Организация и технология строительных работ

1. Организация и производство работ бульдозерами.

Основной принцип работы бульдозера сводится к следующему. Отвал бульдозера опускают ниже опорной поверхности на 50...200 мм в зависимости от типоразмера машины. При движении машины вперед заглубляют отвал и режут грунт стружкой определенной толщины. После образования перед отвалом призмы грунта его транспортируют на рас­стояние и одновременно подрезают материал. Подрезанием компенсируют потери грунта, высыпающегося из призмы через боковые поверхности отвала в боковые валики. Затем отвал под­нимают, грунт отсыпают в отвал и бульдозер откатывается за­дним ходом в исходное положение. Процесс перемещения грунта называют рабочим ходом, движение машины назад — холостым ходом.

Аналогичным способом засыпают траншеи и погружают грунт в транспорт.

Планировочные работы осуществляют передним ходом с отвалом, приподнятым на величину отсыпаемого слоя, или задним.

Скрепер толкают в задний буфер машины в момент наполне­ния ковша.

У бульдозера-рыхлителя в процессе работы стойка с зубом опущена на определенную глубину. Машина перемещается пере­дним ходом и рыхлит грунт. Рыхлитель выглубляют из грунта, и машина задним ходом откатывается в начальное положение с небольшим смещением в сторону, называемым шагом рыхле­ния

До 40% земляных работ выполняют бульдозеры. Это связано с их преимуществами: маневренность, может разрабатывать любой грунт, может работать как тягач, проходимость, простота использования, надежность, производительность.

Область применения: перемещение грунта после его разработки экскаватором, планировочные работы, подготовка качественной насыпи после подачи грунта автомашинами, может выполнять функции тягача/толкача, функция уплотнителя, может использоваться для подачи грунта в водный объект для перекрытия рек, для заделки промоин в каналах и дамбах, обвалование.

Если изменить угол атаки отвала по горизонтали/вертикали, то может выполнять следующие виды работ: выполнение дорог любого профиля, закапывать траншеи, делать террасы на склонах.

Расстояния перемещения грунта бульдозером до 50м. Максимум 100м при срезке растительного грунта.

Максимальное заложение откосов m=2.5. Грунт разрабатывается на горизонтальной площадке и на спуске, т.к. на подъеме резко возрастает нагрузка на отвал.

Существует 3 схемы передвижения грунта бульдозером:

1. В одну сторону без разворота

2. С разворотом

3. В обе стороны

Производительность бульдозера

П=Q*n*60*1/Kp*Kb*Kn*Ki

Кр – коэффициент использования рабочего времени (0,75-0,8)

Кр – коэффициент потерь грунта при транспортировке

Кi – коэффициент уклона, который зависит от уклона поверхности, затрудняющей или облегчающей работ бульдозера

2. Организация и производство работ скреперами.

Скрепер предназначен для разработки грунта и перемещения его на расстояние 25...300 м, в отдельных случаях — до 500 м.

Скреперы относятся к землеройно-транспортным машинам и выполняют следующие операции: послойную разработку грунта, транспортирование грунта, послойную укладку грунта в насыпь, отвал и т. п.

В исключительных случаях (как вынужденная мера) ими перемещают скальные или мерзлые грунты либо грунты с большой примесью негабаритных для скреперов фракций, загружаемых экскаватором, погрузчиком через бункер, а также зимой при условии, что камни или мерзлые комья не превышают 20 см в поперечнике. В опытном порядке ими разрабатывают мерзлые грунты после их предварительного разрыхления.

Для разработки предварительно разрыхленных, плотных и мерзлых грунтов целесообразно использовать большегрузные скреперы с ковшами объемом 15 м3 и более, имеющие необходимый запас прочности для работы в тяжелых условиях.

Скреперами проводят разработку транспортировку и укладку грунта на заданные позиции. При этом можно доводить уплотнение грунта.

Область применения: разработка выемок, транспортировка грунта на участки с насыпью, вскрышные работы, проведение планировочных работ.

Выполнение операций рабочего цикла. Полный цикл работы скрепера включает резание грунта и наполнение ковша, транспортирование грунта, разгрузку ковша, обратный (порожний) ход.

Ковш следует наполнять при прямолинейном движении скрепера по забою с поперечным уклоном не более 8 % (5°) при опущенном положении ковша и заглубленных ножах, при скорости 2...4 км/ч в зависимости от срезаемой стружки грунта

Различают следующие способы срезания стружки при работе скрепера: стружкой постоянной толщины, стружкой переменного сечения, гребенчатый, клевками.

