Портал о строительстве и ремонтных работах

Архивы за 29.09.2015

ОБЩИЕ ДАННЫЕ

Приготовление бетонной смеси для полигонов производится на центральном заводе или на местной бетоносмесительной уста­новке.

При решении этого вопроса в первую очередь следует проверить возможность получения готовой бетонной смеси с существующего центрального бетонного завода, особенно если он находится вблизи (на расстоянии до 10—15 км) от полигона. Центральные бетонные заводы оснащены более совершенными механизмами, все процессы по приготовлению бетонной смеси на них механизированы и частич­но автоматизированы. Благодаря этому расход электроэнергии, стоимость и трудоемкость приготовления бетонной смеси на цент­ральных бетонных заводах значительно ниже, чем на местных уста­новках (табл. 17).

На центральных бетонных заводах лучше осуществляется конт­роль приготовления бетонной смеси и, обеспечивается точная дози­ровка составляющих.

Таблица 17 Технико-экономические показатели бетонных установок и заводов Характеристика установки или завода Расчетная производи­ тельность Установленная мощ­ность моторов в кет Обслуживающий персонал (чел.) в м3/час всего на 1 м3 в час всего в смену на 1 м3 в час Местная полумеханизирован — ная установка…………………………. 15—25 50-150 8-12 25-40 1.2-2 Центральный бетонный за­вод полностью механизирован­ный …………… 50-75 150-300 5-8 30-50 0,5-0,8 Центральный бетонный за­вод полуавтоматический 100-150 300-500 4-7 35-60 0 со 1 о СП

Бетонные заводы, обслуживающие постоянно действующие по­лигоны, выполняются стационарными. Для полигонов, эксплуати­руемых в течение 3—5 лет, наиболее применим инвентарный сбор­но-разборный бетонный завод соответствующей производитель­ности. Эти заводы требуют незначительных затрат труда и време­ни на монтаж, легко демонтируются, и отдельные конструктивные элементы без затруднений перевозятся на новое строительство. Практика использования таких заводов показывает, что потери при их передислокации составляют от 20 до 30% первоначальной стоимости. Инвентарные заводы выпускаются с бетономешалками следующих емкостей: 1X250, 2X250, 1X425, 2X425, 2ХІ200 л и более мощные.

Буровые работы — сооружение в земной коре вертикальных, горизонтальных или наклонных цилиндрических выработок различных диаметров и глубин. Бу­ровые выработки делаются в виде шпуров (диаметром отверстия до 75 мм и глу­бина до 6 м) и скважин (диаметром отверстия более 75 мм и глубина более 6 м) и характеризуются весьма малыми значениями соотношения диаметра и глубины. Начальную часть бурового канала называют устьем, конечную — забоем.

В строительстве бурение используется при исследовании грунтов, определе­нии уровня грунтовых вод, устройстве скважин водоснабжения и водопониже — ния грунтовых вод, при взрывных работах, устройстве свайных оснований, ис­кусственном закреплении грунтовых вод и т. п.

При выполнении буровых работ породу разрушают механическим или физи­ческим воздействием. Технологический процесс бурения складывается из опе­раций по разрушению породы, подаче ее на поверхность, обеспечению устойчи­вости стенок буровых выработок. Буровые работы, как правило, выполняют ме­ханическим способом, при помощи механизированного инструмента, станков и машин.

Механическое бурение ведут вращательным, ударным и вибрационным спосо­бами.

Вращательный способ бурения характеризуется высокой производительностью, позволяет получать скважины глубиной в несколько километров. Этот способ подразделяется на шнековое, колонковое и роторное бурение с использованием высокопроизводительных самоходных установок и станков.

При сверлении дерева или металла разрушенный материал извлекается из отверстия по специальным канавкам сверла. Такой инструмент называется шне­ком, способ бурения — шнековым. Шнековое бурение применяют для получения скважин диаметром 110—125 мм и глубиной до 30 м в мягких и мерзлых грунтах при помощи штанг в виде труб с ребордами (винтовыми наваренными полосами).

