Файл: Максимов С.Н. Инженерные сооружения (с основами строительного дела) учеб. пособие.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.04.2024
Просмотров: 77
Скачиваний: 1
ческими) и с помощью различных машин и механизмов. Выбор того или иного метода, так же как и механизмов, зависит от целого ряда факторов, среди которых основными являются: объемы и сроки выполнения работ; виды, размеры, состав и компоновка
сооружений; очередность их возведения и др.
Однако одним из самых важных факторов, часто диктующих выбор той или иной схемы производства работ и метода разработ ки и укладки грунта, являются вид грунта, инженерно-геологиче ские и гидрогеологические условия строительства, а также рель еф, обусловливающий возможность организации того или иного транспорта земляных масс.
Из физико-механических свойств, определяющих разрабатываемость грунта, основными являются сопротивление рез-анию и копанию. Эти свойства являются функцией структуры и текстуры грунта, а также его прочности (сопротивления сдвигу).
По сопротивлению резанию и копанию все грунты делятся на восемь категорий:
I — песок, супесь легкая и средняя, суглинок влажный и раз рыхленный;
II — суглинки, гравий мелкий и средний, глина мягкая (легкая), влажная и разрыхленная;
III— суглинки плотные, глины средние и тяжелые, влажные
иразрыхленные, уголь мягкий;
IV — суглинки тяжелые со щебнем и галькой, глины тяжелые и очень тяжелые, влажные, уголь средней крепости, конгломерат слабосцементированный;
V — сланцы средние, глины тяжелые, сухие, мел, гипс и мер гель мягкие;
VI — ракушечник, известняк мягкий, пористый, мел, гипс, мергель и сланцы средней крепости, уголь крепкий;
VII — сланцы, мергель, мел и гипс крепкие, известняк сред ней крепости, песчаник мягкий, мерзлые грунты;
VIII — скальные породы.
Грунты первых трех категорий являются наиболее легко раз рабатываемыми и при копании их землеройными механизмами не требуют никакой предварительной подготовки. Гидравлическая разработка грунтов первых двух категорий тоже вполне возмож на, а для грунтов III категории мало эффективна. Грунты IV и V категорий могут разрабатываться тяжелыми механизмами без предварительного рыхления, тогда как грунты более высоких ка
тегорий нуждаются в предварительном дроблении и рыхлении взрывными работами.
Все земляные работы можно разделить на две основные груп пы: разработку выемок и создание насыпей.
Разработка выемок, так же как и возведение насыпей, про изводится двумя способами: продольным и поперечным. При про дольном способе ведения земляных работ массы грунта транспор тируются вдоль продольной оси сооружения, для чего применяют
30
ся специальные транспортные средства. При поперечном способе грунты перемещаются в направлении, перпендикулярном (или близком к нему) к продольной оси сооружения, обычно тем же землеройным механизмом, который ведет разработку грунта: экс каватором, скрепером и др. При строительстве очень крупных (широких) сооружений поперечным способом приходится приме нять специальные транспортирующие механизмы (транспортеры,
самосвалы и др.).
При разработке выемок продольным способом работы обычноведут ярусами, что позволяет существенно увеличить фронт ра бот, ставить одновременно несколько механизмов и тем повысить эффективность разработки. При поперечном способе разработку можно вести широким фронтом, ставя несколько механизмов, ра ботающих параллельно и одновременно. Разновидностью продоль ного способа разработки выемок является головной способ, при котором работающая машина двигается вдоль оси сооружения по* поверхности земли или по горизонтам, расположенным в кровле слоя. Этим способом разрабатывают траншеи, канавы и другие подобные выемки.
Насыпи применяют при создании линейных сооружений (до рожных насыпей, дамб, плотин и т. п.), при планировке террито рий и отсыпке отвалов.
Наиболее простым способом возведения насыпей являетси поперечный, при котором насыпь возводят из боковых резервов без: применения специальных транспортирующих механизмов. При этом работы можно вести одновременно по всей длине сооруже ния. Однако этот способ применим только для возведения отно сительно небольших и невысоких насыпей неответственного назна чения. При сооружении качественных насыпей, укладываемых из; послойно уплотняемых грунтов, поперечный способ теряет свои преимущества и поэтому применяется редко.