При работе в широких и длинных забоях наполнение ковша скрепера осуществляют траншейно-гребенчатым и ребристо-шахматным способами. При траншейно-гребенчатом способе разработка забоя производится от края резерва или выемки параллельными полосами постоянной глубины (10..20 см) и одинаковыми по длине. Между полосами первого ряда оставляют полосы несрезанного грунта «гребни», по ширине равные половине ширины ковша. Во втором ряду проходов забирают грунт на полную ширину ковша, срезая гребень и образовывая под ним траншею. Толщина стружки в этом случае в середине ковша 20...40 см, а по краям 10...20 см.

При ребристо-шахматном способе разработка забоя производится от края резерва или выемки параллельными полосами так, чтобы между первыми проходками скрепера оставались полосы несрезанного грунта, по ширине равные половине ширины ковша. Второй ряд проходок разрабатывают, отступая от начала первого ряда на половину длины проходки первого ряда.

В зависимости от характера возводимого сооружения, местных условий, мест разработки и выгрузки грунта применяют следующие схемы движения скрепера: эллиптическую, спиральную, «восьмеркой», по зигзагу, челночно-поперечную и челночно-продольную. Схемы движения скреперов во многом определяют производительность скреперных работ, их стоимость и качество.

При выборе в проекте производства работ схемы движения скреперов учитывают следующие основные требования:

путь движения скрепера должен быть кратчайшим и с наименьшим числом крутых поворотов;

левые и правые повороты желательно чередовать, что способствует равномерному износу частей скрепера;

фронт работ в выемке и насыпи должен быть достаточным для полной загрузки и последующей разгрузки скрепера;

должны быть максимально снижены подъемы в грузовом и порожнем направлениях.

3. Организация и производство работ одноковшовыми экскаваторами.

Преимущества одноковшовых экскаваторов:высокая производительность, проходимость, разработка грунта с различными характеристиками за счет использования большого диапазона емкости ковша. За счет смены навесного оборудования может выполнять иные виды работ (тягач, разрушение зданий, забивка свай, уплотнение грунта).

Основной цикл операций: 1. Разработка грунта и наполнение ковша; 2. Подъем стрелы с ковшом; 3. Разворот к месту выгрузки; 4. Выгрузка грунта; 5. Обратный поворот в исходное положение; 6. Опускание ковша в исходное положение.

Одноковшовыми экскаваторами грунт в забое разрабатывают несколькими проходками.

Продолжительность цикла экскавации — один из основных факторов, влияющих на производительность экскаватора. При этом особое значение имеют операции поворота платформы, занимающие до 60 % продолжительности цикла. Для сокращения времени на выполнение рабочего цикла экскавации можно сформулировать несколько условий:

- ширина проходок должна обеспечивать работу экскаватора при среднем значении углов поворота в пределах 70°;

- глубина (высота) забоев должна быть не менее длины стружки грунта, необходимой для заполнения ковша;

- длина проходок должна обеспечивать наименьшее число вводов экскаватора в забой и выводов из забоя;

- радиус копания должен быть в пределах 0,7 — 0,9 наибольшего радиуса копания для данного типа экскаватора;

- копание грунта производят при полной мощности двигателя;

- по возможности максимально совмещают рабочие операции;

- при разработке грунтов I — III категорий применяют ковши увеличенной вместимости.

Опытные машинисты при работе прямой лопатой обычно совмещают поворот платформы на выгрузку и разгрузку и обратный поворот ее с подъемом и опусканием ковша, при работе драглайном — подъем ковша с поворотом платформы на выгрузку и разгрузку с обратным поворотом ее и опусканием ковша. Следует отметить что, выполняя в минуту вместо трех рабочих циклов четыре, машинисты увеличивают производительность в 1,3 раза.

При разработке котлованов, траншей, устройстве выемок для дорог и каналов транспортирование и укладку грунта в отвал производят одноковшовыми экскаваторами. При разработке крупных котлованов, выемок для дорог и каналов, карьеров и др., когда грунт транспортируют на расстояния, превышающие возможности рабочего оборудования экскаваторов, применяют транспортные машины, которые подбирают с учетом вместимости ковша экскаватора. Зона выполнения работ должна быть подготовлена: выровнена, снят плодородный слой, удалены крупные пни, валуны. Колесный экскаватор должен быть выставлен на выносные опоры. Ведущие колеса экскаватора всегда должны находиться дальше от края откоса, экскаватор следует располагать перпендикулярно бровке. Расстояние от откоса зависит от глубины котлована и типа грунта. Чем больше глубина и менее плотный грунт, тем дальше должен быть расположен экскаватор.

