де R – радіус дії одного голкофільтра в м, визначається по формулі проф. І. П. Кусаківа:
, (10.51)
r — приведений радіус групи голкофільтрів у м, який визначається:
, (10.52)
де F— площа котловану, огороджена голкофільтрами.
Пропускна спроможність одного голкофільтра в м3/год визначається з виразу:
, (10.53)
де d — діаметр фільтрової ланки в м.
Кількість голкофільтрів в установці повинна бути не менше:
, (10.54)
Відстань між голкофільтрами не повинна перевищувати:
, (10.55)
де z — периметр огорожі котловану голкофільтрами.
Приклад. Розрахувати голкофільтрову установку для осушення котловану (рис. 10.48) за наступних умов: ґрунт — пісок середньої величини з коефіцієнтом фільтрації Кф = 20 м/діб; рівень грунтових вод нижче за денну поверхню на 1,5 м; глибина котловану — 4,5 м; розміри котловану в плані (по дну) а=10 м, в=10 м; глибина водотривкого шару — 8 м.
Рішення.
Рис. 10.48. Розрахунок голкофільтрової установки
Приймаємо розташування голкофільтрів в один ряд паралельно сторонам котловану на відстані 0,5 м від бровки. Крутизна укосів 1: т = 1:1
Приведений радіус групи голкофільтрів:
Радіус дії одного голкофільтра:
Радіус дії групи голкофільтрів:
Тоді необхідна продуктивність насосної установки:
Пропускна спроможність одного голкофільтра
,
де 0,05 м діаметр фільтрової ланки
Необхідне число голкофільтрів:
Приймаємо установку ЛIV — з продуктивністю 60 м3/год; число голкофільтрів — 28.
Відстань між голкофільтрами:
Контрольні питання.
1. Визначення об’ємів робіт при розробці котлованів і траншей.
2. Підрахунки трудомісткості при ущільненні грунту пневмотрамбовками.
3. Описати технологію виконання земляних робіт бульдозерами, і їх продуктивність.
4. Описати розробку грунту одноківшевими та багатоківшевими екскаваторами з прямою і оборотною лопатою, і підрахувати їх продуктивність.
5. Де застосовуються і як працюють екскаватори, грейфери, драглайни і автогрейдери?
6. Описати технологію розробки грунту скреперами, галузь їх застосування, продуктивність.
7. Розробка грунту гідромеханічним способом.
8. Механізоване ущільнення насипних грунтів, структура ущільнення грунту.
9. Водовідведення, водовідлив і пониження поверхневих вод.
11.Особливості виконання робіт у зимових умовах й основні положення по організації будівництва
11.1. Сезонне промерзання і властивості мерзлих ґрунтів
На значній частині території України ґрунти в зимовий періоди промерзають. При цьому глибина мерзлого шару в більшості районів країн досягає 1–1,5 м. Через 5–15 діб після зниження температури зовнішнього повітря до негативних значень ґрунт переходить у стійкий мерзлий стан і зберігає його ще протягом 15–25 діб після закінчення зимового періоду. Найбільше промерзання ґрунту спостерігається в лютому — березні, у період спаду найбільших морозів.
При виконанні земляних робіт найчастіше розробляють скельні, глинисті, піщані, лесові, гравелисті й рослинні (торф чи ін.) ґрунти.
Промерзаючи, ґрунт перетворюється у тверде тіло. Лід, що утворюється при цьому, виконує функції зв’язувальної речовини, ніби цементує частки ґрунту. Твердість мерзлого ґрунту залежить від його вологості, пористості й температури навколишнього повітря: чим більша вологість, дрібніші пори й нижча температура, тим більше затвердіває ґрунт. Найбільшу твердість при замерзанні набувають глинисті вологоємні ґрунти, які за своєю міцністю наближаються до скельних ґрунтів. Піщані й гравелисті ґрунти, якщо вони залягають вище рівня ґрунтових вод, підвищують свою твердість при замерзанні мало. Твердість скельних ґрунтів зі зниженням температури зовнішнього повітря не збільшується.
