Лекция 3 ПРОИЗВОДСТВО ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ В СТЕСНЕННЫХ УСЛОВИЯХ (Крепление стен выемок) РЗ
Рассматриваемые вопросы 1. Особенности производства работ земляных работ при реконструкции. 2. Крепление стенок выемок: консольное, распорное, анкерное, подкосное и закрепление грунта. Объяснить схемы. 3. Современные виды распорных креплений. Объяснить схемы. ОБЯЗАТЕЛЬНО: 1. Рассказывать по схемам. 2. Студент должен дополнить лекцию своими материалами взятыми из различных источников. 3. Студент должен по каждому вопросу сделать свой вывод.
Особенности производства работ На производство земляных работ при реконструкции промышленных предприятий оказывают влияние следующие особенности: стесненные условия их выполнения в цехах с действующим производством и на территории предприятия, занятой сооружениями и коммуникациями; сжатые сроки производства работ; отрывка котлованов вблизи существующих фундаментов на глубину, превышающую отметку заложения фундаментов; необходимость отрывки котлованов в насыпных грунтах, содержащих включения твердых предметов (кирпича, железобетона, сцементированного шлака, кусков металла); необходимость разборки во многих случаях до начала земляных работ покрытий дорог, площадок, полов; обеспечение достаточного уплотнения грунта в обратных засыпках котлованов и траншей, так как потом над засыпками укладываются покрытия полов, дорог и др.; наличие большого количества коммуникаций различного назначения в местах отрывки котлованов и траншей; большое число ограничений в технологии земляных работ (невозможность применения машин с двигателями внутреннего сгорания на внутрицеховых работах, динамического воздействия на грунт вблизи коммуникаций, применения искусственного водопонижения); отсутствие (во многих случаях) мест для временного хранения грунта, разработанного в котлованах и траншеях; относительно большой объем работ, выполняемых вручную из-за стесненности, наличия большого количества коммуникаций, трудности применения средств механизации.
При подготовке к производству земляных работ должно быть осуществлено следующее: выявлено, уточнено и обозначено на местности положение всех коммуникаций, проходящих в зоне работ и вблизи от нее; установлено положение геодезических знаков, требующихся для проведения работ. В необходимых случаях должны быть установлены временные реперы; подготовлены и подвезены все материалы и приспособления, требующиеся для выполнения работ (крепления стен выработок, предохранение вскрываемых коммуникаций, лестницы для спуска в выемки и т. п.); снят и обвалован растительный грунт (при внецеховых работах) со всей площади работ, включая временные дороги и места временной укладки материалов; разобраны конструкции, подлежащие сносу на местах разработки выемок; разобраны покрытия полов, дорог, площадок и т. п. Крепление стенок выемок В условиях реконструкции, особенно внутри цехов, устраивают выемки обычно с вертикальными стенками и значительно реже с откосом (в одну или две стороны). Крепления стенок выемок с вертикальными стенками в стесненных условиях наиболее часто применяют консольные и консольно-распорные, а также анкерные, подкосные и распорные (рис.1), выполняемые из дерева, металла, железобетона и их комбинаций (Табл. 1.). В отдельных случаях в качестве креплений выемок применяют методы химического и термического закрепления (рис.1, з), семантизации и замораживания. Небольшие глубокие котлованы в особо стесненных условиях {вблизи фундаментов существующего оборудования, зданий и сооружений при глубине их заложения выше отметки дна устраиваемого котлована) разрабатывают в опускных колодцах (рис.1, ж).
Табл.1 Область применения креплений выработок в стесненных условиях
Консольное (консольно-распорное) крепление (рис.1, а) устраивают при внешних ограничениях, не позволяющих применять анкерные крепления, для обеспечения свободного пространства внутри выемки и сокращения сроков производства СМР. Оно выполняется при глубине выемки: до 3 м из деревянного шпунта, до 6 м из металлического шпунта, до 10 м из буронабивных свай или монолитных и сборных железобетонных конструкций, выполняемых методом «стена в грунте». При значительной глубине котлована (более 8 м), при невозможности устройства анкерных креплений и постановки расстрелов внутри котлована крепление выполняют из двух рядов буронабивных свай. При устройстве буронабивных свай вблизи расположения фундаментов (первый ряд) их следует бетонировать без извлечения обсадных труб, а при устройстве второго ряда с извлечением обсадных труб и с одновременным заполнением скважин бетонной смесью. Консольное крепление при глубине котлована более 6 м часто выполняют комбинированным из металлического шпунта и буронабивных свай в два этапа. При этом шпунтовую стенку {первый этап) располагают со стороны рядом существующих фундаментов, а буронабивные сваи (второй этап) со стороны котлована. В процессе разработки грунта из котлована буронабивные сваи хомутами прикрепляют к шпунтовому ряду. Если рядом расположенные конструкции устойчивы к вибрационным воздействиям, то при устройстве шпунтовых стенок из металлических свай применяют вибропогружение. В остальных случаях погружение шпунта выполняют методом вдавливания. При наличии рядом с устраиваемой выемкой подземных коммуникаций (трубопроводы, коллекторы, галереи) применяют анкерное крепление, при этом анкеры располагают на поверхности земли (рис.1, в) или заглубляют.
