CC BY
198
ISSN 2410-1672 (online)
Региональное развитие • № 8(12) • 2015
Землеустройство и кадастры
http://regrazvitie. ru regrazvitie@yandex. ru
Выходные сведения статьи:
Барышников А.А., Шадрина А.А. Земляные работы в зимних условиях // Региональное развитие: электронный научно-практический журнал. 2015. № 8(12). URL: https://regrazvitie.ru/zemlvanYe-raboty-v-zimnih-usloviyah/
УДК 69.051
Земляные работы в зимних условиях © 2015 Барышников Александр Анатольевич1
Е-mail: [email protected]
2
© 2015 Шадрина Альбина Александровна
Е-mail: [email protected]
Самарский государственный архитектурно-строительный университет
Определены основные цели и задачи при строительстве в зимних условиях. Найдены основные преимущества проведения работ в таких условиях. В работе были выявлены и проанализированы основные особенности выполнения работ на мерзлых грунтах. Изучен опыт выполнения земляных работ в зимой в умеренных широтах и в районах Крайнего Севера и у приравненным к нему территориям. Приведены новые оригинальные и прогрессивные методы производства работ при строительстве на мерзлых грунтах. Рассмотрены основные технологии выполнения земляных работ такие, предохранением грунта от промерзания и последующей разработкой, разработкой грунта предварительным рыхлением, непосредственной разработкой мерзлого грунта и предварительным оттаиванием с последующей его разработкой в талом состоянии. Проанализирована новейшая технология выполнения земляных работ.
Ключевые слова: земляные работы, технологии выполнения земляных работ, механическое рыхление
Earthmovings are in winter terms © 2015 Baryshnikov Alexander Anatolievich1
Е-mail: [email protected]
2
© 2015 Shadrina Albina Alexandrovna
Е-mail: [email protected]
Samara state University of architecture and civil engineering
The main goals and objectives during construction in winter conditions. Found the main advantages of the work in such conditions. In this paper we were identified and analyzed the main features of work on the frozen ground. Study the experience of excavation works in the winter in temperate 1 2
1 Барышников Александр Анатольевич - магистрант направления «Технология и организация
строительного производства» ФГБОУ ВПО «Самарский государственный архитектурно-строительный
университет» (Российская Федерация, 443001, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 194)
2 Шадрина Альбина Александровна - страший преподаватель «Технология и организация
строительного производства» ФГБОУ ВПО «Самарский государственный архитектурно-строительный
университет» (Российская Федерация, 443001, г. Самара, ул. Молодогвардейская, 194)
ISSN 2410-1672 (online) Regional development • № 8(12) • 2015 http://resraz.vitie.ru
Land management and cadastre regrazvitie@yandex. ru
latitudes, and in the Far North and equated to the territories. Presents new original and innovative methods of production work in the construction on the frozen ground. The basic technology of earthworks such protection soil from freezing and subsequent development, the development of preliminary loosening the soil, the immediate development frozen ground thawing and advanced with its subsequent development in the thawed state. Analyzed the latest technology of excavation work.
Keywords: earthworks, excavation work technology, mechanical loosening
Время года существенно сказывается на организации работ, так и на технологии строительно-монтажных работ. По этой причине желательно все работы нулевого цикла, планировочные и отделочные работы выполнять в летние, теплые периоды времени. Но есть исключения:
• когда строительство ведется в районах Севера основной объем строительных работ должен производиться в зимний период, когда возможен беспрепятственный проезд и подъезд тяжелых строительных машин и механизмов в любую точку строительной площадки. В летний период в этих районах производство строительных монтажных работ весьма затруднительно.
• когда строительство ведется в средних широтах, где уровень грунтовых вод относительно высок, и выполнение работ нулевого цикла следует производить в сухое время года - летом или зимой, а по тем или иным причинам выполнение работ летом невозможно.
• когда строительство объекта имеет жесткие временные рамки на выполнение и производство работ необходимо выполнять в зимний период.
Примерно 15... 18% общего объема земляных работ приходится выполнять при мерзлом состоянии грунта.
Как же сегодня в таких условиях выполняются работы нулевого цикла и обеспечивается надежность фундаментов, оснований зданий и сооружений и качество строительства в целом?
На сегодняшний день этот вопрос весьма актуален, и имеет за собой прочную основу. Мы живем в условиях капиталистической экономической системы, основанной на товарноденежных отношениях в широком смысле. Здесь и имеет свое место как быстро, качественно и дешево выполнить все работы в установленные сроки.
Особенностями проведения земляных работ в зимнее время являются:
• отрицательная температура воздуха
• наличие снега
• льда.
Промерзание грунтов осложняет их разработку, транспортирование, укладку и уплотнение. Удорожание строительства, вызываемое зимними работами, должно компенсироваться [1].