Вода, перетворюючись у лід, збільшується в об’ємі. Замерзаючи в порах ґрунту, така вода натискає на його суміжні частки, змушуючи останні зміщатися убік найменшого опору, тобто нагору. Цим явищем пояснюється властивість багатьох зв’язних ґрунтів спучуватися, тобто в умовах сезонного промерзання займати положення, що вище рівня їхнього природного залягання. При відтаванні відбувається зворотне явище — осідання ґрунту.
Спучуванню піддаються, як правило, вологі пилуваті й глинисті ґрунти, зволоженню яких може сприяти капілярне всмоктування ними ґрунтових вод. Однак це явище може спостерігатися й у водонасичених супіщаних і піщаних ґрунтах при наявності підстилаючого водонепроникного шару. Якщо спучування ґрунту пов’язане з присутністю ґрунтових вод, то такі спучування називаються корінними, або глибинними. Верхівкові (поверхневі) спучування є у свою чергу наслідком атмосферних опадів, наявності близько розташованих відкритих водойм зі змінним рівнем води або конденсації в ґрунті водяної пари. Найбільшу небезпеку для споруджень представляють корінні піднімання ґрунту.
Спучування ґрунтів досить небезпечне явище, з яким необхідно боротися й по можливості запобігати. Останнє досягається наступними діями. При наявності високо піднятих ґрунтових вод, рівень яких розташований у безпосередній близькості від вологонасиченого ґрунту, повинен бути забезпечений постійний водовідвід із ділянки будівництва. Захистом від стоку поверхневих вод у котловани, траншеї, ґрунтові кар’єри можуть бути спеціально загороджувальні вали, що влаштовують, відповідне планування (зі зворотним ухилом) території, що прилягає до виїмки, а також пристрій водовідвідних канав з нагірної сторони виїмок. У піщаних і супіщаних ґрунтах, що мають вологість вищу критичної і напластовані водонепроникними нашаруваннями, необхідно влаштовувати дренаж зі скиданням води в зливову каналізаційну мережу. Крім того, при виконанні робіт у зимових умовах основу під будинки й спорудження завжди варто захищати від промерзання ґрунту шляхом влаштування утеплювального одягу (шару).
Небажаним наслідком спучування ґрунтів, що пов’язано з опадами у період весняно-літнього відтавання, є утворення значних деформацій у конструкціях побудованих будинків і споруджень, які у випадку несприятливого збігу обставин можуть призвести до їхнього руйнування.
Глибина сезонного промерзання ґрунту залежить від товщини снігового покриву, рівня ґрунтових вод, теплопровідності й вологості ґрунту, наявності й характеру природного покриву (трава, торф, листя, дорожнє покриття й т.п.), сили й тривалості вітру. При підборі механізмів для розробки земляних робіт глибину промерзання ґрунту визначають, заміряючи її в натурі або на підставі середніх даних спостережень метеорологічних станцій у районі будівництва протягом останніх 15–20 років.
Основними фізико-механічними властивостями мерзлих ґрунтів є: підвищена механічна міцність (у порівнянні з ґрунтами, що перебувають у природному стані), значна абразивність і підвищення електроопору. Міцність мерзлих ґрунтів може досягати 400 кгс/см2, що відповідає міцності бетону В-30 (марки 400).
Під абразивністю варто розуміти здатність ґрунту чинити стираючий вплив на робочі органи машин і механізмів. Ця властивість у першу чергу враховується при розрахунку й конструюванні ріжучих органів мерзлорозробляючих машин. Мерзлий ґрунт погано проводить електричний струм (практично — це діелектрик). При цьому опір ґрунту збільшується зі зниженням температури зовнішнього повітря.
Зі зниженням температури механічна міцність ґрунту, а також питомий опір різанню та копанню різко зростають (у 5–8 разів). У зв’язку з тим, що температура мерзлого ґрунту змінюється по глибині мерзлого шару hпр, змінюються відповідно і характеристики міцності ґрунту: найбільші значення питомого опору копанню перебувають у верхній частині (зовнішній) мерзлого шару, найменші — на межі мерзлого та немерзлого (талого) ґрунту.