Колонковое бурение применяется при бурении скважин диаметром 45— 130 мм глубиной до 200 м. Колонковые установки имеют устройства для вращения и подъема колонок (штанг) из труб. На конечном звене труб имеется рабочая часть — колонковый снаряд с кольцевой коронкой, армированной резцами из твердых сплавов или алмазов. При бурении насосом через бурильные трубы по­дается глинистый раствор или вода. Раствор, смешиваясь с частицами разрушен­ной породы, выносится на поверхность. Кроме этого раствор охлаждает буриль­ный инструмент и укрепляет стенки скважин.

Роторное бурение используется для сооружения скважин большого диаметра (30.0—400 мм) и глубиной до 1 500 м. Роторная бурильная установка состоит из вращателя-ротора, сборной вышки и оборудования для промывки скважины. Нижний конец бурильной трубы чаше всего имеет шарошечные и лопастные до­лота, которые разрабатывают грунт. В мягких и мерзлых грунтах также исполь­зуют электрические сверлильные машины.

При ударном способе бурения разработку породы ведут сплошным забоем на полное сечение скважины глубиной до 250 м (диаметром 300—150 мм).

Ударный способ бурения подразделяется на ударно-канатный, ударно-штан­говый, ударно-вращательный. При ударно-канатном способе снаряд массой до 3 г падает с высоты более 1 м. Периодический подъем и падение бурового снаря­да с ударной штангой и долотом разрушает породу на дне скважины. Вода, зали­тая в скважину, образует с разрушаемой породой шлам, который вычерпывается полым цилиндром (желонкой). Станки канатно-ударного бурения достаточно надежные в работе, но с низкой производительностью, их нельзя использовать при бурении наклонных скважин и в случае отсутствия воды.

Ударно-штанговый способ предусматривает бурение скважины снарядом, закрепленным на штанге, а ударно-вращательный способ обеспечивает, кроме ударного, вращательное движение снаряда на штанге.

Ударно-врашательноё бурение используется для прохождения скважин и шпуров в породах различной крепости, при этом используются резцовые доло­та, армированные твердым сплавом. Этот способ прост и высокопроизводите­лен, но его применение ограничено крепостью породы (содержание скальных вложений — не более 30%, а их размеры — не более 60 мм). При бурении шпуров большое распространение получили также перфораторы ручные, которые при помощи долотов при их вращении и ударном воздействии образуют шпуры глу­биной до 3 м.

Вибрационный способ бурения заключается в обеспечении вибрационного воз­действия на грунт снаряда. Частицы грунта и жидкий раствор создают шлам, сни­жая сопротивляемость разрушения пород.

При всех механических способах бурения скважин их стенки крепят обсад­ными трубами с внутренним диаметром 50—200 мм. По мере углубления скважи­ны переходят к меньшим диаметрам обсадочных труб.

Физические способы бурения связаны с термическим и гидравлическим раз­рушением пород на дне скважин. При термическом способе бурения горные по­роды разрушаются высокотемпературным источником тепла — открытым пла­менем. Рабочий орган станка — термобур с огнеструйной горелкой, из которой со сверхзвуковой скоростью газовая струя направляется на забой. Горючей сме­сью являются керосин и газообразный кислород. Передвижные станки терми­ческого бурения обеспечивают получение скважин диаметром до 130 мм и глу­биной до 8 м. Гидравлический способ бурения используется для разработки сква­жин в легких суглинках и плывунах. При этом способе воду нагнетают в скважину через колонну труб и специальную струйную насадку. Гидромасса, образован­ная размывом грунта, под давлением воды выжимается из скважины вдоль наруж­ных стенок обсадных труб.

Разрабатываются новые способы разрушения горных пород в массивах за счет применения достаточно компактных лазеров и электронных установок с высо­кой мощностью и плотностью потока излучаемой энергии. Однако энергозатра­ты при этих способах по сравнению с буровым выше более чем в 200 раз, поэтому они могут использоваться пока только в специальных целях. Буровые работы с применением взрывчатого вещества находятся на опытно-экспериментальной стадии.

В практике буровзрывных работ для дорожного строительства в основном применяются самоходные бурильные машины небольшой массы, оборудованные манипуляторами и обладающие высокой маневренностью.

ляных работ сокращаются в 6— 10 раз.