Продольный способ допускает ведение работ на фронте боль шой протяженности и широко применяется в строительной прак тике. При этом способе грунты можно укладывать послойно, слоя ми нужной мощности и с уплотнением каждого слоя.
Разновидностью продольного способа является г о л о в н о й ( пио не р н ы й) способ, при котором насыпь возводится полным поперечным профилем, постепенно продвигаясь вперед. Он при
меняется |
в |
местах |
перехода выемок |
в насыпь, при |
устройстве |
съездов |
на |
крутых |
склонах при необходимости возводить насыпь |
||
с верхних |
отметок. |
К недостаткам |
метода относится |
невозмож |
ность послойного уплотнения насыпей и сжатый фронт работ. Кроме того, способы ведения земляных работ можно разде
лить на следующие три группы: механические, гидравлические и взрывные. При каждом из этих способов применяется целый ряд специальных машин и механизмов как для разработки и рыхле ния, так и для выемки, транспортирования, укладки и уплот нения.
31
Выбор того или иного способа производства работ, наиболее
целесообразных в |
данных условиях, механизмов и их парамет |
ров производится |
при составлении проекта ведения работ. При |
этом для каждой машины должен быть установлен режим, обеспе чивающий использование всех ее возможностей и наибольшую производительность. В соответствии с этим количество машин, участвующих в работе, должно быть минимальным, а мощность каждой машины должна соответствовать заданной производи
тельности.
Земляные работы с разработкой, транспортированием и ук ладкой грунтов с помощью взрывов ведутся как при проходке выемок, так и при создании насыпей. В настоящее время уже осу ществлены подобные работы на нескольких объектах (например, плотина в Медео для защиты г. Алма-Аты от селевых потоков), а в ряде стран обсуждается возможность ведения подобных работ с использованием атомных взрывов. Взрывные работы для разра ботки выемок методом взрыва на выброс или по созданию насы пи используют в тех случаях, когда требуется быстрое проведе ние работ, а трудные дорожные условия (горная местность, забо лоченность) не позволяют применить тяжелые высокопроизводи тельные механизмы. Этот способ используют также при отсутст вии энергетических ресурсов в районе ведения работ. Кроме того, взрывные работы широко применяют для дробления и рыхления пород выше V категории перед разработкой их механическим спо собом.
§ 2. РАЗРАБОТКА ГРУНТА
Разработка грунта, как это отмечалось выше, может вестись механическим способом с помощью землеройных машин и меха низмов, а также методом гидромеханизации.
Механическая разработка
Механическая разработка грунта производится в настоящее время всевозможными землеройными машинами и механизмами, благодаря чему доля ручного труда при этих работах ограничи вается производством зачисток и других мелких работ.
Землеройные машины, применяемые в строительстве, можно разделить на три основные группы: одноковшовые экскаваторы, многоковшовые экскаваторы и скреперы.
По характеру рабочего процесса эти машины можно разде лить на машины прерывного (одноковшовые экскаваторы и скре
перы) и |
непрерывного (многоковшовые экскаваторы) |
действия. |
||
По силовому оборудованию землеройные машины |
делятся на |
|||
машины |
с двигателями |
внутреннего сгорания |
(бензиновые и ди |
|
зельные), |
электрические, |
дизель-электрические, |
паровые. |
32
По ходовому оборудованию экскаваторы всех типов могут быть на гусеничном, пневмоколесном и рельсовом ходу (нормаль ной, узкой или специальной колеи). Некоторые экскаваторы, предназначенные для работы в портах, морских каналах и других подобных условиях, выпускаются смонтированными на баржах, понтонах или других плавсредствах. Скреперы обычно работают на пневмоколесном ходу.
Рис. 7. Экскаватор СЭ-3 с прямой лопатой
В зависимости от конструкции рабочего органа среди экс каваторов различают машины с жесткой или с гибкой подвеской ковша, а по виду рабочего оборудования — универсальные или специальные.