Промерзання екскаваторного забою відбувається від покрівлі, укосу та його лобової частини. У зв’язку з цим розроблення мерзлого ґрунту одноківшевими екскаваторами здійснюють за чотирма схемами (напрямком руху ковша): І — уздовж мерзлого шару (якщо різна глибина заглиблення ковша від відкритої поверхні); II — упоперек мерзлого шару в його межах; III — упоперек мерзлого шару, починаючи від немерзлого ґрунту, тобто з підбоєм; IV — під кутом до мерзлого шару в укосі забою.
До запобіжних заходів від промерзання належать: водовідведення, проорювання ділянки плугами в теплу пору року на глибину до 40 см з подальшим спушенням на глибину до 20 см; покриття ділянки шаром дешевого теплоізоляційного матеріалу (тирса, гілки, солома, листя, торф і ін.).
Обов’язковою умовою позитивного ефекту від спушення ґрунту є забезпечення природного стоку атмосферних вод з поверхні утеплюваної ділянки. При глибокому спушенні ґрунту (якщо ведеться розробка в останній місяць зими) і механізованому перелопачуванні ґрунт розробляється на глибину 1,3–1,5 м екскаватором з прямою лопатою. Ґрунт з першої проходки укладають у відвал за межами утеплюваної площі, а з подальших проходок — на місце попередніх. Для заповнення вироблень останньої проходки використовується ґрунт з відвала першої проходки або що розробляється в окремому резерві. Поверхню перелопаченого ґрунту розрівнюють бульдозером. Такий спосіб рекомендується для малозв’язних ґрунтів. При підгортанні (обвалуванні) ґрунт розробляють екскаватором-драглайном шляхом проходки паралельних траншей і укладають його у відвал на утеплювану площу. Підгортання може застосовуватися для незв’язних і малозв’язних, незволожених ґрунтів.
При великій і відкритій поверхні ділянки, яка підлягає розробці в зимових умовах, її утеплюють снігом, для чого встановлюють снігозатримуючі щити (1,5´2,0 м) перпендикулярно напрямку пануючих вітрів на відстані 10–15 висот щита один від одного. Окрім щитів, для затримання снігу може бути перехресне спушення ґрунту розпушувачем, який навішується на трактор.
Товщину утеплюючих|утеплюючих| шарів визначають за формулами:
;
(11.1)
— товщина шару утеплюючих матеріалів, см; h— розрахункова глибина промерзання грунту, см;
— величина зменшення глибини промерзання грунту (см) під впливом снігового покриву; — товщина снігового покриву, см; , — коефіцієнти теплоізоляційних властивостей утеплюючого матеріалу і снігу.
Кут =(αгр , αут| — коефіцієнти температуропровідності ґрунту, що утеплюється, і утеплювача); T— середня температура повітря для розрахункового періоду зими °С;п— число днів з негативною температурою; сп — коефіцієнт, що враховує вплив снігового покриву на глибину промерзання ґрунту: середня товщина шару снігу (см) до 10, до 20, до 25, до 40, а коефіцієнтсп=0,5; 0,4; 0,35; 0,3.
ηупл=1,3 |— коефіцієнт, що враховує ущільнення утеплюючих матеріалів екскаватором і транспортними засобами.
Коефіцієнт температуропровідності ґрунту або утеплювача:
α = l / , (11.2)
де l— теплопровідність мерзлих ґрунтів, Вт/(мК|); с|із| — питома теплоємність ґрунту або утеплювача, Дж/(кгК); γ — щільність ґрунту, кг/м3.
Теплопровідність снігу lсн| залежить від щільності снігового|сніговий| покриву|покривало| і може бути визначена за формулою:
lсн = 0,018 + 0,087 Рсн , (11.3)
де Рсн— щільність снігового|сніговий| покриву|покривало|, т/м3 (табл. 11.3).
