Строительные работы

Основные принципы организации территорий-поселений



Общие положения

Инженерные сети и оборудование территорий, зданий и стройплощадок (инженерная подготовка территорий) - одна из важнейших задач градостроительства. Это комплекс мероприятий, сооружений, сетей по обеспечению пригодности территории для градостроительства и создания оптимальных санитарно-гигиенических и микроклиматических условий. Выбор удобных, легко осваиваемых территорий для заселения, условия размещения и дальнейшего развития промышленных и жилых районов, планировка, застройка их и решение многих сопутствующих задач тесно взаимосвязаны с вопросами учебной дисциплины "Инженерные сети и оборудование территорий, зданий и стройплощадок".

Предварительно месторасположение населенного пункта, предполагаемое размещение промышленного предприятия определяют на основании районной планировки, учитывающей ряд важнейших факторов (географические, климатические, гидрогеологические, наличие природных, энергетических, людских и других ресурсов, ближайших транспортных коммуникаций). Основные предопределяющие факторы для размещения промышленных или других градообразующих объектов - их мощность и обеспеченность кадрами, размеры тяготеющих к ним селитебных территорий. Окончательный выбор места расположения населенного пункта или промышленного предприятия, их конфигурацию устанавливают в процессе сравнительного анализа различных вариантов территориального размещения с учетом местных природных условий и возможности достижения наилучших, экономически оправданных архитектурно-планировочных решений.

При выборе территории для будущей городской либо промышленной застройки предпочтение следует отдавать земельным участкам, наиболее благоприятным по условиям их освоения, при этом избегать использования дефицитных пахотных земель под застройку. С этой целью Могут быть использованы земли, выведенные из сельскохозяйственного оборота (неудоби, пустоши и др.). В горной местности объекты промышленности и градостроительства располагают с учетом сейсмичности района и практической целесообразности их использования, учитывая дополнительные трудности и затраты для их реализации (начиная от вертикальной планировки территории, дорог и кончая инженерными коммуникациями), и выполнения общестроительных работ.

Основными задачами данной дисциплины является наиболее полное рассмотрение следующих проблем: организация рельефа и поверхностного стока; особые условия инженерной подготовки; вертикальная планировка улиц, площадей; дорог; инженерное оборудование территорий поселений и зданий; основы гидравлики (гидростатики, гидродинамики); водоснабжение и канализация зданий и поселений; тепло- и газоснабжение территории поселений и зданий; инженерное оборудование стройплощадок; электроснабжение, электротехнологии и электрооборудование территорий, зданий, стройплощадок; охрана природы и окружающей среды.

Мероприятия по инженерной подготовке территории должны быть направлены на сохранение природы и улучшение окружающей среды. В этой связи разработке проекта и его последующей реализации должно предшествовать тщательное изучение природных условий местности, после чего на основе всестороннего анализа могут быть приняты научно обоснованные решения. Только при органичном сочетании всего широкого спектра вышеобозначенных задач достигается комплексное решение, направленное на улучшение населенных мест, создание благоприятных условий для труда, быта и отдыха населения.

Основной целью предлагаемого учебного пособия является обобщение имеющейся разрозненной информации по различным темам и разделам в единое целое и удобное для изучения студентами пособие.

Влияние местных условий на выбор территорий для населенных мест

Природные факторы оказывают первостепенное влияние на градостроительное проектирование и определяют решение архитектурно-планировочных задач. Поэтому необходимо тщательное изучение климатических, топографических, геологических и гидрологических условий местности, материалов гидрографических и геоморфологических исследований, характеристик почв и растительности, а также данных о наличии местных строительных материалов, ресурсов питьевой воды, энергоресурсов. Данные, характеризующие природные условия местности, служат исходным материалом при разработке мероприятий по инженерной подготовке, застройке и благоустройству населенных мест или отдельных участков их территорий.

Данные о климатических условиях необходимы для установления высотного расположения населенных мест, их размещения по отношению к водным бассейнам и зеленым массивам, определения расстояния от жилых районов до промышленных предприятий с различной степенью санитарной вредности, планировки сети улиц, выбора типов застройки и характера ее расположения, определения условий водоотвода и снегоудаления с территорий городов, системы искусственного орошения (в засушливых районах) либо осушения (в переувлажненных районах) и т.п.