Для бестраншейной прокладки инже­нерных коммуникаций в зависимости от местных условий и диаметра труб ис­пользуются в основном установки и оборудование, работающие по прин­ципу прокалывания, продавливания или горизонтального бурения. Дина­мическое воздействие на прокладыва­емую трубу (вибрационное, ударное, виброударное) может сочетаться с традиционным статическим воздей­ствием (статико-динамические уста­новки).

Применяются комплекты обору­дования с гидродомкратами, особен­но широко — с пневмопробойника­ми, работающими на сжатом воздухе (рис. 4.4). Они просты и надежны в эксплуатации, могут применяться в стесненных условиях и обеспечива­ют высокую скорость проходки сква­жин (до 50 м/ч).

Трубы диаметром до 325 мм, как правило, продавливают с закрытым торцом, а более 325 мм (в современ­ной практике — до 1 720 мм) — с отк­рытым торцом, извлекая грунт из трубы.

При продавливании под действи­ем прилагаемой нагрузки (статичес­кой, ударной и т. д.), труба (кожух) входит открытым концом в грунт, который удаляется из нее грунтоза­борным устройством, представляю-

2 И 9 3 14

Рис. 4.4. Пробивка скважин
пневмопробойниками: а — без расширителя;
б—с расширителем; в — забивка стальных
труб; г — протаскивание асбестоцементных
труб; 1 — приемный приямок; 2 — пневмопро-
бойник; 3 — шланг; 4 — стартовое устрой-
ство; 5— входной приямок; 6 — расширитель;
7 — скважина; 8 — наголовник; 9 — секция
труб; 10 — направляющий швеллер;

11 — хвостовик-расширитель; 12 — муфты;

13 — опорный стакан; 14 — трос

г

щим собой отрезок трубы длиной около 2 м (стакан, желонка, самоходная кап­сула) с прикрепленным пневмопробойником. Возвращают ударный узел и грун­тозаборное устройство в исходное положение лебедкой, закрепленной на направ­ляющей раме. Грунт из кожуха может также удаляться совком с тросовым приво­дом от лебедки, конвейером, вибровакуумным способом или размываться водой.

Для прокладки инженерных коммуникаций методом направленного гори­зонтального бурения используют специальную установку (буровую машину). Ее рабочий орган — ножи пропеллерного типа с центральным резцом. При помо­щи этой установки можно укладывать стальные трубы диаметром от 800 до 1 400 мм, длина проходки — до 120 м.

Для нужд коммунального хозяйства городов и промышленности, для транспор­тных целей иногда приходится строить тоннели, подземную проходку которых производят щитовым или традиционным буровзрывным (горным) способом.

Суті, щитового способа проходки заключается в том, что все работы по сооруже­нию тоннеля выполняются под защитой очень прочной металлической крепи — щита. Щит состоит из трех отсеков — рабочего (режущая часть с козырьком), опррного (домкратного) и хвостового, и представляет собой передвижной сталь­ной цилиндр (на строительстве БАМа применялся щит диаметром 8,5 и длиной около 5 м) с оболочкой, под защитой которой в головной части разрабатывается и отбирается грунт при одновременном креплении забоя. Внутри цилиндра зак­реплены горизонтальные и вертикальные перегородки, придающие ему необхо­димую жесткость. Они же служат рабочими площадками для разработки и погруз­ки породы. В задней части цилиндра по его внутренней окружности установлены мощные гидравлические домкраты, которые передвигают щит. В некоторых слу­чаях щитовая проходка контролируется и управляется дистанционно.

Механизированные щиты оснащены дисковым или роторным рабочим ор­ганом, который позволяет проходить достаточно плотные грунты и породы. Ус­тановка на роторном рабочем органе дисковых шарошек, а в самом щите камне­дробилок позволила использовать щиты для проходки прослоек твердых пород и валунов больших размеров.

Стабилизация водонасыщенных грунтов осуществляется водопонижением, замораживанием, химическим закреплением, кессонным способом и др. В на­стоящее время применяются щиты, в которых для крепления забоя используется глинистая суспензия (так называемый «бентонитовый щит»). Образующаяся при этом в призабойной камере грязевая пульпа отводится по трубам на поверхность для регенерации глинистой суспензии.