Величина зменшення глибини промерзання під впливом снігового|сніговий| покриву:|покривало|
(11.4)
Методи виконання земляних робіт в зимовий період
Таблиця 11.1
Рекомендації по вибору способу виробництва земляних робіт в зимову пору року
Вид розробки
Глибина промерзання, м
Рекомендований спосіб
Виїмки, котловани і траншеї
До 0,1
Розробка екскаваторами-драглайнами, місткістю ковша 0,5–1 м3
Розробка екскаваторами із прямими лопатами, міст-кістю ковша 0,5–1 м3
До 0,25
Спушення розпушувачами і розробка екскаваторами-драглайнами, місткістю ковша 0,5–1 м3
До 0,4
Розробка екскаваторами з прямими лопатами, місткістю ковша більше 1 м3
0,4–0,5
Спушення шар- або клин-молотом, підвішеними на екскаватори або трактори; розробка екскаваторами з прямими лопатами та драглайнами, місткістю ковша 0,5–1 м3. Розробка багатоковшовими екскаваторами із змінним обладнанням і ковшами, обладнаними зубцями в формі кликів
0,6–0,7
Спушення клин-молотом масою 3,5–4,5 т, підвішеним на екскаваторі; розробка ґрунту екскаваторами з прямими лопатами, місткість ковша 0,5–1 м3, і драглайнами, місткістю ковша 1 м3
0,6–1
Спушення вибухом (шпуровий спосіб); розробка екскаваторами з прямими лопатами, місткістю ковша 0,5–1 м3, і драглайнами, місткість ковша 1 м3. Спушення дизель-молотами на екскаваторах, місткістю ковша 0,65 м3, і тракторах С-100; розробка екска-ваторами з прямими лопатами, місткістю ковша 0,65–1 м3, і драглайнами, місткістю ковша 1 м3. При невеликих площах розробки — розмерзання ґрунту місцевими тепляками.
Спушення вибухами і розробка екскаваторами з прямими лопатами, місткістю ковша 0,5–1 м3.
0,1–0,25
Більше 0,6 при рівні грунтових вод на глибину промерзання
Рихлення рихлювачами, переміщення мерзлого грунту бульдозером й розробка талого грунту скреперами.
Рихлення дизель-молотами, розробка екскаваторами і вибухами.
*20 Кизима В. Технологія виконання та проектування земляних робіт в будівництві
Таблиця 11.2
Техніко-економічні|техніко-економічний| показники різних способів виконання земляних робіт в зимову пору року
Способи захисту ґрунтів від промерзання або підготовки мерзлих ґрунтів до розробки
Поверхневі і глибинні електроди
Електричні голки
Електричні тепляки з спіралями розжарення
0,07–0,09
0,16
0,28
12,50–18,00
9,60
10,80
Паропрогрів
Поверхневі парові батареї
Парові голки
0,21
0,16
12,20
9,10
Відтавання водою
Вогняне|вогневий,вогньовий| відтавання
Підривання мілкошпуровим| методом
Механічне руйнування мерзлого ґрунту
Механічне руйнування мерзлого ґрунту
Водяні циркуляційні голки
Спалювання твердого палива під коробами
Газові пальники різних конструкцій
Перфоратори, станки для
буріння
Клин-баба
Трьохклинний мерзлотороспушувач
Клин-баба
Трьохклинний мерзлотороспушувач
Віброклин на тракторі потужністю 58,8–73,5 кВт
Дизель-молот з клином (маса ударної частини 0,6 т)
Дизель-молот с клином (маса ударної частини 1,2 т)
Баровий механізм на тракторі потужністю 58,8–73,5 кВт
Відбійний молоток
Якщо не відомий коефіцієнт теплопровідності ґрунту, то максимальна глибина промерзання ґрунту, не захищеного снігом, для будь-якого періоду зими і будь-якого географічного пункту складе:
|(11.5)
де А — коефіцієнт, що враховує спосіб утеплення ґрунту:
P = z t /1000; (11.6)
z— час охолоджування|охолодження| ґрунту, діб|; t — температура повітря (негативна) за час охолоджування ґрунту, °С.
Значення середньомісячних зимових температур повітря, кількість морозних днів і величину середньої багаторічної висоти снігового покриву слід брати за даними найближчих метеорологічних станцій, а за відсутності таких — по кліматологічному довіднику.
Приклад.|зразок|. Визначити товщину утеплюючого шару з соломи для захисту глинистого ґрунту від промерзання на будівельному майданчику, розташованому в Луганську. Ґрунт передбачається розробляти в лютому.
