Подготовка территории

Подготовительные работы, выполняемые на строительной площадке, могут быть представлены в виде организационно-технологической модели (рис.1).

Рис.1 Организационно-технологическая модель процесса подготовительных работ на строительной площадке

Снос неиспользуемых строений

До начала работ по освобождению строительной площадки от строений заказчик обязан переселить граждан, проживающих на этой территории в зданиях, подлежащих сносу, переносу или реконструкции; демонтировать оборудование, устройства, отключить действующие сети. После этого генподрядчик вместе с заказчиком и проектной организацией производят обследование строений, подлежащих сносу. На основании результатов обследования генподрядчик разрабатывает проект производства работ (ППР) по разборке строений, в котором определяются сроки и способы выполнения работ, средства механизации, оборудование, мероприятия по обеспечению безопасности производства работ.

При разборке различных строений применяют главным образом ручной, полумеханизированный, механизированный и взрывной способ.

Ручной способ разборки и разрушения применяется при небольших объемах работ и осуществляется с использованием ручного инструмента - ломов, кирок, кувалд и др.

Полумеханизированный способ основан на применении пневматического и электрифицированного инструмента: отбойных молотков, пневматических бетоноломов, лебедок, домкратов и др. Этот способ трудоемкий, дорогой, однако имеет широкое применение.

При механизированном способе работы выполняют с помощью машин и механизмов. Наиболее широкое распространение получил метод ударного разрушения шар-молотом или клин-молотом, подведенными на тросах к стреле самоходного крана или экскаватора. Для обрушения отдельно стоящих конструкций или участков зданий применяют тракторы или бульдозеры. По сравнению с полумеханизированным данный способ более производителен и рационален при разборке старых зданий и сооружений.

Взрывной способ основан на использовании энергии взрыва. Для разрушения применяют шпуровые заряды взрывчатого вещества. В результате взрыва здание разрушается и оседает на свое основание. Взрывной способ наименее трудоемкий и наиболее экономичный.

При разборке или разрушении зданий, сооружений отдельных конструкций чаще всего применяют комбинированный способ, при котором одни конструктивные элементы разбираются ручным способом, другие - механизированным, третьи - взрывным способом сносимые сооружения не мешают производству работ, они могут временно использоваться под склады, мастерские и т.п.

Валка деревьев

Очистку строительной площадки от леса производят в пределах границ, установленных проектом. Ценные породы молодых деревьев в определенные сроки пересаживают на новые места. Остальные деревья после валки и обработки перевозят на временные склады, расположенные за пределами строительной площадки. Валка деревьев осуществляется двумя способами.

1. Валка деревьев вместе с корнями. Применяется в случаях, когда деревья имеют поверхностную корневую систему. При больших объемах работ для валки средних и крупных деревьев применяются тракторы, бульдозеры, лебедки, корчеватели, а также взрывной способ. С помощью трактора можно повалить дерево диаметром до 35-40 см, при этом диаметр троса должен быть 25-30 мм (рис.2).

Рис.2. Валка деревьев трактором

Валка леса бульдозерами и корчевателями производится толкающим усилием трактора, отвал устанавливается в максимально высокое положение (рис.3)

Рис.3. Валка деревьев бульдозером

Деревья с диаметром ствола более 40 см сваливают после предварительной подрезки корней отвалом бульдозера. В зимнее время крупные деревья могут быть свалены взрывным способом, для чего под деревом делается шпур на глубину не менее 1,5d дерева.

Рис.4. Валка деревьев спиливанием

2. Спиливание деревьев с последующей корчевкой пней. Спиливание деревьев может осуществляться как ручными пилами при диаметре дерева до 50 см и небольшом объеме работ, так и механическими (бензомоторными и электрическими) при диаметре дерева более 50 см и большом объеме работ. Перед спиливанием дерево подрубается топором или подпиливается пилой на высоту и глубину, равную 1/4d с той стороны, куда сваливается дерево (рис.4).

Пропиливание производится выше подрубания для того, чтобы при падении дерева образовалась площадь скалывания по линии 1-1, которая не позволит сдвинуться дереву в сторону рабочего.

Выкорчевывание пней

Корчевать пни необходимо на следующих участках строительной площадки;

будущих мелких траншеях, котлованах, каналах и т.п.;

дорожных насыпях при высоте их до 1 м - для железных дорог и до 1,5 м - для автомобильных дорог;

основаниях под аэродромные взлетно-посадочные полосы и гидротехнические сооружения,

планировочных насыпях высотой до 0,5 м,

выемках, резервах и грунтовых карьерах, грунт из которых используют для возведения насыпей;

трассах подземных трубопроводов на ширину полосы, указанную в проекте организации строительства (ПОС).