Одноковшовые экскаваторы обычно способны поворачиваться
на 360° вокруг своей вертикальной оси. |
одноковшовых |
||
Основными типами |
рабочего |
оборудования |
|
экскаваторов являются: прямая лопата, обратная |
лопата, драг |
||
лайн и грейфер. |
п р я м о й |
л о п а т о й (рис. |
7) представ |
Э к с к а в а т о р с |
ляет собой машину с жестко подвешенным ковшом, копающим в направлении от себя и способным разрабатывать забой, располо женный выше горизонта своего стояния и уровня грунтовых вод. Он может разрабатывать без предварительного рыхления все грунты, обладающие прочностью ниже V категории. Более проч ные грунты он разрабатывает после рыхления их взрывными ра ботами. Экскаваторы этого типа обычно используются для погруз ки грунта на транспорт.
2 С. Н. Максимов |
33 |
Э к с к а в а т о р с о б р а т н о й л о п а т о й (рис. 8) тоже име ет жестко подвешенный ковш, но копает к себе и способен разра батывать забой, находящийся ниже горизонта своего стояния. Он может разрабатывать все грунты не прочнее V категории, лежа щие как выше, так и ниже уровня воды. Экскаваторы этого типа
Рис. 8. Экскаватор с обратной лопатой
чаще всего применяются для проходки траншей, канав и других
подобных выемок с укладыванием вынутого грунта |
в |
отвал или |
||
на транспорт. |
д р а г л а й н о м |
(рис. 9) |
имеет ковш, |
|
Э к с к а в а т о р с |
||||
подвешенный на тросе |
к специальной |
стреле, — это |
машина с |
гибкой подвеской ковша. Разработка забоя, расположенного ниже горизонта стояния экскаватора, производится путем черпания грунта ковшом, первоначально забрасываемым со стрелы и с пос ледующим подтягиванием его тросом к себе. Драглайны способны разрабатывать все типы грунтов ниже V категории разрабатывае мое™, залегающие как выше, так и ниже уровня воды. Они широ ко применяются в строительстве при разработке выемок с уклад кой грунта в отвалы и с погрузкой его на транспорт.
34
Э к с к а в а т о р |
с |
г р е й ф е р о м |
(рис, 10) применяется при |
||
разработке и перевалках сыпучих грунтов |
(гравия, |
песка и т. п.). |
|||
Ковш подвешивается |
к |
гибкому тросу |
и |
работает |
по принципу |
Рис. 9. Экскаватор с драглайном
захватывания. По сравнению с другими экскаваторы этого типа имеют значительно меньшее распространение.
По своему назначению одноковшовые экскаваторы делятся на: строительные, карьерные, гидротехнические и вскрышные, а также тоннельные.
2* |
35 |
С т р о и т е л ь н ы е экскаваторы, разрабатывающие котлова ны, траншеи, дорожные выемки, легкие мелиоративные и иррига ционные сооружения, применяют обычно прямую и обратную ло паты, драглайн и реже грейфер. Емкость ковша этих экскавато ров обычно не превышает 2 м3. В большинстве своем это экскава торы на гусеничном (при емкостях ковша свыше 0,75 м3) или на
Рис. 11. Шагающий экскаватор ЭШ-10/75 со стрелой длиной 75 м и ков шом емкостью 10 м3
колесном (с меньшим ковшом) |
ходу с бензиновыми или дизель |
ными двигателями. |
представляющие собой более |
К а р ь е р н ы е экскаваторы, |
крупные машины с ковшами емкостью от 2 до 8 м3, применяются при крупных строительных и многих гидротехнических работах, а также при разработке карьеров строительных материалов и дру гих полезных ископаемых. По своему рабочему оборудованию это главным образом прямая лопата и драглайн. Экскаваторы этого типа обычно монтируются на платформах на гусеничном ходу и снабжаются дизель-электрическими или электрическими двигате
лями. |
и в с к р ы ш н ы е экскаваторы при |
|
Г и д р о т е х н и ч е с к и е |
||
меняются при крупном гидротехническом |
строительстве (для про |
|
ходки выемок для каналов, |
разработки |
строительных котлованов |
и т. п.) и при открытой разработке месторождений полезных ис копаемых. По своему рабочему оборудованию это обычно драг лайны с емкостью ковша от 4 до 15—25 м3 при удлиненной (до 75—100 м) стреле. Иногда для этих работ применяют специальные отвально-вскрышные прямые лопаты с емкостью ковша 15—25 м3.
Драглайны данного типа выпускаются обычно |
на |
гусеничном |
(с менее крупными ковшами) или на шагающем |
(рис. |
11) ходу с |
электрическими двигателями. |
|
|
36