Земляные работы.
Планировка, разработка выемок, возведение насыпей
При строительстве любого здания или сооружения, а также планировке и благоустройстве территорий ведут переработку грунта. Переработка включает следующие основные процессы; разработку грунта, его перемещение, укладку и уплотнение.
Непосредственному выполнению этих процессов в ряде случаев предшествуют или сопутствуют подготовительные и вспомогательные процессы. Подготовительные процессы осуществляют до начала разработки грунта, а вспомогательные - до или в процессе возведения земляных сооружений. Весь этот комплекс процессов называется земляными работами.
В промышленном и гражданском строительстве земляные работы выполняют при устройстве траншей и котлованов, при возведении земляного полотна дорог, а также планировке площадок. Все эти земляные сооружения создают путем образования выемок в грунте или возведения из него насыпей.
Выемки и насыпи могут быть временными и постоянными. Например, траншея для трубопровода является временной выемкой, так как будет засыпана после укладки в нее трубопровода. Котлован же под зданием с подвалом является постоянной выемкой, потому что будет существовать в течение всего времени эксплуатации сооружения. И только незначительная часть по периметру котлована будет засыпана по окончании возведения подземной части здания.
По своему назначению выемки и насыпи могут быть частью вертикальной планировки площадки (планировочные выемки и насыпи) и отдельными выемками и насыпями. Отдельные выемки называют котлованами, если соотношение их длины к ширине не более 10:1, и траншеями, если оно более, этой величины.
Земляные работы характеризуются значительной стоимостью и особенно трудоемкостью.
Так, например, в промышленном строительстве они составляют около 15% стоимости и 18-20% трудоемкости общего объема работ. На земляных работах занято около 10% общей численности рабочих строительства.
Минимальные стоимость и трудоемкость земляных работ могут быть обеспечены, во-первых, при минимальном проектном объеме разрабатываемого грунта и, во-вторых, при такой последовательности выполняемых работ, когда каждый объем грунта, разрабатываемый в проектной выемке, сразу укладывается в предусмотренное для него место в проектной насыпи, что исключает многократную переработку одного и того же объема грунта, в-третьих, при применении наиболее эффективных по стоимости и трудоемкости методов производства земляных работ и их механизации.
При производстве земляных работ все подготовительные, вспомогательные и основные процессы выполняют комплектами машин, каждая из которых предназначена для определенного рабочего процесса или операции (разработка, транспортирование, разравнивание и уплотнение грунта; зачистка дна выемки; планировка откосов и т. д.). В общем случае одна и та же работа может быть сделана с большей или меньшей эффективностью различными комплектами машин. Способ и комплект машин для конкретных производственных условий выбирают на основании технико-экономического анализа и обоснования различных вариантов.
Грунты, их основные свойства и классификация
Грунтами называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры. К ним относят растительный грунт, песок, супесь, гравий, глину, суглинок, торф, плывуны, различные полускальные и скальные грунты.
По крупности минеральных частиц грунта, их взаимной связи и механической прочности грунты делят на пять классов: скальные, полускальные, крупнообломочные, песчаные (несвязные) и глинистые (связные).
К скальным грунтам относятся сцементированные водоустойчивые и практически несжимаемые породы (граниты, песчаники, известняки и т. п.), залегающие обычно в виде сплошных или трещиноватых массивов.
К полускальным грунтам относятся сцементированные породы, способные к уплотнению (мергели, алевролиты, аргиллиты и т. п.) и неводостойкие (гипс, гипсоносные конгломераты).
Крупнообломочные грунты состоят из несцементированных кусков скальных и полускальных пород; обычно содержат более 50% обломков пород размером свыше 2 мм.
Песчаные грунты состоят из несцементированных частиц пород размером 0,05-2 мм; представляют собой, как правило, естественно разрушившиеся и преобразованные в различной степени скальные грунты; не обладают пластичностью.
Глинистые грунты также являются продуктом естественного разрушения и преобразования первичных горных пород, составляющих скальные грунты, но с преобладающим размером частиц менее 0,005 мм.
Основным объектом разработки в строительстве являются глинистые, песчаные, и песчано-глинистые, а также крупнообломочные и полускальные грунты, покрывающие большую часть земной поверхности.
К основным свойствам и показателям грунтов, влияющим на технологию производства, трудоемкость и стоимость земляных работ, относятся: плотность, влажность, прочность, сцепление, кускоеатость, разрыхляемость, угол естественного откоса и размываемость.
Плотностью р называется отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому.этим грунтом объему. Плотность песчаных и глинистых грунтов - 1,5-2 т/м3; полускальных неразрыхленных грунтов – 2-2,5 т/м3, скальных - более 2,5 т/м3.