Для определения условий прокладки различных подземных сооружений и коммуникаций требуются также данные о глубине промерзания грунтов, определяемые по Таблицам (например: Архангельск - 160 см, Волгоград - 140 см, Ростов-на-Дону - 80 см). По климатическим условиям, определяющим требования строительства, наша страна делится на четыре строительных климатических района, каждый из которых подразделяется на 16 подрайонов, характеризующихся установленными по данным многолетних наблюдений климатическими условиями. Подрайоны обозначают буквенными индексами (1А, 1Б...2А, 2Б и т.д.) на схематической карте климатического районирования.

Для разработки проектов планировки и застройки городов необходимо также располагать метеорологическими данными: об осадках (среднегодовых и по отдельным месяцам, об интенсивности ливневых дождей, толщине снегового покрова, периоде его образования и таяния); о температуре воздуха (минимальной, среднесуточной, о наибольших перепадах температур в течение суток); силе, направлении и повторяемости действия ветров (за год и по сезонам); влажности воздуха; густоте и повторяемости туманов; солнечном освещении (инсоляции) - числе часов солнечного освещения в сутки, солнечных дней в году. Для полной оценки климатических условий местности используют данные, приведенные в СНиП 23-01-99 "Строительная климатология".

Здания по странам света ориентируют с учетом архитектурно-композиционных требований, инсоляции и климата (широтная и меридиональная ориентация). Исходя из направления, господствующих ветров, определяемого по розе ветров, предусматривают размещение промышленных предприятий, особенно с повышенной санитарной вредностью, по отношению к жилым (селитебным) районам и местам отдыха с наветренной стороны.

Направление ветров учитывается при планировке сети улиц и зеленых коридоров, которые наряду с их функциональным назначением служат для проветривания территории города.

Кроме направления ветра, существенное значение имеет его сила. Скорости ветра соответствует определенная сила, которую необходимо учитывать при расчете устойчивости сооружений. Скорость ветра иногда выражают в баллах (табл.1).

Таблица1

Скорость и сила ветра

Характеристика ветра (1 кг/м = 10ПА) Скорость ветра, м/с Сила ветра, Па Баллы
Штиль 0 0,2 0
Легкий 2-3 8 2
Умеренный 6-8 40 4
Сильный 11-13 100 6
Шторм 21-24 280 9
Ураган 36-50 600-1800 12

Топографические условия отражают на геодезических картах или ситуационных планах с изображением рельефа местности (в горизонталях), природных объектов (реки, озера, зеленые массивы, заболоченные территории) и искусственных сооружений (населенные пункты, отдельно стоящие здания, автомобильные и железные дороги, плотины, мосты) с указанием на плане, в ведомостях или пояснительной записке кратких характеристик этих объектов. Планы, карты и разрезы (профили) уровня поверхности земли отдельных участков составляют в необходимом масштабе на основании геодезических изысканий с показом на них существующих искусственных сооружений в условных обозначениях (табл.2).

Геологические условия для проектирования планировки населенных мест определяют по данным инженерно-геологических изысканий, степень детальности которых устанавливают в зависимости от сложности природных условий территории, характера и стадии проектирования.

Таблица2

Условные обозначения искусственных сооружений на геодезических картах в планах

Условные обозначения Искусственные сооружения на геодезических картах в планах
Здания
Жилое каменное строение со ступеньками и крыльцом
Каменное строение, балкон на столбах
Арка-проезд
Иллюминаторы
Жилое смешанное строение
Дорожные сооружения
Насыпь
Выемка
Мост
Тоннель
Лестница для подъема
Подпорная стенка
Наземное оборудование
Водоразборная колонка
Водосточные решетки
Смотровой колодец
Трамвайные мачты
Фермовые столбы
Дерево
Трансформаторная будка
Мачта линии высокого напряжения
Подземные сети
Водопровод
Канализация
Газопровод
Теплосеть
Проходной канал и тоннель
Линии электропередач
Высокого напряжения на металлических фермах
Высокого напряжения на столбах
Низкого напряжения на столбах
Кабели электропередач
Высокого напряжения смотровые колодцы
Низкого напряжения смотровые колодцы
Подземные кабельные линии связи (v4 - число прокладок)

Первичными материалами геологической характеристики районов могут служить обзорные геологические карты страны или отдельных районов. Для детального уточнения исследуют пробы грунта, взятые из шурфов и буровых скважин (керн). Глубина производимых геологических изысканий зависит от проектируемых на территории сооружений и колеблется от 5-10 м и более.

