Земляные работы. Виды земляных сооружений. Классификация грунтов. Устойчивость земляных сооружений.Подготовительные и вспомогательные работы при возведении земляных сооружений.

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).

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.

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

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.

Производство земляных работ – один из основных подготовительных этапов любого строительства. Перед началом укладки дорожного полотна и монтажом фундамента сооружения выполняется рытье котлована, планировка участка под строительство, разрыхление сложных грунтов, устройство земельных сооружений.

Земляные работы включают подготовительные, вспомогательные и основные работы.

Подготовительные работы: подготовка территории - валка деревьев, корчевка пней, уборка камня, срезка кустарников, снос строений и т. д.; обеспечение водоотвода и осушение территории; геодезическая разбивка и прокладка дорог.

Вспомогательные работы: устройство временных креплений котлованов и траншей, водоотлив, понижение уровня грунтовых вод, искусственное закрепление слабых грунтов.

траншея - выемка, имеющая малую ширину по сравнению с длиной;

шурф - глубокая выемка с малыми размерами в плане;

котлован - выемка большой ширины, мало отличающейся от длины;

насыпь - сооружение из насыпного и уплотненного грунта;

резерв - место разработки грунта вне строительной площадки;

отвал - место отсыпки лишнего грунта;

кавальер - насыпь правильной формы из лишнего грунта.

Земельные сооружения бывают постоянные, временные и вспомогательные, различного размера, сечения и профиля выемок.

а – траншея с прямым поперечным профилем выемки;

б – траншея с трапециевидным поперечным профилем выемки;

в – поперечный профиль постоянной выемки, где

Постоянные земляные сооружения – земельные объекты, которые используются после завершения строительства, например, дороги, каналы и другие.

Вспомогательные земляные сооружения – земельные объекты, которые могут использоваться как во время строительства, так и после его завершения, например, кюветы, дренажные каналы и другие.

Временные земляные сооружения – земельные объекты, которые после завершения строительства ликвидируются (обратно засыпаются землей), например, котлованы, траншеи и другие.

Устойчивостью земляных сооружений называется их способность сохранять проектную форму и размеры и обусловливается равновесием масс под действием внешних и внутренних сил. Устойчивость зависит от угла естественного откоса грунта, который образуется плоскостью откоса с горизонтальной плоскостью поверхности грунта. Величина угла естественного откоса определяется опытным путем.

Крутизна откосов насыпи или выемки характеризуется отношением высоты откоса Н к его заложению или тангенсом угла наклона откоса к горизонту

(рис. 3. 1).

Наибольшая крутизна откосов зависит от высоты насыпи или глубины выемки, характеристики грунтов (угла внутреннего трения, сцепления, влажности) и условии производства работ

В зависимости от вида грунта, ширины и глубины выемок и сроков службы применяются различные типы креплений. Для узких траншей глубиной 2—4 м в сухих грунтах применяются горизонтально-рамное крепление, состоящее из стоек, горизонтальных досок или дощатых (сплошных и несплошных) щитов и распорок, прижимающих доски или щиты к стенкам траншеи. Распорки устанавливают по длине траншеи на расстоянии 1, 5—1, 7 м одна от другой и по высоте через 0, 6— 0, 7 м.

В тех случаях, когда исключается возможность установки распорок (при разработке широких котлованов), применяют анкерные или подкосные крепления.

Для устройства анкерных креплений вдоль стенок котлована забивают стойки на глубину 0, 5—1 м, сверху оттягивают их анкерными тягами в виде двух пластин, прикрепленных к наклонно забитой свае, а за стойками устанавливают щиты или дощатую стенку.

Подкосные крепления состоят из дощатых щитов, устанавливаемых вдоль откосов стоек, которые удерживаются подкосами, и упоров, забиваемых у основания подкосов.

Консольно-распорные крепления характеризуются тем, что стойки (сваи) удерживаются главным образом путем защемления нижней их части, забитой в дно выемки. Наиболее широко применяется крепление из деревянного или стального шпунта. При безраспорном креплении стойки располагаются через определенный шаг, а в шпунтовом их забивают без интервала. В качестве шпунта могут быть использованы стальные профили.

При анкерном креплении стойки в верхней части кроме защемления закрепляются еще и анкерами. В отличие от анкерного крепления при консольно-рас-порном защемлении стойки крепят вверху распорками.

Подвесные крепления имеют горизонтальные элементы, выполняющие роль упорных прогонов, которые подвешивают к опорной раме, укладываемой на поверхности выемки.

Определение объемов земляных работ при планировке площадки и разработке котлованов и траншей.

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:

1. на плане котлована в поперечном направлении проводятся вертикальные секущие плоскости на расстоянии друг от друга, указанном в задании как шаг поперечников и строятся поперечные профили этих сечений с учетом откосов котлованов;

2. подсчитывается площадь поперечников; площадь каждого поперечного сечения котлована представляет собой сумму площадей элементарных фигур, входящих в поперечник;

3. подсчитывается объем грунта между соседними поперечниками как полусумма соседних поперечников умноженная на расстояние между соседними поперечниками (шаг поперечников); окончательно объем грунта в котловане равен сумме объемов грунта между всеми поперечниками и объемов грунта в торцевых поперечниках.

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.