Выполнение земляных работ в зимний период позволяет продлить строительный сезон и вместе с тем повысить темпы строительства и обеспечить равномерное использование рабочих средств механизации. При этом производство работ в этих условиях не должно приводить к снижению качества, устойчивости и долговечности.
Земляные работы в умеренных широтах по общим правилам ведутся следующим образом. Для облегчения производства земляных работ зимой, разрабатываемый грунт необходимо подготовить осенью до первых заморозков. В это время необходимо выполнить комплекс подготовительных мероприятий, с целью предохранение грунта от промерзания. В этот комплекс мероприятий входит две процедуры: рыхление и тепловая изоляция поверхности почвы [4].
Первый этап предохранительных мероприятий (рыхление грунта) выполняется механическим методом - отведенный под земляные работы участок распахивают плугами на глубину не менее 3 0-40 сантиметров. Основная цель подобного действия заключается в насыщении плотного слоя почвы воздухом, что повышает тепловую инерцию грунта. При этом происходит нарушение грунтовых капилляров, способствующих глубокому промерзанию грунта. Верхний слой земли толщиной семь сантиметров необходимо забороновать для устройства снегозадержания, которое предохраняет грунт от замерзания при температуре не ниже -3 °.
Второй этап предохранительных мероприятий состоит в обустройстве внешнего слоя теплозащиты. В качестве такового используют любой доступный материал с теплоизолирующими свойствами: опилки, сухие листья,
шлак, бывшую в употреблении минеральную вату и прочее. Неплохим дополнением к искусственной преграде будет и слой естественного теплоизолятора - снега.
После завершения предварительного этапа строительный участок остается в таком законсервированном состоянии до момента начала земляных работ.
Следует сразу же отметить, что ни рыхление, ни утепление почвы не дает 100-процентой защиты от промерзания грунта, поэтому земляные работы в зимнее время начинаются с удаления слоя утеплителя, оттаивания и повторного рыхления почвы. И только после этого можно приступить к извлечению грунта. Причем, подобные манипуляции следует проделывать только на том участке, который предполагается обработать именно в сегодняшнюю рабочую смену.
Земляные работы в районах Севера. Значительная часть территории России расположена в зонах с продолжительной и суровой зимой. Однако строительство здесь ведется круглый год, в связи с чем примерно 20% общего объема земляных работ приходится выполнять при мерзлом состоянии грунта.
В северных районах в зависимости от конкретных местных условий разработку грунта в зимних условиях осуществляют также следующими методами:
1) предохранением грунта от промерзания и последующей разработкой обычными методами, 2) разработкой грунта в мерзлом состоянии с предварительным рыхлением, ) непосредственной разработкой мерзлого грунта, 4) оттаиванием грунта и его разработкой в талом состоянии.
Рыхление мерзлого грунта с последующей разработкой землеройными или землеройнотранспортными машинами осуществляют механическим или взрывным методом.
Механическое рыхление базируется на резании, раскалывании или сколе слоя мерзлого грунта статическим или динамическим воздействием.
Статическое воздействие основано на воздействии непрерывного режущего усилия в мерзлом грунте специальным рабочим органом-зубом. ля этого применяют специальное оборудование, у которого непрерывное режущее усилие зуба создается за счет тягового
ISSN 2410-1672 (online) Regional development • № 8(12) • 2015 http://resraz.vitie.ru
Land management and cadastre regrazvitie@yandex. ru
усилия трактора-тягача. Возможность послойной разработки мерзлого фунта делает статические рыхлители применимыми независимо от глубины промерзания.
инамическое воздействие основано на создании ударных нагрузок на открытой поверхности мерзлого грунта. тим способом грунт разрушают молотами свободного падения (рыхление раскалыванием) либо молотами направленного действия (рыхление сколом). Молот свободного падения может иметь форму шара или клина массой до 5 т, подвешиваемого на канате к стреле экскаватора и сбрасываемого с высоты 5...8 м. В качестве молота направленного действия широко применяют дизель-молоты, используемые в качестве навесного оборудования к экскаватору или трактору. Дизель-молоты позволяют разрушать грунт на глубину до 1,3 м.
Рыхление взрывом допускается применять когда глубина промерзания 0,4...1,5м или же при работе с большим объемом мерзлого грунта. Данный метод преимущественно используют в незастроенных участках, а если участок все же застроен, то применяют укрытия и локализаторы взрыва в виде тяжелых пригрузочных плит.
Непосредственная разработка мерзлого грунта (без предварительного рыхления) ведется двумя методами: блочным и механическим.
Блочный метод основан на том, что монолитность мерзлого грунта нарушается с помощью разрезки его на блоки, которые затем удаляют экскаватором, строительным краном или трактором. Разрезку на блоки выполняют по взаимно перпендикулярным направлениям. При малой глубине промерзания (до 0,6 м) достаточно сделать только продольные прорезы.