Результаты исследований грунта изображают общепринятыми условными обозначениями (табл.3) на геологических разрезах (табл.4), а при проектировании улиц и дорог на продольном профиле с указанием нумерации скважин.

Таблица 3

Условные обозначения грунтов на геологических разрезах

Условные обозначения Наименование материала
Насыпной грунт
Растительный слой
Песок крупнозернистый
Песок среднезернистый
Песок мелкозернистый
Песок с частицами различной крупности
Супесь
Суглинок
Глина
Гравий, галька
Щебень
Валуны
Мергель
Известняк
Песчаник
Торф
Сапропель
Вечная мерзлота

Грунтовые воды могут содержать различные вредные примеси и разрушительно действовать на подземные части сооружений. При высоком уровне стояния грунтовых вод ухудшаются условия строительства, требуется проведение мероприятий по понижению их уровня, что ведёт к удорожанию строительства. Переувлажнение приводит также к ухудшению санитарно-гигиенических условий населенных мест. В условиях переувлажненности верхних слоев грунта и замерзания вод в зимних условиях может происходить пучинообразование, т.е. неравномерное поднятие грунтов, особенно пылеватых глинистых. При оттаивании образовавшихся в грунте прослоек (линз) возможно продавливание грунтов под нагрузкой, приводящее к разрушению расположенных на нем сооружений, а также дорожных покрытий. Данные геологических и гидрогеологических изысканий фиксируют в Таблицах, тексте, на планах местности с применением условных обозначений (табл.5).

Таблица5

Условные обозначения на планах, характеризующие геологическое строение территории

Условные обозначения Геологическое строение территории
Гидрография и рельеф
Речной перекат
Озера: a - соленые, б - пресные
Река с обрывистым берегом и пляжем
а - водопад, б - порог
Обрыв
Вход в пещеры и гроты
Ямы (глубина 2,5 м)
Отдельные камни - ориентиры (высота 2,1 м)
Овраги
Пустырь
Осыпи рыхлых пород (песчаные, глинистые)
Осыпи твердых пород (каменисто-щебеночные)
Грунты и растительность
Пески
Галечники
Глинистые поверхности
Кочковатые поверхности
Болота труднопроходимые (высокотравные)
Солончаки проходимые
Сенокосы
Лиственные леса
Хвойные леса

Для определения условий водоснабжения населенных мест с использованием грунтовых вод производят специальные гидрогеологические изыскания. При использовании грунтовых вод для нужд населения через артезианские скважины либо колодцы необходимо определить качество воды, дебит и глубину залегания. При этом устанавливают источники образования грунтовых вод (ключи или просачивающиеся в грунт атмосферные осадки - процесс инфильтрации). В результате изысканий на местности составляют гидрогеологическую карту с указанием глубины расположения грунтовых вод (с помощью гидроизогипс-линий их горизонтов). Указывают характер изменения глубины залегания грунтовых вод в различные сезонные периоды года.

Гидрографические исследования проводят для получения общих характеристик и режимов рек, озер и других водоемов, а также болот и плавней.

Геоморфологические исследования позволяют определить рельеф и физико-геологические процессы, которые происходят в районах, намечаемых к освоению для застройки (подверженность сейсмическим, просадочным и карстовым явлениям, оползням, подмывам, селевым потокам).

В характеристике почв и растительности приводят сведения о почвах, толщине растительного слоя грунта, произрастающих породах деревьев, в том числе наиболее распространенных и лучшим образом приживающихся в местных условиях. Эти данные необходимы для разработки проектов благоустройства и озеленения осваиваемых для градостроительства территорий.

Изыскание местных строительных материалов имеет большое значение для снижения стоимости строительства, в том числе транспортных затрат.

Грунты

Таким образом, прежде чем приступать к работам по инженерной подготовке территории, нужно определить все вышеуказанные параметры для принятия единственно правильного и обоснованного решения.

Вкратце напомним, что любая территория состоит из фунтов, и дадим их краткие характеристики со строительной точки зрения и условий производства работ.

Грунтами называются любые горные породы, залегающие преимущественно в пределах зоны выветривания земли и являющиеся объектом инженерно-строительной деятельности человека. Грунты используются в качестве основания, среды или материала для возведения зданий и сооружений.

В соответствии с ГОСТ 25100-95 все грунты классифицируют в зависимости от происхождения и условий образования, характера структурных связей между частицами, состава и строительных свойств грунтов.

Грунты подразделяют на два основных класса: скальные и нескальные.

