Рис. 4.3. Основные элементы насыпи:
1 – подошва насыпи; 2 – основание откоса; 3 – откос; 4 – бровка откоса
выемки (подошвы насыпи), называется основанием откоса. Линия, образованная пересечением плоскости откоса и поверхностью земли (верхней плоскостью насыпи) – бровкой откоса. Для снижения нагрузки на основание откоса (увеличения его устойчивости) в откосе устраивают горизонтальную ступеньку, называемую бермой (рис. 4.4, 4.5). Поверхностные воды отводятся от земляных сооружений с помощью водоотводных (у насыпи) и нагорных (у выемки) канав.
Рис. 4.4. Поперечное сечение глубокой постоянной выемки:
1 – дно выемки; 2 – основание откоса; 3 – откос; 4 – бровка откоса; 5(6) – кавальер;
7 – банкет; 8 – нагорная канава; 9 - берма
Рис. 4.5. Поперечное сечение высокой насыпи:
1 – подошва насыпи; 2 – основание откоса; 3 – откос;
4 – бровка откоса; 5 – берма; 6 –водоотводная канава
От попадания воды в выемку он защищается также банкетом – невысоким земляным валиком, отсыпаемым вдоль бровки выемки.
Земляные работы представляют собой комплекс процессов основных (разработка грунта, его перемещение и укладка), подготовительных и вспомогательных. Подготовительные процессы, осуществляемые до начала разработки грунта (устройство водоотвода, понижение уровня грунтовых вод, искусственное закрепление слабых грунтов) рассмотрено ранее. Вспомогательные процессы осуществляются либо до либо в процессе возведения земляных сооружений.
В частности к вспомогательным работам относится устройство временных креплений котлованов и траншей. Как правило, крепление производят при ведении работ в стесненных условия или при наличии грунтовых вод или в других сложных гидрогеологических условиях. Необходимость крепления устанавливается проектом. Устройство креплений вертикальных стенок траншей и котлованов требует значительных затрат ручного туда, поэтому крепления производят только в том случае, когда это экономически целесообразно или когда не представляется возможным устройство безопасных откосов.
В зависимости от вида грунта, ширины и глубины выемок и сроков службы применяют различные типы креплений. Для узких траншей глубиной 2-4 м в сухих грунтах используют горизонтально-рамное крепление (рис. 4.6).
Стойки устанавливают по длине траншеи на расстоянии 1,5-1,7 м одна от другой, а распорки – через 0,6-0,7 м по высоте.
Рис. 4.6. Временное крепление вертикальных стенок выемок:
а - анкерное; б – подкосное; в – горизонтально-рамное;
г – консольное.
1 – стойка; 2 – распорка; 3 – щиты (сплошные или разреженные);
4 – анкер; 5 – стяжка; 6 – подкос
В тех случаях, когда исключается возможность установки распорок (например, при разработке широких котлованов, или необходимости ведения в траншеях работ, которым помешают распорки, например, укладка труб), применяют анкерные, подкосные или консольные крепления, а также различные их сочетания (консольно-анкерные, консольно-подкосные).
Крепление вертикальных стенок траншей глубиной до 3 м должно быть, как правило, инвентарным (сборные щиты, объединенные со стойками, металлические распорки, в том числе телескопические, объемные переставные блоки и т.д.).
Разработка траншей с вертикальными стенками без временного крепления разрешается нормами при отсутствии грунтовых вод в грунтах естественной влажности при глубине траншеи не более 1 м в песчаных и гравелистых грунтах, не более 1,25 м – в супесях, не более 1,5 м –- в глинах, не более 2 м – в особо плотных нескальных грунтах. Разработка таких же траншей роторными или траншейными экскаваторами в связных грунтах (суглинки, глины) без временного крепления допускается на глубину до 3 м.
Выемки, разрабатываемые в сложных гидрогеологических условиях (сыпучие и неустойчивые грунты, сильный приток грунтовых вод и т. д.), крепят сплошным шпунтовым ограждением, которое забивается по периметру выемки до начала разработки грунта. В качестве шпунта используют деревянные пластины (доски, брусья) или стальной прокат специального профиля. Поверху шпунт может распираться отдельными распорками или распорной рамой, если позволяет геометрия выемки и условия производства работ в нем.
В строительном комплексе более 30% рабочих занято выполнением земляных работ, в том числе около 10% – на строительно-монтажных работах и 20% – на эксплуатации строительных машин.
Разработку грунтов в строительстве ведут ручным, механизированным, гидравлическим и взрывным способами. Кроме того, в ряде случаев грунт либо в сочетании с основными методами, либо самостоятельно перерабатывают методам вытрамбовывания и бурения. 95% всех земляных работ выполняется механизированным способом, поэтому мы рассмотрим только его.