Подготовка территории строительной площадки

При подготовке территории строительной площадки нередко возникает необходимость сноса старых строений или переноса линий связи и электропередач (ЛЭП), подземных коммуникаций и других сооружений, мешающих производству работ. Снос зданий и сооружений осуществляется разрушением механическим и взрывным способами или разборкой с использованием механизированного инструмента и оборудования. Перенос ЛЭП и других коммуникаций осуществляется в соответствии с ППР по согласованию и под наблюдением соответствующих организаций.

Законодательство об охране окружающей среды требует от строителей бережного отношения к природе и, в частности, сохранения древесной растительности и почвенного слоя в процессе выполнения земляных работ. При необходимости очистку строительной площадки от деревьев и кустарников можно осуществить деревовалами и кусторезами - специальным навесным оборудованием на базе трактора или бульдозером.

Растительный слой грунта на площади будущего земляного сооружения срезают автогрейдерами или бульдозерами, собирают в штабеля и в последующем используют для работ по озеленению и благоустройству территорий.

Строительные нормы разрешают при устройстве насыпей высотой более 1 м не удалять пни и растительный слой из их основания.

Разбивка сооружений и закрепление ее на местности является основой геодезического обеспечения земляных работ. Исходными материалами для разбивки служат стройгенплан, рабочие чертежи сооружения и разбивочные чертежи.

До начала земляных работ определяют положение сооружений на местности, используя геодезический план стройплощадки, составленный в единой системе координат. В процессе подготовки территорию строительной площадки разбивают на квадраты со сторонами 100-200 м, закрепляя вершины квадратов устройством реперов.

При перенесении проекта в "натуру" выполняют геодезические разбивочные работы основные и детальные. Основные включают определение и закрепление на местности главных и основных осей сооружений и зданий. Детальные работы обеспечивают закрепление конфигурации, размеров и высотных отметок элементов сооружений.

Главные оси - это взаимно перпендикулярные линии, относительно которых здание или сооружение симметрично. Их разбивают для сложных по очертанию и имеющих значительные размеры объектов. Основные оси определяют контур здания или сооружения в плане.

При возведении земляных сооружений проверяют геодезические данные по рабочим чертежам проекта, производят разбивку и закрепление в натуре контуров сооружения, нивелирование дневной поверхности в пределах контура сооружения, передачу разбивочных осей и отметок его элементов, периодические исполнительные съемки для подсчета объемов земляных работ и окончательную плановую и высотную исполнительную съемку законченного сооружения.

При планировке площадки на местности обозначают вершины квадратов, характерные промежуточные точки и проектные отметки в вершинах квадратов.

Разбивка выемок и насыпей значительной протяженности состоит в обозначении на местности разбивочными знаками (вехи, шаблоны и т.д.) осей сооружения, его размеров, величины откосов и т.п. Знаки располагают так, чтобы исключить их повреждение при производстве работ.

Для детальной разбивки осей зданий, обозначения контура котлованов и закрепления их на местности служит строительная обноска. Она может быть сплошной по всему периметру здания или прерывистой. Последняя удобнее, так как не затрудняет передвижение строительных машин и транспорта на объекте. Обноску разового пользования устраивают из деревянных стоек или инвентарную из металлических труб (рис.1). Устанавливается обноска с использованием геодезических инструментов параллельно основным осям (они показаны на рис.1 буквами А, В и цифрами I-IV), образующим внешний контур здания на расстоянии, обеспечивающем неизменность ее положения в процессе строительства. На обноске обозначаются оси здания и отметки, перенесенные с закрепленных на местности створных знаков и реперов.

Рис.1. Элементы геодезической разбивки земляного сооружения:

а - инвентарная металлическая стойка обноски; б - схема закрепления осей; в - схема расположения обноски; г - план разбивки котлована

Разбивка зданий и сооружений проверяется и принимается по акту. В процессе строительства периодически производится контроль правильности положения обноски и разбивочных знаков.

Водоотвод предназначен для предотвращения увлажнения грунта на строительной площадке и затопления выемок поверхностными водами.

Для защиты территории от поверхностных вод, поступающих с соседних повышенных участков, по границам строительной площадки устраивают нагорные (ловчие) канавы или обвалования.

С целью предупреждения затопления котлованов и траншей прилегающая к ним территория строительной площадки планируется с уклоном для организации стока дождевых и талых вод, а с нагорной стороны выемки устраивают оградительное обвалование или водоотводные канавы.

Размеры поперечного сечения и уклоны дна канав назначают с учетом притока воды и обеспечения не размывающих грунт скоростей движения воды.

При устройстве выемок, расположенных ниже уровня грунтовых вод, необходимо осушать водонасыщенный грунт, чтобы обеспечить его разработку и предотвратить поступление грунтовых вод в котлован, траншею или подземную выработку на период выполнения в них строительных работ. Осушение грунта может быть проведено открытым водоотливом или искусственным понижением уровня грунтовых вод. Выбор способа осушения зависит от гидрогеологических условий строительной площадки, геометрических параметров выемки и характера производства работ.