Скальные грунты - это грунты с жесткими структурными связями, к которым относятся магматические (граниты, диориты), метаморфические (гнейсы, кварциты, сланцы), осадочные сцементированные (песчаники, конгломераты) и искусственные.

Нескальные грунты - это грунты без жестких структурных связей. К ним относят рыхлые горные породы, включающие несвязные (сыпучие) и связные породы, прочность которых во много раз меньше прочности связей минералов, слагающих эти породы. Характеризуются эти породы (грунты) раздробленностью, дисперсностью, что коренным образом отличает их от скальных весьма прочных пород.

В состав грунтов входят твердые минеральные частицы, вода в различных видах и состояниях и газообразные включения, а иногда и органические соединения.

Твердые минеральные частицы грунта представляют систему разнообразных по форме, составу и размерам зерен. Размеры зерен колеблются от десятков сантиметров для валунов и до мельчайших коллоидных частиц.

Нескальные грунты по размерам минеральных частиц подразделяют на следующие виды:

крупнообломочные (валунные, галечниковые, гравийные и щебенистые) с содержанием частиц крупнее 2 мм > 50% по массе;

песчаные (гравелистые, крупные, средней крупности, мелкие и пылеватые)

пылевато-глинистые (супеси, суглинки и глины). Среди пылевато-глинистых грунтов необходимо выделять грунты, проявляющие специфические неблагоприятные свойства при замачивании, - просадочные и набухающие.

К просадочным относятся грунты, которые под действием внешней нагрузки или собственного веса при замачивании водой дают осадку, называемую просадкой. Просадочными свойствами обладают лёссовые и другие макропористые грунты, содержащие карбонаты кальция.

К набухающим относятся грунты, которые при замачивании водой или химическими растворами увеличиваются в объеме.

К особым видам грунтов следует отнести биогенные грунты, плывуны, растительные и мерзлые грунты. Грунты, содержащие значительное количество органических веществ, называются биогенными. К ним относятся заторфованные грунты, торфы и сапронелы (пресноводные илы).

Ил - водонасыщенный современный осадок водоемов, образовавшийся в результате протекания микробиологических процессов, имеющий влажность, превышающую влажность на границе текучести.

Плывуны - это грунты, которые при вскрытии приходят в движение подобно вязко текучему телу, встречаются среди водонасыщенных мелкозернистых пылеватых песков.

Почвы или растительные грунты - это природные образования, слагающие поверхностный слой земной коры и обладающие плодородием.

К нескальным искусственным грунтам относятся грунты, уплотненные различными методами (трамбованием, укаткой, виброуплотнением, взрывами, осушением), насыпные и намывные.

Мероприятия по охране окружающей среды

Активное воздействие строителей на природную окружающую среду объясняется в первую очередь тем, что все возводимые здания и сооружения непосредственно взаимодействуют со многими элементами природной среды. Для обеспечения этого взаимодействия приходится в той или иной мере прибегать к нарушению сложившейся природной обстановки.

При возведении подземной части зданий и сооружений в первую очередь нарушаются природные условия, поэтому при проектировании зданий и сооружений, а также методов их возведения необходимо прогнозировать возможные изменения окружающей природной среды и разрабатывать необходимые меры защиты и сохранения природы.

Характер нарушения природной, окружающей среды при возведении подземной части зданий и сооружений разнообразен, при этом на этот характер существенное влияние оказывает вид выполняемых работ.

Разрушение природного рельефа связано с выполнением земляных и водопонизительных работ, а также с другими работами по устройству оснований и фундаментов. Нарушение природного рельефа проявляется в виде оползней, обвалов, обрушений, провалов, эрозии, оседания местности.

Наиболее опасной считается водная эрозия, при которой смывается верхний слой земли талыми и дождевыми водами, уничтожается растительность, леса, особенно на склонах гор и речных долин, что способствует развитию оврагов и обрушению склонов. Распространению эрозии способствует вырубка лесов. Иногда к ускорению водной эрозии приводят неправильная организация строительства (отсутствие подъездных и внутриплощадочных дорог с твердым покрытием).

Для предотвращения оползней не допускается уплотнение грунтов предварительным замачиванием и замачивание с использованием глубинных взрывов на оползнеопасных склонах.

При производстве крупных водопонизительных работ необходимо предусматривать меры, предотвращающие сдвижки и осадки земной поверхности, например регулирование водопонизительных работ.

