Распределение немерзлых грунтов на группы в зависимости от трудности их разработки механизированным способом

Параметры и классификация грунтов

Классификация и основные строительные свойства грунтов

Виды земляных сооружений

При строительстве зданий и сооружений выполняются различные виды земляных работ: планировка площадки, рыхление твердых или мерзлых грунтов, заглубление фундаментов, обратная засыпка, устройство постоянных, временных и вспомогательных сооружений. На рис.1, а, б, в - поперечные профили выемок; г, д - сечения подземных выработок; е, ж - профили насыпи; з, и - обратная засыпка.

Постоянными называют земляные сооружения, которые после строительства эксплуатируются: каналы, дороги и т.п. Временные сооружения после производства работ ликвидируются: котлованы под фундаменты, траншеи под трубопроводы и т.д. Кюветы, водоотводные канавы и т.п. являются вспомогательными земляными сооружениями.

Временные выемки шириной до 3 м и длиной, значительно превышающей ширину, называются траншеями. Выемку, длина которой не превышает десятикратной ширины, называют котлованом. Котлованы и траншеи имеют дно и боковые стенки или откосы. Временные выемки под транспортные магистрали, шахты, штольни и т.п. земляные сооружения, закрытые с поверхности, называются подземными выработками. После устройства подземных сооружений и частей зданий грунт укладывают в пространство между боковой поверхностью сооружения и откосом котлована. Такую работу называют обратной засыпкой "пазух".

Рис.1. Виды земляных сооружений:

1 - бровка откоса; 2 - откос; 3 - берма; 4 - основание откоса; 5 - дно выемки; 6 - банкет; 7 - нагорная канава

/ - поперечные профили выемок: а - траншея прямого профиля; б - котлован (траншея) трапецеидальной формы; в - профиль постоянной выемки;

// - сечения подземных выработок: г - круглой; д - прямоугольной;

III - профили насыпи: е - временной; ж - постоянной;

IV- обратная засыпка: з - пазух котлована; и - траншеи;

По трудоемкости выполнения земляные работы составляют до 20% всей трудоемкости возведения здания, поэтому земляные работы всегда стремились механизировать. В настоящее время до 97 % объемов земляных работ в строительстве комплексно механизированы, однако при мелких рассредоточенных объемах работ, устройстве фундаментов в стесненных условиях, зачистке дна и откосов котлованов, устройстве дренажных канав в гористой местности еще применяется ручной труд. Поэтому основная задача при выполнении земляных работ - полностью исключить ручной труд.

По своему строению грунты можно разделить на сцементированные (или скальные) и несцементированные.

Скальные грунты состоят из каменных горных пород, с трудом поддающихся разработке взрыванием или дроблением клиньями, отбойными молотками и т.п. Скелет несцементированных грунтов обычно состоит из песчаных, пылеватых и глинистых частиц, в зависимости от содержания которых грунты называются: песок, супесь (супесок), суглинок, глина (табл. 1).

В зависимости от содержания глинистых частиц глину называют тощей или жирной, в зависимости от трудоемкости разработки - легкой или тяжелой. Особо трудоемкая для разработки глина называется ломовой.

Таблица 1

Примечание. Прочерк означает, что параметр не нормируется.

К основным свойствам грунтов, влияющим на технологию и трудоемкость их разработки, относятся плотность, влажность, сцепление, разрыхляемость, угол естественного откоса, удельное сопротивление резанию, водоудерживающая способность.

Плотностью называется масса 1 мгрунта в естественном состоянии (в плотном теле). Плотность несцементированных грунтов 1,2...2,1 , скальных - до 3,3 .

Влажность характеризуется степенью насыщения грунта водой и определяется отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта, выражается в процентах. При влажности более 30 % грунты считаются мокрыми, а при влажности до 5 % - сухими. Чем выше влажность грунта, тем выше трудоемкость его разработки. Исключение составляет глина - сухую глину разрабатывать труднее. Однако при значительной влажности у глинистых грунтов появляется липкость, которая усложняет их разработку.

Сцепление - сопротивление грунта сдвигу. Сила сцепления для песчаных грунтов составляет 3... 50 кПа, для глинистых - 5...200 кПа.

От плотности и силы сцепления между частицами грунта в основном зависит производительность землеройных машин. Классификация основных видов грунтов по трудоемкости их разработки в зависимости от конструктивных особенностей используемых землеройных машин и свойств грунта приведена в табл. 2.

Таблица 2

Наименование и характеристика грунтов	Средняя плотность в естественном залегании,				Разработка грунта			Рыхление грунта бульдозерами- рыхлителями
			экскаваторами
		одноковшовыми	траншейными цепными	траншейными роторными	скреперами	бульдозерами	грейдерами
Глина:
жирная мягкая без примесей		II	II	II	II	II	II	-
жирная мягкая с примесью щебня, гравия, гальки или строительного мусора свыше 10% по объему		III	-	III	II	II	-	-
тяжелая ломовая сланцевая, твердая карбонная	1950... 2150	IV	-	IV	-	III	-	-
Грунт растительного слоя:
без корней и примесей		I	I	I	I	I	I	-
с корнями кустарника и деревьев		I	II	II	I	II	-	-
Песок		I	II	II	II	II	II	-
Скальные грунты, предварительно разрыхленные	-	VI	-	-	-	-	-	VII
Суглинок:
легкий и лессовидный с примесью щебня, гальки или строительного мусора до 10 % по объему		I	II	II	I	I	I	-
тяжелый без примесей и с примесью щебня, гравия, гальки или строительного мусора до 10 % по объему		II	-	II	II	II	-	II
то же, с примесью свыше 10% по объему		III	-	IV	-	II	-	-
Супесь:
без примесей, а также с примесью гравия, гальки, щебня или строительного мусора до 10 % по объему		I	II	II	II	II	II	-
с примесью свыше 10 % по объему		I	-	II	II	II	-	-
Строительный мусор рыхлый и слежавшийся		II	-	-	-	II	-	-
Торф:
с корнями толщиной до 30 мм	850+1100	I	I	I	I	I	-	-
то же, более 30 мм	900+1200	II	-	-	-	II	-	-
Чернозем и каштановый грунт:
мягкий		I	I	I	I	I	I	-
отвердевший		II	II	II	II	II	III	-

При разработке грунтов вручную их делят на семь групп. Как при механизированной, так и при ручной разработке в состав первой группы входят легко разрабатываемые грунты, а последней - самые трудно разрабатываемые.

Грунт при разработке разрыхляется и увеличивается в объеме. Это явление, называемое первоначальным разрыхлением грунта, характеризуется коэффициентом первоначального рыхления К, который представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к объему грунта в естественном состоянии. Уложенный в насыпь разрыхленный грунт уплотняется под влиянием массы вышележащих слоев грунта или механического уплотнения, движения транспорта, смачивания дождем и т.д.

Однако грунт длительное время не занимает того объема, который он занимал до разработки, сохраняя остаточное разрыхление, показателем которого является коэффициент остаточного разрыхления грунта К.

Степень первоначального и остаточного разрыхления грунтов приведена в табл. 3. Для обеспечения устойчивости земляных сооружений их возводят с откосами, крутизна которых характеризуется отношением высоты к заложению (рис.2):

,

где:

т - коэффициент заложения.

Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса б, при котором грунт находится в состоянии предельного равновесия.

Рис.2. Крутизна откоса

Таблица 3