При производстве земляных работ экскаваторами для транспортировки грунта на расстояния, превышающие возможности различных видов рабочего оборудования экскаваторов, используют автосамосвалы (например, при рытье крупных котлованов, выемок для дорог и каналов, на вскрышных работах в карьерах). Затраты на транспортировку грунта автосамосвалами в зависимости от расстояния достигают 60-80 % от общей стоимости земляных работ, производимых с использованием экскаваторов.
Схемы производства работ, в которых экскаватор, разрабатывая грунт, укладывает его в отвал, кавальер или в земляное сооружение, называют бестранспортными.

4Организация и производство работ многоковшовыми экскаваторами.

При работе многоковшовых экскаваторов, процесс разработки, транспортировки укладки происходит непрерывно и одновременно. Эта техника не универсальна. Является узкоспециализированной, ее применение зависит от формы сечений, ширины канала/траншеи по дну, крутизны заложения откосов, а также от способа разработки грунта.

Преимущества многоковшовых экскаваторов: полное использование мощности двигателя, точное выполнение профиля выемки, 100% автоматизация процесса (не требуется дополнительная ручная доработка).

По характеру работы все многоковшовые экскаваторы можно разделить на три группы:

Машины, разрабатывающие выемку определенного размера за один проход (траншейные цепные, роторные, двухроторные, двхфрезерные и шнекороторные, экскаваторы-каналокопатели)(рис 28);

Многопроходные машины, образующие выемку заданных размеров за серию последовательных проходов по одному и тому же месту (цепные мелиоративные экскаваторы на гусеницах и карьерные цепные поперечного черпания с рельсовым ходом)(рис 29);

Многоковшовые роторные строительные и карьерные экскаваторы, работающие позиционно, с образованием выемок любых размеров при работе в транспортные средства(рис 30).

Экскаваторы могут двигаться либо челночно, либо вкруговую. При первом способе рабочий ход совершается только в одном направлении. При втором – оба прохода рабочие, но в конце разрабатываемого участка требуется разворот машины на 180 с переходом через выемку. Для этого используют либо целиковые перемычки, либо переносные мостки через русло.

5. Организация и производство работ для уплотнения грунта.

Уплотнение грунта производят после предварительного разрыхления для подготовки качественных насыпей. Иногда проводят уплотнение естественного грунта, для повышения его прочности и снижения фильтрации. Степень уплотнения грунта определяют по его плотности (г/см3, кг/м3, т/м3). При повышении плотности грунта происходит: увеличение твердости, снижается влагоемкость, увеличивается устойчивость к размыву, а также общая устойчивость.

На степень уплотнения грунтов влияют следующие факторы: начальная влажность, связность грунта, пористость, начальная плотность, вид уплотняющей машины, количество проходов по одному месту, гранулометрический состав грунта, толщина уплотняющего слоя.

Возведение качественной массы включает следующие операции: подвоз грунта на автомашине, разравнивание слоя грунта бульдозером, доувлажнение грунта до оптимальной влажности, механическое уплотнение, после послойного возведения насыпи проводят планировку откосов и гребней.

При увлажнении грунта в процессе увеличения подачи воды сначала происходит уплотнение грунта, затем достижение оптимальной влажности, после этого разуплотнение. Оптимальная влажность: песок 7-10%; супесь 9-15%; суглинок 12-20%; глинистые 20-30%

Уплотнение грунта возрастает после 2-х проходов по 1-му месту и увеличивается до 6-8 проходов, а затем резко снижается и после 10-12 проходов сводится к 0.

При возведении любой качественной насыпи производится следующие операции: подвоз грунта, разравнивание послойно 0,2-0,4м, доувлажнение грунта до оптимальной влажности, уплотнение грунта машинами (в основном катками).

По массе катки бывают легкие (7-10т), средние (10-20т) и тяжелые (>20т).

Существует 2 основных способа уплотнения грунта: механический и естественное уплотнение. Естественное уплотнение требует больших сроков, не зависит от человека (неуправляемый).

При механическом можно добиться необходимой степени уплотнения и равномерности, надежности, простота технологии, большой диапазон экономичности.

Основные показатели уплотнения: степень уплотнения, толщина слоя, равномерность уплотнения, количество проходов.

Катки:

Решетчатые катки применяются на гравиелистых и мерзлых грунтах. Наиболее универсальным является пневматический. Кулачковый – на тяжелых грунтах. Гладкие применяются на малосвязных и легких грунтах.

Катки не могут использоваться при большой засоренности участка камнями, пнями и т.д., большом уклоне (>1,5), если влажность почвы оптимальны, при работе в стесненных условиях.

Уплотнение грунта машинами динамического действия.