Оставлять пни разрешается в основании насыпей:

автомобильных дорог высотой более 1,5 м; в этом случае при высоте насыпи 1,5-2 м пни должны быть срезаны в уровень с землей, а при высоте насыпи более 2 м пни могут быть оставлены высотой не более 10 см над естественной поверхностью земли;

железных дорог высотой более 1 м, при этом пни могут быть оставлены высотой не более 20 см над естественной поверхностью земли;

планировочных высотой более 0,5 м, при этом пни могут быть оставлены высотой не более 20 см над естественной поверхностью земли.

Для корчевки пней применяет механизированный или взрывной способ.

Корчевание пней тракторами и лебедками производится прямой тягой с помощью троса длиной не менее 10-15 м и d=20-25 мм. Корчевание пней бульдозерами и корчевателями производится толкающим усилием трактора с установкой отвала машин в максимально низкое положение. При взрывном способе корчевания пней заряды размещают в шурфах под пнями. Глубина шурфов должна быть не менее 1,5-2d пня (рис. 5). При этом на каждый сантиметр диаметра пня закладывается 15- 40 г взрывчатого вещества.

Рис.5. Взрывной способ корчевания пней

Срезка кустарников

Для удобства валки леса предварительно территорию строительной площадки расчищают от кустарника с помощью бульдозеров кусторезов и тракторов-корчевателей. Кусторез производит срезку кустарника и мелкого леса диаметром до 20 см.

Уборка валунов

При уборке территории строительной площадки валуны (камни), находящиеся на поверхности земли, делят на габаритные и негабаритные.

Габаритные валуны транспортируют всеми доступными средствами в места отвала грунта или временного хранения, к дробильным устройствам для переработки на щебень. Негабаритными считаются валуны, которые невозможно грузить экскаваторами и транспортировать самосвалами. Негабаритные валуны, как правило, дробят взрывным способом, а иногда закапывают в грунт.

Снятие растительного слоя

До начала земляных работ в строительной площадки должен был снят плодородный растительный слой и уложен в отвалы для дальнейшего использования рекультивации сельскохозяйственных земель, при благоустройстве территории, плодородный слой снимают в талом состоянии бульдозерами или скреперами, в зимних условиях растительный слой допускается снимать лишь при наличии технико-экономического обоснования. Контроль за снятием и хранением плодородного растительного слоя почвы осуществляет заказчик.

Отвод поверхностных и грунтовых вод

Перед началом производства земляных работ необходимо обеспечит отвод поверхностных и грунтовых (подземных) вод с помощью временных или постоянных устройств.

Отвод поверхностных вод осуществляется с помощью нагорных канав, временных резервов грунта, кавальеров и отвалов грунта располагаемых с нагорной стороны. Кроме того могут устраиваться специальные оградительные обвалования, планировка территории строительной площадки с уклоном.

Если поверхностный слой дренирующий небольшой мощности, то нагорная канава заглубляется в слабодренирующий грунт.

При наличии отвала грунта вдоль откоса выемки отсыпается отвал (банкет) высотой до 0,6 м, а вдоль этого отвала устраивается забанкетная канава с уклоном не менее 0,5%. При этом расстояние между верхней бровкой выемки и подошвой ближайшего откоса отвала грунта должно составлять не менее 1м (рис. 6).

Рис.6. Защита выемки от поверхностных вод: 1 - нагорная канава; 2 - кавальер; 3 - забанкетная канава; 4 - банкет

При устройстве нагорных канав должны соблюдаться основные требования по технологии и организации производства работ:

работы по устройству нагорной канавы следует начинать с низовой стороны;

отвод воды из нагорной канавы должен осуществляться в пониженные участки местности за пределами строительной площадки;

продольный уклон нагорных канав должен быть не менее 0,03 (3%);

временные нагорные канавы должны располагаться от земельного сооружения на расстоянии не менее 3 м, а постоянные не менее 5 м;

глубина нагорной канавы принимается по гидравлическому расчету и зависит от климатических и грунтовых условий, времени года.

Разработка нагорных канав (водоотводных и осушительных) выполняется многоковшовыми и роторными экскаваторами - канавокопателями со сменным оборудованием для срезки откосов, одноковшовыми экскаваторами, оборудованными драглайном или обратной лопатой. В болотистой местности используют экскаваторы с уширенными гусеницами.

