных осей, определяющих положение на местности и габариты здания; данная разбивочная основа применима для строительства отдельных зданий в городах и поселках, внутри уже сложившейся застройки. Строительную сетку выполняют в виде квадратов и прямоугольников, которые подразделяют на основные и дополнительные. Длина сторон основных фигур сетки 100...200 м, а дополнительных - 20...40 м. 

 

При геодезической  съемке и оформлении на местности  строительной сетки должны быть обеспечены следующие условия:

-                основные здания и сооружения должны оказаться внутри фигур сетки;

-                линии сетки должны проходить параллельно основным осям возводимых зданий и по возможности ближе к ним;

-                должны быть преодолены препятствия, мешающие непосредственным линейным измерениям. 

 

Разбивку строительной сетки на местности начинают с  выноса в натуру исходного направления, для чего используют имеющуюся в  пределах строительной площадки (или  вблизи от нее) геодезическую сеть. Осуществляется привязка к этой Государственной  геодезической сети в горизонтальной плоскости (полярные координаты) и в  высотной (для переноса вертикальных отметок на строительную площадку). Затем на исходных направлениях на всей площадке разбивают строительную сетку и закрепляют ее в местах пересечений знаками (постоянными  и временными). В зависимости от размеров строительной площадки на ней  могут быть постоянные знаки, выполняемые  из забетонированных в грунт обрезков труб, рельсов, других металлических  элементов. Основание знака (низ  или опора) должно располагаться  ниже границы промерзания грунта минимум на 1 м. Такой знак Государственной  триангуляционной сети со своей высотной отметкой для привязки к ней строящихся зданий необходим на каждой крупной  строительной площадке. Кроме постоянных знаков в строительной сетке применяют строительные реперы или временные знаки на пересечениях осей сетки. Назначение этих знаков - перенесение на местность строительной сетки, верхний уровень каждого репера должен быть на уровне планировки для данной точки местности.

Аналогично строительной сетке осуществляют перенос на местность  красных линий застройки. В этом случае постоянных знаков разбивки в  большинстве случаев не требуется, достаточно привязки к уже существующим, ранее построенным зданиям.

В комплекс работ  по расчистке территории входят:

-              пересадка или защита зеленых насаждений;

-              расчистка площадки от ненужных деревьев, кустарника, корчевка пней;

-              снятие плодородного слоя почвы;

-              снос или разборка ненужных строений;

-              отсоединение или перенос с площадки существующих инженерных сетей. 

 

Пересадка зеленых насаждений. Законодательство об охране окружающей среды требует от строителей бережного отношения к природе, сохранения древесной растительности. Ценные деревья и кустарники, мешающие производству строительных работ, выкапывают и пересаживают на новое место или в охранную зону на территории строительной площадки.

Зеленые насаждения, не подлежащие вырубке или пересадке, обносят оградой, а стволы отдельно стоящих деревьев предохраняют от возможных  повреждений защитой отходами пиломатериалов.

Расчистка от ненужных деревьев производится с помощью механических или электрических пил, тракторами. Трактора с трелевочно-корчевальными лебедками или бульдозеры с высоко поднятыми отвалами валят деревья с корнями и корчуют пни. Для корчевки отдельных пней диаметром до 50 см применяют те же трактора с лебедками, бульдозеры, специальные корчеватели-собиратели. Для корчевки пней с сильно развитой корневой системой или находящихся в мерзлых грунтах, допускается применять взрывной способ Кусторезом, являющимся навесным и сменным оборудованием на гусеничном тракторе, расчищают территорию от кустарника. Кусторез имеет раму с отвалами и ножи, с помощью которых срезают кусты и мелкий лес диаметром не более 20 см на уровне земли. Для этой же операции применяют бульдозеры с зубьями-рыхлителями на отвале и корчеватели-собиратели.

Сразу после уборки территории от пней и стволов деревьев выбираются обрывки корней из растительного  слоя параллельными проходками корчевателей. Изъятые корни и остатки от разделки деревьев удаляют с расчищенной  территории для последующего сжигания или вывоза.

Со строительной площадки должны быть убраны валуны. Они  грузятся в транспортные средства, если умещаются в ковше экскаватора, более крупные перемещаются бульдозерами за пределы зоны работ. Валуны могут  быть раздроблены на месте взрывным способом с помощью наружных или  шпуровых зарядов.

Плодородный слой почвы, подлежащий снятию с застраиваемых площадей, срезают и перемещают бульдозерами или автогрейдерами в специально выделенные места, где складируют для последующего использования. Иногда его отвозят на другие площадки для озеленения. При работе с плодородным слоем следует предохранять его от смешивания с нижележащим слоем, от загрязнения, размыва и выветривания. В зимних условиях допускается снимать природный слой лишь при наличии соответствующего обоснования в проекте.