Влажностью w называется отношение массы воды в порах грунта к массе его твердых частиц (в процентах). Грунты влажностью до 5% считают сухими, свыше 30% - мокрыми, а от 5 до 30% - нормальной влажности.
При значительной влажности глинистых грунтов появляется липкость. Большая липкость грунта усложняет его выгрузку из ковша машины или кузова, условия работы конвейера или передвижение машины.
Прочность грунтов характеризуется их способностью сопротивляться внешним силовым воздействиям.
Сцепление определяется начальным сопротивлением грунта сдвигу и зависит от вида грунта и степени его влажности. Сцепление песчаных грунтов - 0,03-0,05 МПа, глинистых - 0,05-0,ЗМПа, полускальных –
0,3-4 МПа и скальных - более 4 МПа.
Кусковатость разрыхленной массы (гранулометрический состав) характеризуется процентным содержанием различных фракций.
Разрыхляемость -это способность грунта увеличиваться в объеме при разработке вследствие потери связи между частицами. Увеличение объема грунта характеризуется коэффициентами первоначального и остаточного разрыхления. Коэффициент первоначального разрыхления kр представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к его объему в природном состоянии; для песчаных грунтов kр = 1,15-1,2, для глинистых kр = 1,2-1,3, для полускальных и скальных грунтов при взрывании «на встряхивание» kр изменяется от 1,1 до 1,2, а при взрывании «на развал» - от 1,25 до 1.6 (при большой кусковатости до 2).
Коэффициент остаточного разрыхления kрo характеризует остаточное увеличение объема грунта (по сравнению с природным состоянием) после его уплотнения. Значение коэффициента kрo обычно меньше kр на 15-20 %.
Угол естественного откоса характеризуется физическими свойствами грунта, при котором он находится в состоянии предельного равновесия. Величина угла естественного откоса зависит от угла внутреннего трения, силы сцепления и давления вышележащих слоев грунта. При отсутствии сил сцепления предельный угол естественного откоса равен углу внутреннего трения. В соответствии с этим крутизна откосов выемок и насыпей, выражаемая отношением высоты к заложению: 
h/а = 1/т, где т - коэффициент откоса, для постоянных и временных земляных сооружений различна. Крутизна откосов устанавливается СНиПами.
Все грунты группируют и классифицируют по трудности разработки различными землеройными машинами и вручную. Наиболее часто для оценки трудности разработки грунта используют показатель удельного сопротивления резанию (копанию) КF.
Удельное сопротивление копанию (резанию) КF представляет собой отношение касательной составляющей усилия, развиваемого на режущей кромке ковша землеройного и землеройно-транспортного оборудования, к площади поперечного среза грунта (стружки).
Значение Кр зависит как от свойств и показателей разрабатываемого грунта, так и от конструктивного исполнения рабочего органа землеройного и землеройно-транспортного оборудования.
Профессором Н. Г. Домбровским были предложены шесть групп
грунтов: I и II - слабые (мягкие) и плотные грунты (чернозем, лесс, суглинок и т. п.), III и IV - очень плотные (тяжелые суглинки, глины и т. п.) и полускальные грунты (сланцы, алевролиты и т. п.), V и VI - соответственно хорошо и плохо разрыхленные полускальные и скальные грунты. Указанная группировка грунтов по трудности разработки машинами нашла широкое применение в строительстве, на карьерных разработках, в экскаваторо-строении; в измененном виде она положена в основу нормирования и расценок земляных работ в существующих ЕНиР.
Группировка грунтов по трудности разработки в ЕНиР составлена отдельно для немерзлых (I-VI группы) и мерзлых (I-IIIм) грунтов, причем, грунты перечисляются в алфавитном порядке с указанием средних значений плотности. Разрыхленные немерзлые грунты нормируются на одну группу ниже, чем эти же грунты в массиве (неразрыхленном состоянии). К V и VI группам отнесены грунты, кроме пестроцветных моренных глин, разрабатываемые после предварительного разрыхления.
В качестве критерия трудности разработки грунтов различными видами землеройного оборудования часто используют скорость распространения упругих волн в массиве. Так, рядом отечественных заводов-изготовителей и зарубежных фирм по этому критерию устанавливается область применения существующего и перспективного землеройного и землеройно-транспортного оборудования.
Задание:
1. Для какой цели выполняются работы по планировке площадей?
2. Какие механизмы используются для земляных работ?
3. Прикрепить фото (не повторяющее коллегу) земляного сооружения; сопроводить комментарием с пояснением