Если водоотвод необходимо выполнять в процессе земляных работ, не допуская нарушения устойчивости основания, то устраивают закрытый дренаж, который собирает грунтовые воды и отводит за пределы возводимого сооружения. На строительной площадке устраивают, как правило, закрытый дренаж из щебня или с применением перфорированных асбестоцементных или керамических труб (рис.7)

Рис.7. Закрытый дренаж: а - из щебня; б - из асбоцементных или керамических перфорированных труб; в - план расположения дренажных траншей; 1 - гравий; 2 -песок; 3 - утеплитель; 4 - глина 5 - дренажная труба; 6 - смотровой колодец

Дренаж устраивается с нагорной стороны. Нижняя часть дренажной траншеи заполняется на высоту водоносного слоя дренирующим материалом (щебень, песок), затеи укладывают утеплитель и закрывают до поверхности земли водонепроницаемым грунтом.

При устройстве закрытых дренажей должны соблюдаться основные требования по технологии и организации производства работ:

глубина заложения дренажных труб должна находиться в прямой зависимости от глубины заложения основания сооружения и водоносного слоя;

продольный уклон дренажных траншей или труб должен быть 0,003-0,006;

сброс должен осуществляться по коллектору или по рельефу местности.

Повышение прочности и улучшение свойств грунта

С целью повышения производительности машин и механизмов, разрабатывающих грунт, улучшения условий труда в подготовительный период на строительной площадке при необходимости выполняют работы по улучшению свойств грунта и его прочности, Для этого наиболее часто применяют физические, химические и электрохимические способы.

К физическим способам относятся такие, которые обеспечивав улучшение свойств грунтов за счет прохождения в них физически. процессов: водопонижения, тампонажа, искусственного замораживания:

Иглофильтровые трубы располагают вокруг разрабатываемой выемки либо с одной или двух сторон траншеи в зависимости от её ширины. Для понижения уровня грунтовых вод на глубину до 6 м применяют легкие иглофильтровые установки (ЛИУ). Иглофильтры погружают в грунт до проектной отметки механическими средствами (отбойными молотками, вибропогружателями и т.п.) в предварительно пробуренные скважины или под действием собственной тяжести, а также гидроподмывом.

Дня понижения грунтовых вод на глубину 1-3 м иглофильтры размещают у бровки выемки через 1-1,5 м. При необходимости более глубокого понижения грунтовых вод иглофильтровые установки располагают в два яруса.

Расстояния между иглофильтрами в зависимости от фильтрующей способности грунтов и глубины водопонижения назначаются по расчету.

Применение иглофильтровых установок наиболее эффективно в относительно чистых песчаных и песчано-гравелистых грунтах.

Водопонижение с помощью водопонижающих скважин применяется при разработке глубоких выработок, когда требуется понизить уровень грунтовых вод на 20 м и более. Сущность данного способа состоит в том, что вокруг будущей выемки бурятся скважины диаметром не менее 160 мм, в нижней части которых располагается фильтр. Внутрь скважины опускается насос, с помощью которого откачивается вода, поступающая из водонасыщенного грунта.

Если строительная площадка располагается на трещиноватых и крупнопористых грунтах, то улучшение их свойств выполняют способом тампонажа.

Сущность тампонажа грунта заключается в нагнетании специальных растворов или смесей, которые придают грунту водонепроницаемость и монолитность. Нагнетание производится через систему тампонажных скважин, расположенных вокруг будущей выемки.

Существует три вида тампонажа в зависимости от применяемого раствора:

глинизация - в качестве тампонажной смеси используются суспензии из глин, с помощью которых достигается улучшение свойств грунта в радиусе 2-3 м от скважины;

битумизация - в качестве тампонажного материала применяется битум, расплавленный до температуры 190 °С (горячая битумизация), который, остывая в грунте, закупоривает трещины и поры. Горячий битум нагнетается в грунт через битумизационные скважины, снабженные продольными электроподогревателями;

цементация - в качестве тампонажного раствора применяется цементный или цементно-песчаный раствор. Этот способ применим в трещиноватых породах. Для цементации используются цементы не ниже М300. Бурение скважин производится буровыми установками. Нагнетание цементного раствора осуществляется плунжерными насосами или пневмонагнетательными установками под давлением на 0,2 - 0,3 МПа больше гидростатического напора грунтовых вод.

В водонасыщенных грунтах (плывунах) применяется искусственное замораживание. Сущность этого способа заключается в том, что через систему замораживающих скважин пропускается хладоноситель с низкой температурой, который превращает водонасыщенный грунт в массив с высокой прочностью (рис.8).

