Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лекции 4-5. Земляные работы.
План лекций.
1.Основные понятии. Земляные сооружения. Элементы откосов.
2.Грунты и их свойства.
3. Подсчет объемов земляных работ при вертикальной планировке площадки и разработке котлована.
4.Определение объемов земляных масс в котлованах и траншеях. Метод поперечников.
5.Механизация земляных работ.
1.Основные понятия. Земляные сооружения. Элементы откосов выемки и насыпи.
Земляные работы – работы по перемещению, укладке, уплотнению грунта.
Виды земляных сооружений постоянные и временные: выемки (земляные сооружения расположенные ниже дневной поверхности); насыпи ( сооружения расположенные выше дневной поверхности);котлован (временная профильная выемка для возведения подземных частей сооружений);траншея( линейно протяженная профильная выемка с вертикальными или наклонными стенками);карьер(непрофильная выемка, для добычи открытым способом полезных ископаемых и грунта); pезерв (непрофильная линейно протяженная выемка, из который берут грунт для строительства насыпных сооружений);отвал ( непрофильная постоянная или временная насыпь, предназначенная для складирования грунта); кавальер (непрофильная постоянная линейная насыпь грунта вдоль протяженной профильной выемки); шурф(глубокая выемка с малыми размерами в плане).
Для устойчивости земляного сооружения выполняются откосы. Крутизна откосов земляных сооружений характеризуется коэффициентом заложением откосов.
Рис.1 Элементы откосов выемки и насыпи.
Где α – угол откоса; h – глубина выемки или высота насыпи; 1:m – крутизна откоса; m – коэффициент откоса; а - заложение откоса.
Крутизну откосов временных котлованов и траншей назначают с учетом вида грунтов и глубины выемки (табл.1).
Таблица 1
Наибольшая допустимая крутизна откосов траншей и котлованов в непереувлажненных грунтах.
|
Виды грунтов |
Крутизна откоса (отношение его высоты к заложению) при глубине выемки, м, не более |
||
|
1,5 |
3 |
5 |
|
|
Насыпные неуплотненные |
1:0,67 |
1:1 |
1:1,25 |
|
Песчаные и гравийные |
1:0,5 |
1:1 |
1:1 |
|
Супесь |
1:0,25 |
1:0,67 |
1:0,85 |
|
Суглинок |
1:0 |
1:0,5 |
1:0,75 |
|
Глина |
1:0 |
1:0,25 |
1:0,5 |
|
Лессы и лессовидные |
1:1 |
1:0,5 |
1:0,5 |
При глубине выемок > 5 м крутизну откосов определяют из условия их устойчивости. Объемы земляных работ определяют в соответствии с правилами вычисления геометрических фигур. Объемы земляных работ определятся по грунту в состоянии естественной плотности.
Баланс грунтовых масс – отражает рациональное распределение грунта между выемками и насыпями (в виде таблиц и схем с учетом наилучшего использования грунта из профильных выемок для возведения насыпей при минимальных дальностях перемещения грунта) .
2.Грунты и их свойства.
Грунт - горные породы, почвы, техногенные образования, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему.
Грунт скальный - грунт, состоящий из кристаллитов одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи кристаллизационного типа.
Грунт полускальный - грунт, состоящий из одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи цементационного типа.
Грунт дисперсный - грунт, состоящий из отдельных минеральных частиц (зерен) разного размера, слабосвязанных друг с другом; образуется в результате выветривания скальных грунтов с последующей транспортировкой продуктов выветривания водным или золовым путем и их отложения.
Структура грунта- пространственная организация компонентов грунта, характеризующаяся совокупностью морфологических (размер, форма частиц, их количественное соотношение), геометрических (пространственная композиция структурных элементов) и энергетических признаков (тип структурных связей и общая энергия структуры) и определяющаяся составом, количественным соотношением и взаимодействием компонентов грунта.
Текстура грунта- пространственное расположение слагающих грунт элементов (слоистость, трещиноватость и др.).
Грунт глинистый - связный минеральный грунт, обладающий числом пластичности I_p >= 1.
Песок - несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером меньше 2 мм составляет более 50 % (I_p = 0).
Грунт крупнообломочный- несвязный минеральный грунт, в котором масса частиц размером крупнее 2 мм составляет более 50%. Почва - поверхностный плодородный слой дисперсного грунта, образованный под влиянием биогенного и атмосферного факторов.
Грунт набухающий - грунт, который при замачивании водой или другой жидкостью увеличивается в объеме и имеет относительную деформацию набухания (в условиях свободного набухания) - e_sw >= 0,04.
Грунт просадочный - грунт, который под действием внешней нагрузки и собственного веса или только от собственного веса при замачивании водой или другой жидкостью претерпевает вертикальную деформацию (просадку) и имеет относительную деформацию просадки sl ≥ 0,01.