Рішення:
1. Згідно з дод|. 23 [10] в Луганську, величина снігового|сніговий| покриву|покривало| складає Pсн|= 8 см; середня температура повітря Т— 4°| С|із|; число днів з|із| негативною|заперечний| температурою п — 19,8.
2. Згідно з дод. 24 [10] теплопровідність мерзлої глини l = 2,75 Вт/(м–К); коефіцієнт, що враховує вплив снігового покриву на глибину промерзання грунту Сп = 0,5; коефіцієнт, що враховує ущільнення утеплюючих матеріалів транспортними засобами h ут = 1,3.
Згідно з дод. 26 [10] Кут = 1,6. Товщина утеплюючого шару:
= 28 см.
11.2. Проект виробництва робіт в зимових умовах
Проект виробництва робіт (ПВР) є основним документом, по якому ведеться будівництво. Без розробленого й затвердженого проекту виконання робіт не можуть бути початі ніякі роботи на об’єкті.
Питання, що стосуються організації будівництва й виконання робіт на об’єкті, детально й всебічно проробляються у двох документах: проекті організації будівництва (ПОБ) і проекті виробництва робіт (ПВР), що виконують у строгій відповідності з «Інструкцією про порядок складання й затвердження проектів організації будівництва й проектів виконання робіт» (СН 47–97). Ця інструкція розвиває основні положення розділу ДБН «Організаційно-технічна підготовка до будівництва». Специфіка будівельних робіт, які виконуються у зимових умовах, відображається в спеціальному розділі ПВР.
Для особливо складних і вперше виконуваних у зимовий період робіт може складатися індивідуальний ПВР, що містить детально розроблений проект і проектні рішення з техніки безпеки й методи виконання робіт. У тому й іншому випадку у проекті виконання робіт повинні бути:
1. Календарний графік робіт, які виконуються у зимовий період. Графік повинен охоплювати всі роботи по підготовці будівельного майданчика й об’єкти, що будуються до зими, а також пристрій тимчасових споруджень, інженерних мереж й установок, відповідно до технології зимового виконання робіт.
2. Будівельний генеральний план площадки в масштабі 1:200 або 1:500 із зазначенням на ньому тимчасових споруджень, всіх мереж і комунікацій, складів, місць розміщення матеріалів, а також пристроїв й установок, призначених для обслуговування об’єкта в зимових умовах. При цьому обов’язково уточнюється розташування існуючих колодязів на позамайданчикових і внутрішньомайданчикових мережах водопроводу, каналізації, газо- і теплопостачання й робиться прив’язка їх до надійних орієнтирів.
3. Графіки поставки устаткування й завезення матеріалів, інструмента й пристроїв, а також надходження на об’єкт машин і механізмів, зв’язаних із графіками постачання будівництва всіма видами енергоресурсів (вода, пара, електроенергія й т.п.).
4. Технологічні карти на складні види робіт, прив’язані до конкретних умов даного майданчика на зимовий період, на інші роботи-схеми організації й методи виробництва з описом технологічної послідовності виконання робіт і розрахунком витрат праці й механізмів; якщо буде потреба виготовлення на об’єкті допоміжного інвентаря, нестандартних пристосувань, найпростішого устаткування й т.п. — відповідні робочі креслення.
5. Коротка пояснювальна записка, що містить техніко-економічне обґрунтування ухвалених рішень щодо методів виконання робіт у зимових умовах, розрахунки необхідної кількості енергоресурсів й опис стану кожного об’єкта будівництва до моменту розробки ПВР із метою визначення готовності їх і забезпечення фронту робіт на зимовий період.
При складанні календарного графіка впровадження робіт дуже важливо правильно пов’язати роботу не тільки спеціалізованих будівельних організацій, але й окремих бригад, зайнятих на тому або іншому технологічному процесі (при цьому строки початку робіт повинні погоджуватися зі строками поставки устаткування, машин і механізмів, а також надходженням матеріалів на об’єкт). У зимових умовах виконання робіт має особливо велике значення, тому що будь-яка непогодженість між виконавцями, будь-яке вимушене або непередбачене зволікання пов’язані з різного роду додатковими роботами, які, у свою чергу, збільшують строки будівництва. Для найбільшої наочності й постійного контролю за ходом будівництва складають сіткові графіки. У них шляхом відповідних розрахунків визначаються провідні або так звані розраховані критичні роботи, від виконання яких залежить закінчення всіх робіт на об’єкті.