Нередко территории, на которых ведутся земляные работы, превышают площадь открытых выработок в 10-15 раз. На площадях навсегда разрушаются природные ландшафты, и восстановить их уже не удается. Для уменьшения этих потерь необходимо заранее обосновать проведение работ и планировать их с большой тщательностью и осторожностью.

При подземных разработках грунта происходит оседание поверхности земли, что ведет к образованию на поверхности трещин, воронок, углублений, которые, не имея стока, превращаются в болота.

При устройстве подземной части зданий и сооружений почвенный покров на стройплощадках срезается землеройными машинами и зачастую перемещается и перемешивается с другим грунтом. Рационально срезанный почвенный слой следует сохранять и в дальнейшем использовать при выполнении работ по благоустройству населенных мест или рекультивации земель.

Разработка грунта машинами и нарушение верхнего слоя земли передвижением транспорта способствуют развитию ветровой эрозии, в результате которой мелкие частицы выдуваются из почвы, что ухудшает ее состав и способствует уничтожению растительности.

Стройплощадки зачастую являются источниками загрязнения почвы, поверхностных и подземных вод. Серьезные загрязнения наблюдаются при рытье котлованов, траншей, при изыскательских и буровзрывных работах, закреплении оснований, намыве грунта земснарядами, при прокладке коммуникаций, возведении подземных сооружений, бетонных работах, смыве загрязнений со стройплощадок и образовании свалок строительного мусора.

Транспортировка и хранение ряда строительных материалов (цемент, гипс, раствор, бетон, химические растворы), осуществляемые без соблюдения установленных технических требований, часто приводят к загрязнению поверхности, почвы, дорог и последующему смыву этих загрязнений в водоемы.

Неблагоприятное воздействие на состояние водных бассейнов оказывают буровзрывные работы, намыв грунта, устройство котлованов, смыв поверхностных вод со стройплощадок в водные бассейны.

Вскрытые подземные воды при производстве земляных работ, излившись на поверхность, распространяются в горизонтальном положении (направлении), заполняют пониженные места рельефа и образуют заболоченные участки и солончаки. Соль поднимается ветрами, загрязняет большие территории сельхозугодий. Происходит нарушение водно-солевого баланса почв. Наиболее эффективен для регулирования водно-солевого баланса почв глубокий дренаж, обеспечивающий стабильное понижение уровня подземных вод. Необходимо отметить, что дренажные воды во многих случаях содержат большое количество солей и не пригодны для полива, а сброс их в реки может создать неблагоприятные условия для их обитателей.

Иногда для производства работ приходится осушать заболоченные земли. В таких случаях необходимо иметь в виду, что болота играют роль аккумуляторов влаги, регулируя речной сток (например, в случае полного осушения всех болот вся вода сойдет весной в паводок, и летом реки обмелеют).

Ряд машин, работающих на устройстве подземной части зданий и сооружений, имеет двигатели внутреннего сгорания, которые загрязняют воздух выхлопными газами. Загрязняется воздух также при термическом или химическом закреплении грунтов, приготовлении растворов.

Для снижения вредных выбросов в атмосферу существует необходимость широкого перевода на электропривод компрессоров, грузоподъемных механизмов и машин, насосов, сваебойных агрегатов, экскаваторов и других машин.

Особое внимание следует обратить на необходимость снижения объема земляных работ в черте города, так как перевозка грунта связана с загрязнением воздуха выхлопными газами и пылью.

Серьезная проблема городов - шум, который наносит вред человеку и природе. Источниками шума на стройплощадке являются транспортные средства и строительная техника, в особенности сваебойные агрегаты.

В комплексе мероприятий по охране природной окружающей среды не последнее место занимает использование в строительстве промышленных отходов. Особенно широкое применение при устройстве оснований находят шлаки - побочные продукты, получаемые при плавке металлов. Зола может быть использована в качестве вяжущего компонента для укрепления грунтов.

Необходимо иметь в виду, что важнейшая задача строителей - не только сохранение природных ландшафтов и сельхозугодий, но и восстановление их путем рекультивации ранее использованных промышленностью и строителями земель.

Под рекультивацией понимается комплекс инженерных и мелиоративных работ, направленных на восстановление продуктивности нарушенных территорий и возвращение их в сельскохозяйственный оборот или другие виды использования. Методы рекультивации использованных земель включают засыпку выработок отвальными породами и грунтом, восстановление растительного слоя и насаждений.