При свободной зоне вокруг устраиваемой выемки анкеры могут быть заглублены на 2 м и более в предварительно отрываемые Т-образные траншеи (рис.1, д). Если на поверхности земли рядом с устраиваемым котлованом расположены какие-либо конструкции (дорожное полотно, трубопроводы и т. п.), анкеры устраивают забуриванием скважин со стороны разработанного котлована. Скважины забуривают под заданным углом к горизонту диаметром 2030 см и глубиной 820 м, обеспечивая расположение части скважины за пределами возможной призмы обрушения (рис.1, г). В скважины устанавливают анкерные оттяжки из стальных труб, стержней периодического профиля диаметром 1840 мм или высокопрочной проволоки в виде пучков, прядей или канатов. Затем в пробуренную скважину нагнетают цементный раствор, и тем самым закрепляют анкерные оттяжки по всей длине или в нижней части скважины. Со стороны стенки их закрепляют на продольных поясах, устраиваемых из двутавровых балок вдоль стенки котлована. В условиях реконструкции предприятий при устройстве крепления стенок небольших котлованов все чаще применяют метод торкретирования с помощью цемент-пушки или бетон-шприц машины. Набрызг бетонной смеси производится под высоким давлением; ее частицы при нанесении первого слоя проникают в мягкий грунт, а при нанесении последующих слоев в неуспевшую еще затвердеть бетонную смесь предыдущего слоя. В ряде случаев по грунту или между соответствующими слоями укладывается арматурная сетка. В результате получают монолитную конструкцию с толщиной слоя около 75 мм. При сооружении глубоких котлованов стенки торкретбетоном крепят обычно уступами. В случае значительной толщины торкрет-бетон может быть заанкерен за пределами котлована, что избавляет от необходимости применения распорок. Метод торкретирования эффективен при креплении стенок котлованов, устраиваемых в связных грунтах нормальной влажности. Его не рекомендуется использовать при сооружении котлованов в песчаных грунтах и при сильном притоке грунтовых вод.
Рисунок 1 а, б, в, г – Виды крепления стенок выемок в стесненных условиях А -Консольное: 1-существующие конструкции; 2- ограждающая конструкция; 3-котлован Б - Распорное: 1-существующие конструкции В - Анкерное, с анкером на поверхности земли: 1-существующие конструкции; 2- ограждающая конструкция; 5-анкер; 6-существующие коммуникации Г - Подкосное: 1-существующие конструкции; 2- ограждающая конструкция; 5-анкер; 8-дорожное покрытие
Рисунок 1 д, ж – Виды крепления стенок выемок в стесненных условиях Д - Анкерное, с анкером в Т-образной траншее: 1-существующие конструкции; 2- ограждающая конструкция; 5-анкер; 7- траншея для установки анкера Ж – с помощью колодца: 10 - подкос
Рисунок 1 з, е – Виды крепления стенок выемок в стесненных условиях З - Закрепление грунта: 3 – котлован; 4 – фундамент; 11 – закрепленный грунт Е – Подкосное: 4 – фундамент; 9 – опускной колодец
Современные виды распорных креплений Современные распорные крепления изготавливаются полностью из стали. В их конструкции не используются дерево, деревянные брусья, уголки, металлические стойки из труб или деревянные щиты - как морально устаревшие и ненадежные. Устаревшие крепления иногда собираются вручную из подручных материалов и используются ограниченными в финансах строительными фирмами или на объектах с недостаточным финансированием в качество работ. Современные инвентарные крепления позволяют вести укрепление траншей методом постепенного погружения с одновременным подъёмом грунта - что увеличивает безопасность работ, позволяет работать в максимально узкой выемке и иногда - в плывунах - является единственным возможным методом укрепления стенки выемки максимально быстрым способом. Полностью стальная гибкая конструкция позволяет использовать современные распорные крепления в траншеях до глубины 6 метров, а тяжелые крепи SBH - до 12 метров, что полностью обеспечивает укрепление выемок на любых объектах, где идет прокладка коммуникаций открытым способом.