Тоннельные сборные обделки выполняются из отдельных стальных или чу­гунных сегментов (тюбингов), а также из железобетонных блоков высокой точ­ности с изоляционными пластинами, которые устанавливаются поочередно сни­зу вверх, образуя в итоге замкнутое кольцо. Тоннельные монолитные обделки прессуются из бетонных и фибробетонных смесей.

Как правило, за щитом имеется несколько передвижных платформ, на кото­рых размещаются конвейер для транспортирования грунта из щитовой зоны, устройства для перемещения блоков тоннельной обделки, гидронасосное и элек­трическое оборудование.

Разработанный грунт перемещается от забоя чаще всего конвейерами, втом числе шнековыми, а по тоннелю — вагонетками с электровозной тягой, азатем поднимается на поверхность.

Средние скорости сооружения тоннелей в странах СНГ достигают 55—63 м в месяц, в мировой практике — свыше 200 м.

При проходке тоннеля буровзрывным способом по всей площади его сечения в направлении продвижения с помощью самоходных портальных буровых рам бурятся шпуры — отверстия диаметром 40—45 мм на глубину 2—3 м. Шпуры за­ряжаются взрывчаткой. В результате взрыва горная порода разрушается на кус­ки различной величины, которые машинами грузятся в вагонетки или автоса­мосвалы и вывозятся из тоннеля. После этого на вновь образованном после взрыва участке тоннеля устанавливается временное крепление, предохраняющее выра­ботку от обрушения, и цикл работ повторяется.

После взрыва включаются мощные вентиляторы, чтобы удалить образо­вавшиеся вредные для человека газы, например оксиды углерода и азота, серни­стый газ.

На основании многолетней практики установлено, что несовпадение встреч­ных осей тоннеля не должно превышать 5 см на несколько километров трассы. На помощь здесь приходит геодезия — наука об измерениях на поверхности зем­ли. Один из ее разделов, маркшейдерия, изучает измерения при ведении под­земных работ. На поверхности земли по трассе тоннеля строится так называемая «триангуляционная цепочка», знаки которой имеют определенные координаты. Цепочка позволяет установить точное положение самых главных, припорталь — ных точек оси тоннеля. От них с помощью теодолитов или специальных лазер­ных приборов и ведут расчеты маркшейдеры.

В связи с решением комплекса задач по освоению подземного пространства городов, что вызвано крайней необходимостью экономии городских территорий и сокращения до минимума использования под застройку ценных сельскохозяй­ственных земель, а также защиты природы от загрязнения, значительно возрас­тают объемы строительства городских заглубленных сооружений. Наиболее эф­фективным при этом является метод «стена в грунте», особенно при строитель­стве в стесненных условиях.

Методом «стена в грунте» возводятся вертикально заглубленные несущие кон­струкции и противофильтрационные завесы, подпорные стенки, фундаменты, подземные сооружения и конструкции другого назначения. При устройстве не­сущих конструкций метод предусматривает укладку бетонной смеси в грунто­вые выработки (глубокие траншеи), предварительно заполненные тиксотропной жидкостью (бентонитовым глинистым раствором, препятствующим обрушению

их стенок), играющей роль крепи грунтовых стен выработки. Растворы желатель­но использовать по замкнутому циклу с рециркуляцией. Время устойчивого со­стояния стенок траншеи, заполненной глинистой суспензией, должно быть боль­ше времени, необходимого для возведения конструкции стены. При устройстве противофильтрационных завес предусматривается замещение в траншее бенто­нитового глинистого раствора цементно-глинистым раствором, асфальтобетон­ной смесыо или комовой глиной.

Этот метод позволяет исключить переброски больших масс грунта, резко со­кратить объем земляных работ за счет отсутствия откосов котлованов, выпол­нить работы в непосредственной близости от построенных зданий, упростить устройство конструкций глубокого заложения в условии интенсивного притока подземных вод, ускорить строительство и снизить его стоимость. В современной практике строительства противофильтрационных диафрагм методом «стена в грунте» уже освоены глубины до 130 м. Глубина заложения подземных зданий обычно гораздо меньше (до 20—30 м).