Проекти виконання робіт на будівництво пускових комплексів, окремих будинків і споруд або видів робіт виконуються за робочими кресленнями на основі рішень, прийнятих у проектах організації будівництва. ПВР складається тією підрядною будівельною організацією, що виконує даний вид (комплекс) робіт, і затверджується головним інженером управління або тресту. До участі в розробці проектів виробництва робіт повинні залучатися безпосередні виконавці: бригадири, майстри, виконавці робіт. Для того, щоб можна було докладно ознайомитися із прийнятими методами провадження робіт, зробити відповідні заявки на пристосування, інвентар, матеріали, засоби малої механізації й т.п., а також підготувати необхідний фронт робіт на зазначений термін, ПВР повинен бути виданий на об’єкт не пізніше, ніж за два місяці до початку робіт.
Зимовим періодом у будівництві вважається пора року між датою настання стійкої середньодобової температури +5°С восени й датою настання такої ж температури навесні. Це пояснюється тим, що вже при температурі зовнішнього повітря +5°С виробництво багатьох видів робіт повинне вестися з дотриманням всіх правил зимового будівництва.
Робоче місце — це простір, у межах якого здійснюється будівельний процес. У межах робочого місця розміщуються машини й механізми для виконання робіт, складуються необхідні матеріали й вироби, де пересуваються робітники, що обслуговують машини й виконують окремі будівельні операції. Від правильної організації робочого місця багато в чому залежить продуктивність праці.
Раціональне складування матеріалів, що дозволяє скоротити втрати робочого часу на їхні додаткові перенесення й перекладки, добре продумане розміщення механізмів і машин у зоні робіт, зручні проходи й проїзди, чітке дотримання правил техніки безпеки — все це сприяє підвищенню продуктивності праці.
Захваткою називається частина зведеного будинку або споруди, на якій у певній технологічній послідовності виконується один будівельний процес або певний цикл робіт. Захваткою може бути секція, температурний блок і т.п. Захватка є робочим місцем однієї спеціалізованої або комплексної бригади, що виконує послідовний цикл робіт.
На рис. 11.1 наводиться поточний метод зведення підземної частини житлового будинку з розбивкою його на захватки. Тут же показана зона складування матеріалів. Пристрій монолітного ростверку здійснюється самохідною установкою на базі козлового крана вантажопідйомністю Q = 5 т.
Рис. 11.1.Зведення підземної частини будівлі методом захваток 1 — козловий кран Q = 5 т; 2 — арматурні каркаси; 3 — залізобетонні вироби; 4 — бадді; 5 — електрощит
11.3. Підготовка будівельного майданчика до виконання робіт нульового циклу в зимовий період
Будівельні майданчики й об’єкти до робіт у зимовий період повинні підготовлятися за планом, який розробляється стосовно до специфіки умов кожної площадки й затверджений головним інженером будівельної організації. У відповідних розділах плану мають бути визначені види й обсяги робіт, строки їхнього виконання й відповідальні виконавці. Всі намічувані роботи повинні бути підкріплені необхідними ресурсами, без чого план стає нереальним. Від правильності складання планів й успішного перетворення їх у життя багато в чому залежать результат роботи будівельної організації в зимових умовах й уведення об’єктів в експлуатацію. При цьому варто пам’ятати, що підготовка до зими повинна проводитися комплексно, охоплюючи всі господарства й служби управління або тресту.
У підготовчий період необхідно виконати наступні роботи:
· відремонтувати й підготувати до зими побутові приміщення для робітників;
· влаштувати водовідвід з території майданчика будівництва, від доріг, а також від тимчасових будинків і споруджень відповідно до рішень, прийнятих у проекті виконання робіт;
· спланувати територію ділянки забудови зі зняттям родючого шару ґрунту й встановити огородження;
· відремонтувати постійні й тимчасові внутрішньомайданчикові й позамайданчикові дороги, снігоприбиральні й снігоочисні машини, пристосування й засоби переміщення вантажів санним шляхом і т.п.;