Глубина прорезаемых в мерзлом слое щелей должна составлять примерно 80% от глубины промерзания.
Механический метод основан на воздействии на массив мерзлого грунта. Реализуется применением как обычных землеройных и землеройно-транспортных машин, так и машин, оборудованных специальными рабочими органами
В последнее время стали большое применение нашли одноковшовые экскаваторы со специальным оборудованием - ковшей с виброударными активными зубьями и ковшей с захватно-клещевым устройством
Оттаивание мерзлого грунта осуществляют тепловыми способами, характеризующимися значительной трудоемкостью и энергоемкостью. Поэтому тепловые способы применяют только в тех случаях, когда другие эффективные методы недопустимы или неприемлемы.
Способы оттаивания мерзлого грунта классифицируют как по направлению распространения теплоты в грунте так и по применяемому виду теплоносителя.
По направлению распространения теплоты: 1) Способ оттаивания сверху вниз. вляется самым простым, но самым неэффективным, так как источник теплоты находится в холодной зоне, вследствие чего происходят большие потери тепла. 2) Способ оттаивания грунта снизу вверх. остаточно трудоемкий, но исключает большие потери тепла. ) При оттаивании грунта по радиальному направлению теплота распространяется в грунте радиально от вертикально установленных прогревающих элементов, погруженных в грунт.
По виду теплоносителя различают: 1) Огневой способ применяют для отрывки зимой небольших траншей. ля этого экономично использовать звеньевой агрегат, состоящий из ряда металлических коробов в форме разрезанных по продольной оси усеченных конусов, из
которых собирают сплошную галерею. 2) Способ электро-прогрева основан на пропуске тока через разогреваемый материал, в результате чего он приобретает положительную температуру. Основными техническими средствами являются горизонтальные или вертикальные электроды. 3 ) Паровое оттаивание основано на впуске пара в грунт, для чего применяют специальные технические средства - паровые иглы, представляющие собой металлическую трубу длиной до 2 м, диаметром 25...50 мм. 4) Оттаивание электронагревателями основано на передаче теплоты мерзлому грунту контактным способом. В качестве основных технических средств применяют электроиглы, представляющие собой стальные трубы длиной около 1 м, диаметром до 50...60 мм.[3,5]
Целесообразность выполнения земляных работ в зимних условиях в большинстве случаев оценивается с экономической точки, за исключением случаев когда строительство ведется в северных районах. И главным критерием сооружения в зимний период является экономический показатель Эс, выраженный в процентах общей сметной стоимости строительно-монтажных работ.
Э с = Рг + Р2 + Рз + т где Рг=0,4Ат (А — стоимость эксплуатации землеройных машин, % общей сметной стоимости сооружения ; т — сокращение срока строительства в долях единицы от общего нормативного срока); Р2=0,87 т— снижение себестоимости строительства за счет экономии условно-постоянной части накладных расходов, % общей стоимости сооружения 4, а — снижение накладных расходов при уменьшении численности рабочих (а — сокращение численности рабочих в долях единицы) — зимнее удорожание, % сметной стоимости строительно-монтажных работ, определяемое расчетом в соответствии с проектом производства работ [3,5].
Список литературы
1. Сидоренко Л.П. «Технология сооружения подстанций» - М.: Э нергоиздат. - 1981.
2. Карпов В.М., Пузанов И.И. «Строительство и вечная мерзлота» - М.: Стройиздат. -
1970.
3. Докучаев В.В., Маркин К.Ф. «Свайные фундаменты в вечномерзлых грунтах» - М.: Стройиздат. - 1972.
4. Атаев С.С., Данилов Н.Н., Прыкин Б.В. и др. «Технология строительного производства. Учебник для вузов». - М.: Стройиздат. - 1984.
5. Литвинов О.О., Беляков Ю.И. «Технология строительного производства» - Киев: головное издательство издательского объединения «Высшая школа». - 1985.
References
1. Sidorenko L.P. (1981). «Tehnologija sooruzhenija podstancij», M.: Jenergoizdat.
2. Karpov V.M., Puzanov I.I. (1970). «Stroitel'stvo i vechnaja m erzlota», M.: Strojizdat.
3. Dokuchaev V.V., Markin K.F. (1972). «Svajnye fundamenty v vechnomerzlyh gruntah», M.: Strojizdat, 1972.
4. Ataev S.S., Danilov N.N., Prykin B.V. i dr. (1984). «Tehnologija stroitel'nogo proizvodstva. Uchebnik dlja vuzov», M.: Strojizdat.
5. Litvinov O.O., Beljakov Ju.I. (1985). «Tehnologija stroitel'nogo proizvodstva», Kiev: golovnoe izdatel'stvo izdatel'skogo ob#edinenija «Vysshaja shkola».