Характеристики физических свойств грунта: влажность, степень влажности, влажность на границе текучести, влажность на границе раскатывания, число пластичности, показатель текучести, плотность грунта, плотность частиц грунта, плотность скелета грунта, пористость, коэффициент пористости, коэффициент фильтрации, сцепление, угол внутреннего трения, коэффициент Пуассона, модуль деформации грунта и др.
Увеличение объема грунта в результате разработки определяется с помощью коэффициента разрыхления. Различают коэффициент первоначального разрыхления (есть объем разрыхленного грунта разделить на объем грунта в естественном состоянии) и коэффициент остаточного разрыхления (есть объем уплотненного грунта разделить на объем грунта в естественном состоянии) .
К подготовительным работам относятся: подготовка территории, геодезическая разбивка, обеспечение водоотвода, прокладка дорог и др.
К вспомогательным работам относятся устройство временных креплений, водоотлив, понижение уровня грунтовых вод, искусственное закрепление слабых грунтов.
3. Подсчет объемов земляных работ при вертикальной планировке площадки и разработке котлована.
3.1 Подсчет объемов земляных работ при вертикальной планировке площадки.
Различают планировку под естественный уклон, под заданную отметку, под нулевой баланс (проектная отметка находится из условия равенства объемов насыпи и выемки).
Различают следующие методы подсчета земляных масс: метод квадратных призм (площадку разбивают на квадраты) и метод треугольных призм (квадраты, далее, разбивают на треугольные призмы).
Расчет объема земляных масс при вертикальной площадке ведется в следующем порядке (рис.3):
Рис.2 К определению черных отметок вершин квадратов.
Где Нкра – заданная красная отметка ; i1,i2 – уклоны вдоль сторон площадки; а1,а2 – расстояния от точки а до заданной вершины квадрата;
При планировке под нулевой баланс и использовании метода треугольных призм средняя планировочная отметка определяется по формуле (3):
Где ∑Н1 – сумма черных отметок, принадлежащих только одному квадрату (вершины квадратных призм в углах площадки), ∑Н2 – сумма черных отметок, принадлежащих только двум квадратам и т.д.; n – количество квадратов.
Если рабочая отметка имеет знак “+”, то это соответствует выемке, знак “-” – насыпи. Проставляем рабочие отметки в левом верхнем углу от вершины со своим знаком, черные – в правом верхнем углу, красные – в правом нижнем углу.
Линия нулевых работ разделила площадку на фигуры объемов грунта насыпи и фигуры выемки. Объем грунта в фигуре есть площадь этой фигуры умноженная на среднюю рабочую отметку фигуры (по абсолютной величине). Средняя рабочая отметка фигуры есть сумма рабочих отметок фигуры разделить на количество вершин фигуры. Суммируем объемы фигур насыпи и отдельно выемки. При планировке под нулевой баланс разность между суммарными объемами насыпи и выемки не должны превышать 5 .
Рис.3 Определение объемов земляных масс методом квадратных призм.
Подсчет объемов земляных масс методом квадратных призм выполняется на практическом занятии.
4.Определение объемов земляных масс в котлованах и траншеях. Метод поперечников.
Объем котлованов (траншей) длиной “а”, огражденных с двух противоположных сторон наклонными стенками и имеющих ширину по дну “b”и по верху “d”определяют по формуле (8):
Объем котлована, имеющего четыре наклонных стенки определяется по формуле (9):
Где “a”и “b” – ширина котлована по низу, “c” и “d” – ширина котлована по верху, “Н” – глубина котлована.
При сложном рельефе и больших размерах выемок используют метод поперечников. Для этого :
Рис.4 Подсчет объема грунта в котловане методом поперечников.
Подсчет объема грунта методом поперечников выполняется на практическом занятии.
Для рационального производства планировочных работ составляют план распределения земляных масс , исключающий повторные перевалы грунта и предусматривающий перевозку грунта из выемки в насыпь кратчайшим путем. Сумма произведений объемов выемок на среднюю дальность возки грунта (расстояние между центрами тяжести выемки и насыпи) должна быть минимальной. Перемещения грунта с участка на участок изображают в виде таблицы – балансовой ведомости земляных масс, а также составляют план перемещения земляных масс в графической форме с указанием объемов перевозимого грунта.
5.Механизация земляных работ.
Земляные работы – комплексно-механизированный процесс. Основными критериями комплексной механизации являются : подбор и увязка между собой строительных машин, при которой обеспечивается максимальная их загрузка и минимальная стоимость работ, обеспечение оптимальной продолжительности строительства и наибольшей производительности труда, максимальный учет условий строительства. Машины выбирают из условия наличия этих машин в подрядной строительной организации, исходя из возможностей их применения, их рабочих параметров. Окончательно выбор варианта механизации производят на основе технико-экономического обоснования варианта производства работ.
Все машины классифицируются на землеройные (экскаватор), землеройно-транспортные (бульдозер, скрепер), машины для уплотнения грунтов (катки),машины для вспомогательных работ.
