Лекция № 6
Земляные работы в условиях реконструкции
План лекции
1. Особенности производства земляных работ при реконструкции зданий и сооружений
2. Механизированная разработка грунтов в траншеях и котлованах
Литература:
1. Юдина А.Ф. Реконструкция и техническая реставрация зданий и сооружений: учебное пособие для студентов учреждений среднего профессионального образования / А.Ф. Юдина. – 2-е изд., стер. – М.: Издательский центр «Академия», 2012. – 320с.
2.Девятаева Г.В. Технология реконструкции и модернизации зданий: Учебное пособие. – М: ИНФА-М, 2008. – 250с – (Среднее профессиональное образование).
3. Фёдоров В.В. Реконструкция зданий, сооружений и городской застройки: Учебное пособие / В.В.Фёдоров, Н.Н.Фёдорова, Ю.В.Сухарев. – М: ИНФА – М, 2008, -224с, - (Высшее образование).
Особенности производства земляных работ при реконструкции зданий и сооружений
При реконструкции зданий и сооружений имеют место трудности применения существующих машин для производства земляных работ. Они вызваны следующими причинами:
• сжатые условия выполнения работ в цехах с действующим производством и на территории предприятия, на которой размещены здания, сооружения, коммуникации;
• короткие сроки выполнения работ;
• наличие большого количества коммуникаций различного назначения в местах рытья траншей и котлованов;
• отсутствие (в большинстве случаев) мест временного хранения грунта, разработанного в траншеях и котлованах;
• большое количество ограничителей в технологии земляных работ (невозможность применения машин с двигателями внутреннего сгорания на внутрицеховых работах, динамические воздействия на грунт вблизи коммуникаций, применения искусственного водопонижения и прочее);
• рытье котлованов вблизи существующего фундамента на глубину, которая превышает отметку заложения фундаментов;
• необходимость рытья котлованов в насыпанных почвах, содержащих твердые предметы (кирпич, железобетон, куски металла, сцементированный шлак и др.);
• необходимость разборки во многих случаях до начала земляных работ покрытия дорог, площадок, полов;
• обеспечение достаточного уплотнения грунта при обратной засыпке котлованов и траншей, так как вскоре после засыпки укладывают покрытия полов, тротуаров, дорог и прочее;
• относительно большой объем работ, выполняемых вручную из-за ограничений, наличие большого количества коммуникаций, трудность применения средств механизации.
В условиях реконструкции, особенно внутри цехов, устраивают выемки обычно с вертикальными стенками и значительно реже - с откосом (в одну или на две стороны). Разработка глубоких выемок с вертикальными стенками требует устройства креплений. Для крепления стенок выемок в стесненных условиях наиболее часто применяют консольное, распорное, анкерное, консольно-распорное крепления.
Область применения крепления стен выемок в стесненных условиях
| Вид крепления | Материалы и конструкции | Характеристика выемок | Особенность выполнения работ |
| Консольное | Деревянное шпунтовое | Траншеи и котлованы глубиной до 3 м | Механизированная разработка грунта |
| Из двутавровых или трубчатых свай с закидкой из досок | Траншеи и котлованы глубиной до 4-7 м | Механизированная разработка грунта | |
| Из стального шпунта | Траншеи и котлованы глубиной до 6 м | Механизированная разработка грунта, в переувлажненном грунте | |
| Из буронабивных свай или монолитных (сборных) ж/б конструкций | Траншеи и котлованы глубиной до10 м | Механизированная разработка грунта, в переувлажненном грунте | |
| Анкерное | Из стального шпунта | Траншеи и котлованы глубиной до 7,6 м | Механизированная разработка грунта |
| Из буронабивных свай | Траншеи и котлованы глубиной до 7,6 м | Механизированная разработка грунта | |
| С подкосами | Из инвентарных деревянно-металлических элементов | Котлованы глубиной до 4 м, траншеи шириной больше 1,9 м | При обеспечении выполнения последующих работ, внутри котлована |
| Распорное и консольно-распорное | Из инвентарных деревянно-металлических элементов | Траншеи глубиной до 4 м и шириной 0,9-1,0 м | Малые рассредоточенные объемы работ |
| Из стального шпунта с поперечными распорками | Котлованы глубиной до 7-6 м, шириной до 6 м | Рассредоточенные объемы работ в переувлажненном грунте и невозможность устройства анкерных креплений | |
| Из буронабивных свай с поперечными стальными распорками | Котлованы глубиной до 7,6 м, шириной до 6 м | Рассредоточенные объемы работ и невозможность устройства анкерных креплений |
Механизированная разработка грунтов в траншеях и котлованах.
