Подготовительные и вспомогательные процессы
К подготовительным процессам при выполнении земляных работ относятся: очистка и осушение территории, разбивка земляных сооружений, устройство подъездных путей и дорог и другие работы, которые необходимо выполнить до начала разработки грунта. Вспомогательные процессы включают: водоотлив и водопони — жение грунтовых вод, рыхление плотных и мерзлых грунтов, крепление стенок выемок и другие работы, ведущиеся в процессе разработки грунта.
На месте, предназначенном для строительства, предварительно производится очистка территории от деревьев, пней, кустарников, камней-валунов и т. д. Деревья удаляют с разрешения экологических служб. Кустарник и мелкую поросль срезают бульдозером или кусторезом. Крупные камни, не поддающиеся перемещению, предварительно дробят, взрывая их.
Плодородный слой почвы в основании всех насыпей и на площади, занимаемой различными выемками и карьерами, до начала основных земляных работ снимается и укладывается в отвалы для использования его при восстановлении (рекультивации) нарушенных и малопродуктивных сельскохозяйственных земель, а также при благоустройстве территории.
Разбивку выемок начинают с выноса и закрепления на местности створными знаками основных разбивочных осей зданий и сооружений в соответствии с проектом, привязывая их к красным линиям или пунктам государственной триангуляции. Разбивочные оси переносятся на обноску, а после возведения подземной части здания — на его цоколь.
При разбивке насыпи на местности вехами отмечают положение ее оси и ширины. Отвал или резерв грунта также обозначается вехами. На прямых участках вехи устанавливают через 25—50 м, на поворотах — через 2,5—5 м.
Все виды выемок (котлованы, траншеи, канавы и др.) до начала производства основных земляных работ защищают от стока поверхностных вод путем устройства планировки, водоотводящих канав или оградительных обвалований.
Ширину и глубину дна водоотводящих (нагорных) канав принимают не менее 0,5—0,6 м, продольный уклон — не менее 0,003. Отрывают их с помощью плужных или многоковшовых канавокопателей. При устройстве дренажей для отвода грунтовых вод на водонепроницаемое дно траншей укладывают дренирующие материалы — камень, щебень, гравий. При значительном притоке вод применяют асбестоцементные или керамические трубы диаметром 125—300 мм, укладываемые с зазорами-в стыках (без их заделки) и засыпкой дренирующими материалами.
При устройстве котлованов и траншей в водонасыщенном грунте, применяют открытый водоотлив или искусственное понижение уровня грунтовых вод.
Водоотлив производится с помощью центробежных насосов непосредственно из котлована или траншеи при выполнении земляных работ. По контуру дна выемки устраиваются неглубокие канавы с уклоном, которые могут быть засы
паны гравием (дренаж). По канавам вода стекает в водосборные приямки (зумпфы), откуда откачивается насосами. При водоотливе происходит разжижение грунта, через который все время сочится вода, теряется его несущая способность, затрудняется производство работ.
Искусственное понижение уровня грунтовых вод дает возможность вести разработку грунта в таких же условиях, как и при сухих грунтах. Для откачивания воды из скважин применяют легкие иглофильтровые установки, иглофильтры с эжекторным устройством и глубинные насосы.
Разработку котлованов в водонасыщенных грунтах производят также под зашитой металлического или деревянного шпунта, противофильтрационных завес, которые выполняются методом «стена в грунте» или с применением методов, основанных на изменении механических свойств водонасыщенных грунтов (искусственное замораживание, силикатизация, цементация, битумизация и др.).
Рытье котлованов и траншей с вертикальными стенками без крепления осуществляется на глубину не более 1,0—1,25 м в песчаных грунтах и супесях, 1,5 — в суглинках и глинах. При рытье на большую глубину предусматривается устройство креплений стенок выемок (рис. 4.1). Основными являются четыре типа креп
лений: консольные, стойки которых забиваются в грунт на глубину ниже отметки дна выемки; распорные (стойки не забиваются в грунт, а раскрепляются распорками); подкосные (крепления свободно ставятся на грунт и крепятся подкосами, которые упирают в специальные якоря — короткие сваи, забитые в дно выемки); опускные, погружаемые в грунт при его подработке.
Крепления применяются, как правило, инвентарные. Конструкция креплений, порядок их установки, разборки и способ разработки грунта взаимно увязываются для обеспечения возможности максимальной механизации всех видов работ и многократного использования креплений.
Для улучшения физико-механйческих характеристик грунтов существует несколько методов, основными из которых являются: динамическая консолидация грунта (трамбование); виброуплотнение; устройство гравийных, песчаных, известняковых и других вертикальных уплотняющих дрен (геомассивов), когда благодаря повышенной водопроницаемости происходит вытеснение части воды из пор грунта, быстрое оседание пригружаемого грунта и быстрый рост его несущей способности; забивка сборных бетонных и железобетонных свай. Выбор метода усиления основания под фундаменты зависит от технических, организационных и экономических факторов, которые необходимо анализировать индивидуально для каждого объекта.
Глубинное уплотнение грунтов пробивкой скважин (грунтовыми сваями диаметром 0,4—1,2 м на глубину до 20—28 м), в основном с помощью станков ударно-канатного бурения осуществляется с одновременным созданием вокруг них уплотненных зон и последующим заполнением пробитых скважин местным грунтом с уплотнением. При расположении скважин на расстоянии, равном 2,0—3,5 их диаметра, уплотненные зоны смыкаются, образуется массив плотного грунта.
Метод уплотнения слабых грунтом вибрированием предусматривает применение глубинных вибраторов специальной конструкции, являющихся навесным оборудованием к базовой грузоподъемной машине со стрелой. Места погружения вибраторов назначаются по треугольной сетке при расстоянии между ними от 1,6 до 3 м.
Одним из экономичных способов модификации грунтовой основы в сложных инженерно-геологических условиях, особенно при гравелистых грунтах и крупнозернистых песках, является струйная технология. В заранее пробуренную технологическую скважину опускают мониторное устройство, и подаваемая под большим давлением струя жидкости, экранируемая потоком сжатого воздуха, размывает в грунтовом массиве щель. Одновременно из отверстий скважинного монитора подается раствор-заполнитель.
Различают две принципиальные технологические схемы струйной технологии: сквозную и тупиковую. При сквозной схеме выброс отработанного грунта на поверхность осуществляется через отдельную скважину, пробуренную по направлению размыва на определенном расстоянии. При тупиковой схеме выброс пульпы происходит через ту же скважину, в которую опущен скважинный гидромонитор.
Слабые грунты повышенной водопроницаемости (торфяные, пылевидные, глинистые, насыпные) могут быть заменены песчаными подушками. Способ дорогой, но эффективный.