В период разработки метода «стена в грунте» траншеи для строительства стен под глинистым раствором вырывались буровыми установками с устройством «се­кущихся» свай. Позднее были созданы специализированные землеройные тран­шейные машины (широкозахватные грейферы, экскаваторы с плоскими грей­дерами и агрегаты с рабочими органами, «фрезерующими» забой на глубину до 50 м и др.), которые обеспечили более дешевую разработку траншей постоянной ширины. Разрабатываемую траншею заполняют глинистым раствором из сито — гидроциклонной установки.

Бетонирование стен производят захватками длиной до 6 м, между которыми устраивают поперечные перегородки, зарезаемые в борта траншеи на 50—100 мм. Армокаркасы устанавливают непосредственно перед началом бетонирования для предотвращения налипания на них глины, препятствующей сцеплению с бето­ном. Подачу бетонной смеси производят под глинистый раствор, через воронку с затвором и вертикальные составные трубы диаметром 200—300 мм.

Перед подачей первой порции бетонной смеси в трубу устанавливают пыж, предотвращающий смешивание бетонной смеси с глинистым раствором. После заполнения воронки бетонной смесью пыж освобождают от подвески и смесь начинает поступать в траншею. Не допускают полного опорожнения воронки. Поднимают бетонолитные трубы и отсоединяют верхние секции, не допуская выхода нижнего конца трубы из укладываемой бетонной смеси.

Обычно применяют литые бетонные смеси. Процесс бетонирования — непре­рывный в пределах захватки. Его окончанием считается выход бетонной смеси на поверхность захватки. При этом получаются монолитные бетонные, железо­бетонные (если применяются арматурные каркасы) или глиногрунтовые стены. Могут быть также использованы сборные элементы.

После возведения таким методом стен, из огражденного пространства разра­батывается грунт (грунтовое ядро), а затем делается днище сооружения. Устой-

чивость возведенных стен в период выборки грунта обеспечивается опорными рамами, поясами, распорками или анкерами с учетом формы сооружения в пла­не. С целью обеспечения бесперебойной выемки грунта из сооружения работы, как правило, выполняются в такой последовательности:

♦ рграждающие стены сооружения связываются поверху в единую конструк­цию монолитными железобетонными балками или омоноличиванием верха стеновых конструкций;

♦ после набора прочности верхним опорным поясом вдоль стен сооружения отрывается траншея до уровня второго яруса распорных или анкерных кон­струкций;

♦ устраиваются распорные или анкерные конструкции по ярусам по мере раз­работки ядра;

♦ выбирается грунт в центральной части сооружения на ярусе и циклы по­вторяются.

Внутренние конструкции заглубленного сооружения в пространстве, ограж­денном наружными стенками и днищем, возводятся обычными обшестро — ительными способами.

Преимущества полигонов по сравнению с заводами, изготовля­ющими сборные железобетонные изделия, заключаются в возмож­ности быстрого сооружения их и меньшей сумме капиталовложений на 1 ж3 выпускаемой годовой продукции (табл. 14).

Таблица 14

Технико-экономические показатели типовых полигонов Показатели Наименование показателей Единица измерения заводских полигонов на комплексных поли­гонов на 5 тыс. м3 10 тыс. ж3 9 тыс. м3 передвиж­ной 10 тыс. м* стационар» ный Капитальные вложения. . тыс. руб. 566 816 929 2 639 В том числе оборудование. Капитальные вложения на 1 ж3 продукции годового вы­ 250 221 541 893 пуска………………………. . . : руб. 113 81,6 103 264 Создание на заводских полигонах отапливаемых формовочных узлов, оборудованных виброплощадкой, бетонораздатчиком, уста­новками для приема готовой бетонной смеси и формования, зна­чительно облегчает изготовление изделий в зимнее время. Опыт

строительных трестов показывает, что при годовой производитель­ности полигона около 25000 м? стоимость строительства формовоч­ного узла, включая все монтажные работы и подводку к нему ком­муникаций, составляет около 300 тыс. руб.