При выполнении земляных работ в условиях реконструкции предприятий осуществляют в основном те же операции, что и при новом строительстве: выемка грунта, зачистка дна, обратная засыпка, уплотнение грунта.
Эти операции выполняют в более сложных условиях, что приводит к снижению производительности машин, увеличение объемов ручного труда, перехода на малогабаритное и более маневренное оборудование.
Технология возведения земляных сооружений предусматривает комплексное выполнение всех операций, включая доведение сооружений до проектных параметров без применения ручного труда. Допускается применение ручного труда только в особо стесненных местах, где невозможно применить средства механизации, а также там, где по правилам техники безопасности проведения работ запрещается применение машин и навесного оборудования.
Для устройства котлованов и траншей в стесненных условиях наиболее часто применяют гидравлические экскаваторы 2-4-й размерной группы с емкостью основного ковша 0,2-1,0 м.
В зависимости от расположения конструкций (фундаментов колонн, шпунтового ограждения и др.) работа экскаваторов с обратной лопатой выполняется продольными или боковыми проходками. При этом автомобили-самосвалы могут размещаться как на уровне стоянки экскаватора, так и на дне выемки при наличии въезда в нее. В ряде случаев из-за близко расположенных конструкций поворот экскаватора на разгрузку осуществляется только при наименьшем радиусе поворота, увеличивающий продолжительность цикла экскаватора.
Для некоторых экскаваторов разработано сменное оборудование для смещения оси копания обратной лопатой, обеспечивающий разработку грунта в стесненных условиях около стен зданий и сооружений или существующих конструкций.
Разработка грунта в котлованах и траншеях глубиной до 6 м выполняется экскаваторами, оборудованными обратной лопатой. При разработке более глубоких котлованов чаще применяют гидравлические экскаваторы с выемкой грунта ярусами.
При наличии вблизи выемки фундаментов, колонн и технологического оборудования, размещенных выше проектной отметки дна намеченной выемки, работы выполняются в два яруса, сначала вынимают грунт одного яруса, затем закрепляют грунт под фундаментами, затем разрабатывают грунт до проектной отметки дна котлована.
В особо стесненных условиях или при невозможности подъезда в рабочую зону экскаваторы с ковшом вместимостью 0,15 - 0,25 м3 могут быть поданы в выемку стреловым или мостовым краном.
Грунт разрабатывают экскаваторами с погрузкой в бадьи для последующей транспортировки краном с краткой зоны.
Экскаваторы-драглайны применяют при разработке грунта в котлованах и траншеях глубиной более 6 м.
Для транспортировки грунта в стесненных условиях внутри действующих цехов, где невозможно применять автомобили-самосвалы, следует использовать малогабаритные погрузчики, а также мостовые краны (для доставки бадьи с грунтом).
Для зачистки и планировки грунта до проектной отметки дна котлованов с малыми размерами в плане и узких траншей в последнее время создано различное оборудование, устройства, которые устанавливают на экскаваторе.
К ним относят: ковш с прямолинейным режущим ребром, планировочная насадка и скребки к ковшам экскаватора; устройство для контроля глубины копания (глубиномер); специальные устройства и автоматические системы, которые обеспечивают прямолинейность движения ковша.