Рис.8. Схема искусственного замораживания грунта: 1 - охлаждающая колонка; 2 - трубопровод для подачи хладоносителя; 3 - замороженный грунт; 4 - выемка; 5 - холодильная установка

В качестве хладоносителя применяют растворы солей (рассол) или сжиженный газ (жидкий азот) с температурой 20-25°С. Скорость промораживания грунта составляет 1-2 см/сут, прочность замороженного грунта колеблется от 3 МПа (для глин) до 15 МПа (для песчаных грунтов). При рассольном способе замораживания происходит сильное переувлажнение и интенсивное пучение грунта. По этой причине этот способ в зоне существующей застройки применять опасно. Этот недостаток устраняется применением в качестве хладоносителя сжиженного азота, имеющего температуру испарения 196 °С. Для закрепления 1 м кубического грунта требуется до 600 кг азота. Скорость замораживания грунта составляет 10-15 см/сут и превышает скорость водопритока в замороженную зону, поэтому интенсивного пучения и водонасыщения грунта не происходит.

К химическим способам относятся такие, которые обеспечивают закрепление грунтов при взаимодействии вводимых в грунт реагентов между собой и с минеральными частицами. Химические реагенты вводятся в грунт под избыточным давлением через перфорированные трубчатые инъекторы. В зависимости от применяемых реагентов химический способ подразделяется на силикатизацию и смолизацию. При силикатизации в качестве основы, закрепляющей грунт, используется гидросиликат натрия (жидкое стекло), а при смолизации - синтетические водорастворимые смолы. Процесс закрепления грунта происходит благодаря смешиванию основы с отвердителем (коагуляторами и полимеризаторами).

Силикатизация подразделяется на три вида:

1) двухрастворная - применяется для хорошо дренирующих грунтов. Сначала в грунт нагнетают водный раствор силиката натрия NaSiO , а затем хлористый кальций CaCl. Эти растворы вступают в реакцию и образуют прочный монолит;

2) однорастворная - применяется, если грунты слабодренирующие. В этом случае нагнетается в грунт раствор жидкого стекла и отвердителя, смешанных в необходимом соотношении. В качестве отвердителя могут применяться растворы соляной, серной, щавелевой кислот или солей серной кислоты;

3) газовая - в качестве коагулятора жидкого стекла применяется углекислый газ, закачиваемый в грунт до и после нагнетания раствора.

Смолизация по технологии аналогична однорастворной силикатизации

В качестве основы используются водные растворы синтетических смол. По экономической эффективности наибольшее применение в практике закрепления грунтов получила мочевиноформальдегидная (карбамидная) смола. В качестве полимеризатора раствора карбамидной смолы используются растворы соляной, щавелевой кислот, а также кислые соли.

К электрохимическим относятся способы, при которых закрепление грунтов достигается благодаря воздействию на них постоянного электрического поля. Эти способы эффективно используются в водонасыщенных связных грунтах.

В практике строительства наиболее часто применяются три разновидности электрохимического закрепления грунтов:

1) злектрообработка - улучшение физико-механических свойств водонасыщенных глин путем пропускания постоянного электрического тока через систему стальных электродов, погруженных в грунт. При воздействии на глинистый грунт постоянного электрического тока в нем происходит комплекс процессов (электрокинетических, электрохимических и структурообразовательных), которые уменьшают влажность, увеличивают прочность и водостойкость грунта. Грунтовая вода под действием постоянного электрического поля перемещается к катодам-электродам, соединенным с отрицательным полюсом источника постоянного тока. Для удаления выделяющейся воды аноды устраиваются из стальных труб диаметром от 50 до 100 мм с перфорацией стенок в пределах рабочей зоны;

2) электролитная обработка. разновидность электрохимического закрепления связных грунтов. Она заключается в том, что через систему перфорированных электродов вместе с пропусканием постоянного электрического тока в грунт вводят растворы химических реагентов, которые, взаимодействуя с грунтом, улучшают его свойства. В качестве анодных электролитов применяются 5-10% - растворы хлористого кальция, сернокислого алюминия, железа. В качестве анодных электролитов используется раствор жидкого стекла (гидросиликата натрия). Количество введенного в грунт электролита для его закрепления зависит от конструкции анодов. Рекомендуется применять аноды-сваи, которые после окончания работ по закреплению грунта могут быть использованы как набивные сваи;

3) электросиликатизация - разновидность электролитной обработки. Она применяется для закрепления водонасыщенных мелко - зернистых пылеватых песков. Сущность её заключается в том, что аноды-иньекторы в грунте вводят растворы жидкого стекла и отвердителя под действием внешнего давления и постоянного электрического поля, результатом чего является закрепление грунта.