В себестоимости сборного железобетона по данным ВНИИЖе — лезобетона (канд. эконом, наук А. Б. Жуковский) затраты на ма­териалы составляют 50—55%, заработная плата основных рабо­чих— 15—18%, пар и электроэнергия —5—6%, цеховые и общеза­водские расходы — 21—25% (в том числе опалубка и формы — 3— 5%). В затратах на материалы заполнители составляют 40%, це­мент— 25% и арматурная сталь — 35%.

Примерное процентное распределение стоимости по элементам затрат и стадиям переработки, полученное НИИОМСом на основа­нии отчетных данных и частично расчетным путем, приведено в табл. 15. В графу «переработка» этой таблицы включены расходы, связанные с устройством и эксплуатацией форм, укладкой армату­ры и бетонной смеси, тепловлажностной обработкой, распалубкой и подачей изделий на склад.

Таблица 15

Распределение себестоимости сборных железобетонных изделий по элементам затрат и этапам технологического процесса (в %) Элементы затрат Приготовле­ние бетонной смеси Изготовление арматуры Переработка Всего Материалы. 26,8 15,3 4,1 46,2 Топливо, пар, электро — энергия……………………………. 0,5 0,1 5,8 6,4 Основная заработная пла­та……………………………. 1,7 2,9 11,3 15,9 Дополнительная заработ­ная плата и начисления. 0,2 0,2 1.2 1,6 Цеховые и общезавод­ские расходы…………………………… — 2,8 2,6 21 26,4 Прочие производственные расходы………………………………………….. 0,4 0,05 1,35 1,8 Непроизводственные рас­ходы………………………….. 0,1 0,1 1,5 1,7 Всего 32,5 21,25 46,25 100

Большое значение имеет уменьшение количества типоразмеров изделий, что значительно увеличивает среднегодовой съем деталей с 1 м2 производственной площади, повышает производительность труда рабочих и снижает стоимость изготовления. Данные, полу­ченные в результате итога работы московских железобетонных за­водов в 1955 г. (табл. 16), показывают, как сильно влияет количест­во типоразмеров изготовляемых изделий на показатели работы за­водов. Эта зависимость полностью справедлива и для полигонного изготовления изделий.

Специализация предприятий Главмосжелезобетона по выпуску ограниченной номенклатуры определенных изделий позволила за

один год повысить их производительность на 45% и увеличить на 27% выработку рабочих.

Опыт Главмосстроя показывает, что фактические затраты труда при полигонном изготовлении 1 jm? изделий составляют в среднем 24 чел.-часа и колеблются в зависимости от вида изготовленных изделий, от 10,7 чел.-часа — при выпуске блоков фундаментов и стен подвалов, до 48 чел.-час.— при выпуске мелких железобе­тонных архитектурных деталей.

Снижение стоимости изготовляемых на полигоне изделий яв­ляется основной задачей, решение которой должно идти в первую очередь за счет снижения стоимости материалов и улучшения орга­низации и технологии производства сборных изделий.

Таблица 16

Организационные мероприятия заключаются в специализации, распространяемой не только на полигоны в целом, но и на отдель­ные пропарочные камеры и рабочие бригады. Опыт треста Челяб — металлургстрой показывает, что изготовление бригадой определен­ной, минимальной номенклатуры изделий с закреплением, за бригадой форм, инвентаря и оборудования обеспечивает повыше­ние производительности труда не менее чем на 50%. Проведенные подсчеты показывают, что при прочих неизменных условиях повы­шение производительности полигона на 1 % снижает стоимость 1 м3 изделий, примерно, на 1 рубль.

. Повышение производительности полигонов в ряде случаев огра­ничивается пропускной способностью пропарочных камер. Прогрев изделий при максимально допустимых температурах, .применение жестких бетонных смесей и малых добавок ускорителей тверде­ния, не требуя дополнительных капиталовложений, позволяет на 30—50% сократить цикл выдерживания изделий, соответственно повысить их выпуск и снизить стоимость.

Снижение стоимости материалов, особенно заполнителей, в ряде случаев достигается применением железнодорожного транс­порта и уменьшением расстояния подвозки путем приближения по­лигона к ближайшим карьерам.

Во всех случаях необходимо стремиться к получению с карьеров чистых и рассортированных по фракциям заполнителей.