Тема 4. Ґрунти та їх класифікація. Земляні споруди та земляні роботи

4.1. Основні загально-тематичні поняття про грунти

4.1. Основні загально-тематичні поняття про грунти

Ґрунтами називають породи, що залягають у верхніх шарах земної кори. До них належать рослинний грунт, пісок, супісок, гравій, глина, суглинок, торф, пливуни, різні напівскельні та скельні ґрунти.

До основних властивостей та показників ґрунтів, які впливають на технологію виробництва, трудомісткість та вартість земляних робіт, належать: щільність, вологість, міцність, зчеплення, грудкуватість, розпушуваність, кут природного укосу.

Щільністю прийнято вважати масу 1 м³ ґрунту у природному стані у щільному тілі.

Вологість – це ступінь насиченості пор ґрунту водою; визначається відношенням маси води та ґрунту до маси його твердих частинок (у процентах). Ґрунти вологістю до 5 % вважають сухими, понад 30 % – мокрими, 5...30 % – нормальної вологості.

Міцність ґрунтів характеризується їхньою властивістю чинити опір зовнішнім силовим діям. Для оцінки міцності гірських порід та ґрунтів користуються коефіцієнтом міцності (за Протодьяконовим). Побічними показниками міцності ґрунтів є швидкість їхнього буріння і т.д.

Зчеплення визначається початковим опором зрушенню і залежить від виду ґрунту та ступеня його вологості.

Розпушуваність – здатність ґрунту збільшувати під час розроблення об'єм унаслідок втрати зв'язку між частинками. Збільшення об'єму ґрунту характеризується коефіцієнтами початкового (к_р.п) та залишкового розпушування (к_р.з). Коефіцієнтом початкового розпушування є відношення об'єму розпушеного ґрунту до його об'єму у природному стані. Для піщаних ґрунтів к_р.п = 1,15...1,20, для глинистих – 2,4...3,2.

Коефіцієнт залишкового розпушування к_р.з показує залишкове збільшення об'єму ґрунту (порівняно з природним станом) після його ущільнення.

Кут природного укосу характеризується фізичними властивостями ґрунту, при яких він перебуває в стані граничної рівноваги. Розмір кута природного укосу залежить від кута внутрішнього тертя, сил зчеплення та тиску розташованих вище шарів ґрунту. У насипу за відсутності сил зчеплення граничний кут природного укосу практично дорівнює куту внутрішнього тертя. Відповідно до цього крутість укосів виїмок та насипів, для постійних і тимчасових земляних споруд різна. Крутість укосів визначається чинними нормативними документами.

4.2. Класифікація ґрунтів

В залежності від ознак, за якими проводять класифікацію, типовидів є дуже багато.

За крупністю мінеральних частинок ґрунту, їхнім взаємозв'язком та механічною міцністю ґрунти поділяють на п'ять класів: скельні, напівскельні, великоуламкові, піщані (незв'язні) та глинисті (зв'язні). Щільність піщаних та глинистих ґрунтів становить 1,5...2 т/м³; напівскельних нерозпушених –2...2,5, скельних – більш як 2,5 т/м³.

Класифікують ґрунти і за трудністю розроблення різними землерийними машинами та вручну. Найчастіше для оцінки трудності розроблення ґрунту користуються показником питомого опору різання (копання).

Проф. М. Г. Домбровським було запропоновано 6 груп ґрунтів за величиною питомого опору копанню:

до І та II груп належать слабкі (м'які) та щільні ґрунти (чорноземи, лес, суглинки й т.ін.);

до III та IV – дуже щільні (важкі суглинки, глини тощо) та напівскельні ґрунти (сланці, алевроліти, аргіліти);

до V та VI груп – відповідно добре та погано розпушені напівскельні та скельні ґрунти.

Нормативні документи групують ґрунти за трудністю розроблення на немерзлі (І...VI групи) та мерзлі (Ім...ІІІм).

4.3. Земляні споруди

Земляні споруди за своїм призначенням поділяються на постійні та тимчасові.

Постійними вважають такі споруди, що призначаються для експлуатації протягом тривалого періоду. Це сплановані майданчики, земляне полотно доріг, греблі, дамби, канали, штучні водойми, відстійники тощо.

Тимчасові земляні споруди влаштовують до початку наступних будівельно-монтажних робіт. До них належать котловани, траншеї, перемички, тимчасові нагірні та водоперехоплювальні канави й т. ін.

У житлово-громадському та промисловому будівництві найбільшого поширення набули роботи, пов'язані з плануванням майданчиків, улаштуванням котлованів та всіх видів траншей.

Котловани – це тимчасові виїмки для зведення фундаментів, окремих частин будівель чи споруд, розташованих нижче поверхні землі. Котловани бувають із вертикальними або похилими стінами (укосами), з установленим кріпленням чи без нього. Вертикальні стінки з кріпленням

влаштовують в глибоких котлованах, в тісних умовах

будівництва, а також в грантах насичених водою (пливуни).

Траншеї – тимчасові виїмки для вкладання труб та інших інженерних мереж, а також зведення стрічкових фундаментів. Улаштовують траншеї з вертикальними закріпленими або незакріпленими стінками, з відкосами та змішаного профілю. Траншеї з вертикальними стінками та без кріплення траншеї влаштовують в ґрунтах з непорушеною структурою при відсутності ґрунтових вод і невеликій глибині (1…2 м).

4.4. Земляні роботи

Земляні роботи займають біля 10 % витрат праці від загальних витрат праці будівельно-монтажних робіт на будівельних об’єктах.

Об’єми земляних робіт підраховують на основі креслень земляних споруд. А при потребі – за допомогою натурних розмірів в процесі проведення робіт використовуючи формули з геометрії. При цьому складні за формою споруди розділяють на ряд простих геометричних споруд, підраховані об’єми яких потім сумують. Наявність на одному об’єкті кількох видів ґрунту різних категорій вимагає роздільного підрахунку.

Технологічний процес зведення земляних споруд складається з підготовчих, допоміжних та основних робіт.

Підготовчі роботи виконуються до початку основних робіт і пов’язані з очищенням та підготовкою території, влаштуванням тимчасових доріг та складського господарства, геодезичною розбивкою на будівельному майданчику, влаштуванням інженерних мереж із забезпечення енергією, водою, зв'язком, відведення поверхневих і ґрунтових вод.

Допоміжні роботи складаються з підготовки забою, влаштування різного роду кріплень ґрунту та переходів над земляними спорудами, виконання організаційних заходів із техніки безпеки. До допоміжних робіт відносяться процеси із водовідведення з земляних споруд.

Основні роботи включають розрихлення ґрунту, його розроблення, переміщення, вкладання, ущільнення, влаштування відкосів і «оздоблення» земляних споруд.