ОСОБЕННОСТИ ВЫПОЛНЕНИЯ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ ПРИ ПРОКЛАДКЕ КОММУНИКАЦИЙ При подготовке трассы траншеи для производства механизированных земляных работ необходимо предварительно раскапывать все трубопроводы и кабели, пересекаемые траншеей, и после вскрытия нивелировать существующие коммуникации. Обозначив установленное место прохождения действующих коммуникаций маяками, приступают к производству земляных работ экскаватором. Тип экскаватора выбирается в зависимости от требуемых размеров траншей и котлованов. Вскрываются действующие коммуникации перед началом основных работ по прокладкам с принятием мер по их предохранению от разрушения, а в зимних условиях от промерзания. Этот метод значительно уменьшает объемы ручного труда. Надзор за сохранностью временных сетей, проложенных по постоянным и временным схемам, согласования по разрешению на производство земляных работ возлагаются на главного энергетика генподрядного треста. Переносы подземных коммуникаций при реконструкции связаны со значительными объемами земляных работ, выполняемыми вручную. В зависимости от технологических требований и условий инженерные коммуникации на отдельных участках площадки прокладываются различными способами: открытым в одной траншее, а также на эстакадах или в галереях, в траншеях без крепления или с креплением стенок, раздельно или совмещением нескольких трубопроводов; закрытым бестраншейной прокладкой без разработки грунта (методом прокола) и с разработкой грунта (методами продавливания, бурения, щитовой проходки). Преобладающим способом прокладки коммуникаций на площадках реконструируемых предприятий остается раздельная прокладка в траншеях. Это объясняется простотой проектирования и технологии, возможностью применения труб из различных материалов. К недостаткам данного способа относятся высокая общая трудоемкость устройства коммуникаций, большой объем земляных работ. При пересечении траншей с действующими подземными коммуникациями механизированную разработку грунта разрешается вести на расстоянии не менее 2 м от боковой стенки и не менее 1 м над верхом трубы, кабеля и др. Грунт, оставшийся после механизированной разработки, дорабатывают вручную, без применения ударных инструментов, чтобы исключить возможность повреждения коммуникаций. Причем для обеспечения их сохранности устраивают различного вида крепления и подвески.
Коллекторы устраиваются из железобетонных L-образных стен, замоноличиваемых с днищем и плитами перекрытия. Внутри них на специальных опорах, закрепленных в днище и в стенах на разной высоте, прокладывают трубопроводы различного назначения (рис. 2.10).
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ Земляные работы, выполняемые в условиях реконструкции, относят к работам повышенной опасности, поэтому они должны производиться по нарядам-допускам под контролем мастера. Мероприятия по технике безопасности при производстве земляных работ на действующих предприятиях и в цехах разрабатываются и утверждаются заказчиком и генеральным подрядчиком. Ответственность за их соблюдение несут руководители строительно-монтажных организаций и действующего предприятия. При несоблюдении заказчиком утвержденных мероприятий по технике безопасности, в результате чего создаются условия, угрожающие жизни и здоровью работающих, работы должны быть приостановлены до устранения опасности. Прекращение работы оформляется актом. Работники действующего или реконструируемого предприятия должны пройти инструктаж по правилам безопасного поведения в зоне производства СМР. Основанием для производства работ в действующем цехе должен быть приказ (распоряжение) по предприятию (цеху) с указанием лиц, ответственных за подготовку оборудования и конструкций к указанным работам, за проведение мероприятий, необходимых для обеспечения безопасности этих работ и оперативной связи с подрядчиком. Для обеспечения безопасности занятых на выполнении рабочих и персонала предприятия рабочая зона должна быть ограждена. Находящиеся в ней силовые линии, коммуникации и технологическое оборудование необходимо перенести или оградить. При производстве работ в условиях действующего цеха инженерные сети должны быть, как правило, отключены, закорочены, а оборудование и технологические трубопроводы освобождены от взрывоопасных, горючих, токсичных веществ и нейтрализованы. Производство земляных работ в зоне расположения подземных коммуникаций допускается только с письменного разрешения организации, ответственной за эксплуатацию этих коммуникаций. Разрабатывать грунт в непосредственной близости от действующих подземных коммуникаций допускается только лопатами без резких ударов. Пользоваться ударными инструментами запрещается.