Эффект уплотнения достигается за счет удара о землю. Эффективность зависит от массы плиты (1,5-3т), высоты подъема, механических свойств грунта, толщина слоя уплотнения (до 0,8м), количества ударов по одному месту, площади плиты.

Производительность 30-50м3/час.

Уплотнение грунта машинами вибрационного действия.

1. ручные пневматические трамбовки массой 12-75кг могут уплотнить слой 0,3м и, в зависимости от типа грунта, производительность может составить 1,5-12м3/час

2. вибро-трамбовки, виброплиты, установленные на колесую/гусеничную платформу позволяют уплотнять до 0,2-0,6м.

3. виброкатки прицепные до 0,4-1,2м.

При вибрации разрушаются все цементирующие связи и частицы грунта заполняют все поры.

Эффективность вибрации зависит от площади воздействия, вида грунта, частоты вибрации, влажности, продолжительности, связности грунта.

Для уплотнения грунта на большую глубину применяются вибраторы.

Выбор оборудования для уплотнения грунта происходит с учетом: минимальных размеров/площади/формы уплотняемых поверхностей; объем работ; интенсивность уплотнения; сроки работ; виды и свойства грунтов; технических характеристик уплотняющей техники; технико-экономических показателей.

6. Виды земляных сооружений. Способы производства земляных работ.

Все земляные сооружения делят на выемки и насыпи. Выемки – сооружения, расположенные ниже поврехности, насыпи – сооружения, возводимые отсыпкой грунта выше дневной поверхности. Сооружение из грунта, располагаемые частично в выемке, частично в насыпи, относят к полувыемкам или полунасыпям. В зависимости от назначения выемки делят на профильные, являющиеся частью сооружения, и непрофильные (карьеры, резервы). Такж земляные сооружения делят на постоянные и временные.

Насыпи: профильные (возводимые в соответствии с заданными размерами в плане и по высоте с уплотнением грунта так, чтобы они имели необходимую прочность, водонепроницаемость) и непрофильные (складирование неиспользуемого грунта, отвалы, кавальеры).

Котлован – временная профильная выемка для возведения искусственного сооружения ниже поверхности земли.

Траншея – линейно протяженный котлован с вертикальными/наклонными стенками для укладки трубопроводов, дрен, кабелей, ленточных фундаментов.

Карьер – сосредоточенная выемка, в которой открытым способом добываются полезные ископаемые и грунт для насыпных сооружений.

Резерв – лин. протяж. выемка с запасом грунта, который берут для возведения лин. протяж. насыпных сооружений.

Отвал – непрофильная насыпь, место складируемого неиспользуемого или непригодного грунта (временный/промежуточный – для временного складирования грунта, используемого в дальнейшем для насыпей и засыпок).

Кавальер – непрофильная лин.прот.насыпь неиспользуемого грунта вдоль линейной профильной выемки (канала, дороги).

Кювет – лин.прот.профильная выемка в виде канавы для сбора и отвода воды от линейного сооружения (обычно вдоль дороги).

Для водохозяйственного строительства наиболее характерны следующие земляные сооружения: русла открытых каналов в выемках, полувыемках, полунасыпях и насыпях, траншеи под трубопроводы и горизонтальный дренаж, котлованы под различные сооружения, земляные насыпные плотины дамбы.

Особый вид земляных работ – планировочные, для выравнивания поверхности поля и придания заданного уклона.

4 способа производства земляных работ: механический, гидравлический, взрывной, ручной.

Кроме того широко распространены комбинированные приемы с различным сочетанием способов.

Выбор способа работ зависит от: физических свойств грунта, размеров и форм выемок и насыпей, мощности средств механизации, наличия или отсутствия воды или трудности ее подвода на место работ, трудоемкости, объема работ, энергоемкости на единицу объема работ, наличия или отсутствия источников энергии, сроков производства работ. При возможности использования всех способов требуется экономическое сравнение.

В гидромелиоративном строит-ве большую часть земляных работ выполняют с помощбю механических средств.

При проивзодстве зем.работ выполняют 3 основные операции: разработку, транспортировку и укладку грунта. Кроме того производят подготовительные работы на площади будущего сооружения (валка и сводка леса, срезка кустарника и т.д.).

Ведущий процесс при зем.работах – разработка грунта, производимая в основном землеройными и землеройно-транспортными машинами. Тип машин определяется видом грунтов, их состоянием и размерами сооружений.

В последние годы уменьшается удельный вес работ, выполняемых одноковшовыми экскаваторами, вследствие использования более экономичных землеройно-транспортных средств и специализированных машин непрерывного действия.