5.1 Разработка грунта экскаваторами.
Различают одноковшовые и многоковшовые экскаваторы.
Одноковшовые экскаваторы классифицируют по типу подвески к стреле, по назначению, по углу поворота рабочего органа, по типу ходовой части.
Назначение основного рабочего оборудования одноковшовых экскаваторов:
- прямая лопата (q=0,25-3 м3) применяется для разработки пионерных траншей, траншей под фундаменты зданий, котлованов, расположенных выше уровня стоянки экскаватора с погрузкой в транспортные средства;
-обратная лопата (q=0,25-2,5м3) применяется для разработки траншей, котлованов с погрузкой грунта в транспорт или отвал; разработка грунта, расположенного ниже уровня стоянки экскаватора.
Другие типы экскаваторов: драглайн, грейфер, погрузчики и др.
При месячном объеме разрабатываемого грунта до 20 тыс.м3 вместимость ковша экскаватора 0,4-0,65 м3…, свыше 100 тыс.м3 – более 2,5 м3.
Грузоподъемность автосамосвалов зависит от вместимости ковша экскаватора. При q=0,4-0,65 м3 минимальная грузоподъемность автосамосвала составляет 4,5 т, при q=4,6 м3 - порядка 18 т.
Экскаватор разрабатывает грунт с недоборами (4-30 см).
Забой - место работы экскаватора. Высота забоя для экскаваторов с механическим приводом зависит от группы грунта и составляет 4-6 м (прямая лопата), 1,2 – 2 м (обратная лопата) .
Рабочий процесс разработки грунта экскаватором состоит из следующих операций: резание грунта, разгрузка в ковш, транспортировка к месту загрузки, разгрузка, возвращения ковша в забой. Различают лобовой забой (узкий, нормальной ширины, уширенный) и боковой забой. Для экскаватора – прямая лопата ширина забоя при узком лобовом забое В≤ 1,5 Rmax; при лобовом забое нормальной ширины В=(1,5-1,9) Rmax; при уширенном лобовом забое В=(2,1-2,4) Rmax, при боковом забое В= Rmax.
Рис.5 Схема производства работ при лобовом забое нормальной ширины.
Где Rрез - радиус резания ( расстояние от оси вращения экскаватора до зубьев ковша: при врезании его в грунт); Rвыг -радиус выгрузки (расстояние от оси вращения экскаватора до центра тяжести ковша в момент выгрузки грунта); Hвыг - высота выгрузки ( расстояние от уровня стояния экскаватора до нижней части ковша в момент выгрузки грунта); lп – длина передвижки; В – ширина забоя по верху; Rmax – максимальный радиус резания (по техническим параметрам).
5.2 Производство работ бульдозером.
Бульдозером называется навесное оборудование на тракторе, состоящее из отвала с ножами, расположенного впереди трактора, рамы с двумя толкающими брусьями и механизма управления для подъема и опускания отвала. Классифицируются по способу установки отвала, по способу управления рабочим органом. Применяются для производства невысоких насыпей, рытья котлованов, срезки растительного слоя грунта, засыпки траншей и котлованов, планировки площадей, зачистки недоборов.
Цикл работы бульдозера складывается из набора грунта, перемещения, разравнивания, обратного хода.
Способы набора грунта бульдозером : стружкой постоянной толщины, стружкой переменной толщины, клиновой, гребенчатый. Рекомендуемая толщина стружки – 10-25 см, длина пути набора – 6-10 м. Схемы движения бульдозера: челночная, с одним промежуточным складированием и др. Рекомендуемая предельная дальность перемещения грунта – 30-150 м.
Уплотнение грунта зависит от механического состава; связности грунта; начальной плотности и влажности; толщины уплотняемых слоев; числа проходов механизмов по одному месту; способа уплотнения и параметров применяемых машин. Влажность грунта, при которой достигается максимальное уплотнение грунта при минимальных затратах энергии – наз. оптимальной. Оптимальная влажность грунта зависит от типа грунта и составляет 7-30%. Оптимальной влажности соответствует понятие оптимальной плотности.
Различают следующие способы уплотнения насыпных грунтов: укатка, трамбование, вибрирование, комбинированный способ. Применяются прицепные, полуприцепные катки, прицепные виброкатки, самоходные вибрационные катки, электротрамбовки, трамбующие машины.
При подборе уплотняющей машины рекомендуется придерживаться следующих правил:
1.производительность грунтоуплотняющей машины равна суммарной производительности землеройных и транспортных машин;
2. толщина отсыпаемого слоя должна быть не более величин, указанных в технических характеристиках;
3.влажность уплотняемого массива должна быть близка к оптимальной;
4.каждый ход машины перекрывает предыдущий на 10-15 см;
5.движение катка в насыпи по замкнутому кругу – от края насыпи к середине.
Плакат 1.
Плакат2.
Плакат 3.