Наиболее эффективное средство, исключающее применение ручных работ при разработке грунта после экскаватора - автоматическое устройство, которое направляет движение ковша экскаватора по прямолинейной траектории.
В стесненных условиях является эффективным применение экскаваторов, оборудованных грейферовими ковшами. Использование грейфера позволяет копать котлованы с вертикальными стенками, а также разрабатывать грунт возле самого шпунта.
Грейферы можно также использовать для обратной засыпки пазух фундаментов.
Грейферное оборудование используют как с жесткой, так и с гибкой подвеской.
Для устройства глубоких траншей и небольших в плане глубоких котлованов с вертикальными стенками в стесненных условиях целесообразно использовать оборудование гидравлического грейфера на напорной штанге. Базовой машиной для такого оборудования является гидравлический экскаватор или кран.
В условиях реконструкции промышленных предприятий для выполнения земляных работ в стесненных условиях применяют погрузчики.
Наиболее распространены следующие схемы:
1. Схема "Погрузчик (выемка и погрузка грунта) - автомобиль-самосвал".
2. Схема "Погрузчик (выемка, транспортировки и погрузки грунта) - автомобиль-самосвал".
3. Схема "Погрузчик - мостовой кран".
4. Схема "Погрузчик - отвал".
Кроме указанных схем одноковшовые погрузчики можно использовать не только для разработки грунта, но и для выполнения различных вспомогательных работ.
Обратная засыпка и уплотнение грунта в стесненных условиях во многих случаях определяется технологической спецификой работ: ограничением фронта работ и особенностями геометрических элементов земляного сооружения, что практически усложняет, а иногда исключает возможность использования обычных машин. Наиболее часто подлежат уплотнению грунты в пазухах фундаментов, трубопроводов, коллекторов, смотровых колодцев, оснований под полы внутри зданий, в сечениях коммуникаций разного рода. Условия выполнения обратной засыпки пазух фундаментов, особенно при сооружении промышленных объектов с развитым подземным хозяйством, отмечается значительным разнообразием.
До начала засыпки траншеи должны быть выполнены следующие работы:
• полностью закончено устройство фундаментов и проверенное их проектное положение;
• выполнена и проверена гидроизоляция фундаментов;
• удалены из траншеи все вспомогательные материалы, оборудование, механизмы;
• составлены акты на скрытые работы и получены разрешения заказчика на обратную засыпку.
При шаге колонн 6 м и более, когда установленные фундаменты не препятствуют движению транспорта, засыпку грунта выполняют из удаленной точки и ведут "на себя".
Работы ведут в два этапа:
1 этап - уплотнение почвы между фундаментами колонн;
2 этап - уплотнение грунта над фундаментом колонн.
Для этого в зависимости от степени краткости условий выполнения работ и от свойств почв используют самоходные катки с гладкими вальцами и кулачными бандажами на них, виброкатки, самодвижущиеся виброплиты, гидромеханические виброуплотнители, электрические самодвижущиеся вибротрамбовки и электротрамбовки.
Предельная ширина пазухи, позволяющей применение малогабаритного бульдозера - 1,4 м. В пазухах шириной от 0,7 до 1,4 м рабочий может работать, а шириной менее 0,7 - доступ рабочего невозможен.
Послойное уплотнение грунта в нижней (наиболее узкой) части пазухи выполняется подвесными вибротрамбующими плитами ПВД-3, СТМ-2 или свайными вибропогружателями на металлических поддонах, которые подвешивают на кране.
В средней (более широкой) части пазухи для разравнивания и уплотнения грунта слоями заданной толщины используют микробульдозеры и малогабаритные катки, которые подают в пазуху краном. По мере расширения пазухи (более 1,4) используют малогабаритный бульдозер.
Очень узкие и короткие места, насыщенные коммуникациями, когда исключена возможность применения средств механизации для послойного уплотнения, следует засыпать песком. Засыпка песком ведут с параллельным обильным поливом водой.