Водоотлив представляет собой непосредственную откачку грунтовых вод из выемки. При разработке грунта дну (подошве) выемки придается небольшой уклон (0,2-0,5%) к устраиваемому в пониженной части выемки водосборному приямку (зумпфу). Приямки устраивают вне габаритов сооружений на расстоянии 3-10 м друг от друга и заглубляют на 1 м ниже основания сооружения (рис.2). Воду из приямков откачивают диафрагмовыми или центробежными насосами. Количество и рабочие параметры их выбирают в зависимости от притока воды. Открытый водоотлив применяют в грунтах со сравнительно небольшим коэффициентом фильтрации (до 1м/сут) и отсутствии ниже дна осушаемой выемки напорных грунтовых вод. Недостатком этого метода осушения является возможное разжижение грунта и вынос его частиц фильтрующейся водой.

Рис.2. Открытый водоотлив:

а - план котлована; б - поперечный разрез; 1 - водосборный колодец-зумпф; 2 - всасывающая труба; 3 - насос; 4 - канава

Искусственное понижение уровня грунтовых вод является более совершенным технологическим приемом осушения выемок, особенно в грунтах с коэффициентом фильтрации более 1м/сут. Понижение уровня обеспечивается путем непрерывной откачки воды из водоносного слоя до начала земляных работ и в период производства работ в выемке. Водопонижение может осуществляться тремя основными способами: легкими иглофильтровыми установками, эжекторными иглофильтровыми установками и системой скважин, оборудованных глубинными насосами.

Легкая иглофильтровая установка (ЛИУ) состоит из стальных труб с фильтрующим звеном в нижней части водосборного коллектора и самовсасывающего вихревого насоса с электродвигателем. Ряд иглофильтров погружают в грунт по периметру котлована или вдоль траншеи, и при работе насоса обеспечивается понижение уровня грунтовых вод на глубину до 5-6 м (рис.3). Шаг между иглофильтрами зависит от гидрогеологических условий производства работ и требуемой глубины водопонижения. Легкие иглофильтровые установки применяют в песчаных грунтах при коэффициенте фильтрации от 2 до 5м/сут. При коэффициенте фильтрации от 0,01 до 2м/сут целесообразно применение установок вакуумного водопонижения (УВВ), обеспечивающих более интенсивное понижение уровня грунтовых вод.

Рис.3. Схема водопонижения установками ЛИУ:

a - план котлована с расположением иглофильтров; 1 - коллектор; 2 - иглофильтр; 3 - водокольцевой вакуумный насос; 4 - водоупор; б - одноярусное расположение иглофильтров; в - двухъярусное расположение иглофильтров; г - схема иглофильтра; 1 - коллектор; 2 - гибкий соединительный рукав; 3 - надфильтровая труба; 4 - фильтровое перфорированное звено; 5 - фильтровая сетка; 6 - наконечник иглофильтра; д - схема движения воды при погружении иглофильтра; е - то же, при откачке грунтовой воды

В глинистых грунтах с коэффициентом фильтрации менее 0,05м/сут эффективность водопонижения иглофильтрами можно повысить, используя электроосушение, основанное на явлении электроосмоса.

При глубине водопонижения более 5 м применяют многоярусное расположение легких иглофильтров или эжекторные иглофильтровые установки, обеспечивающие понижение уровня грунтовых вод до 20 м.

Расстояние между иглофильтрами (скважинами), зависящее от интенсивности притока воды, свойств грунта, глубины понижения и т.д., определяется расчетом или по номограммам.

Интенсивность притока воды к замкнутым иглофильтровым установкам может быть приближенно определена по формуле

(1)

где - коэффициент фильтрации грунта, м/сут; S - глубина понижения уровня грунтовых вод, м;H - мощность водоносного слоя, м; R - радиус влияния водопонижения иглофильтровой установки, м; r - приведенный радиус круга, площадь которого равна площади F котлована, ограждаемого иглофильтрами. Величины R и r вычисляют по формулам

и , (2)

Количество иглофильтров, погружаемых по периметру котлована,

, (3)

где a и b - длина и ширина котлована по верху; с - расстояние от бровки котлована до иглофильтра (0,5-1 м); - расстояние между иглофильтрами.

В случае необходимости водопонижения на глубину более 20 м применяют систему скважин, пробуренных по периметру выемки и оборудованных артезианскими насосами или трубчатыми колодцами с фильтрационными звеньями диаметром до 0,4 м. Колодцы оборудуют погружными насосами, опускаемыми вместе с двигателем в скважину ниже уровня воды. Глубинное водопониже-ние применяют в сложных гидрогеологических условиях, при глубоких выемках и интенсивном притоке воды.

Устройство выемок в водонасыщенных грунтах можно также производить под защитой ограждения из металлического шпунта, водонепроницаемой ледяной стенки, создаваемой искусственным замораживанием грунта, или тиксотропных противофильтрационных экранов.

Для изменения физико-механических свойств грунта при решении ряда инженерных задач в строительстве применяют искусственное закрепление (стабилизацию) грунтов. Закрепление может быть постоянным и временным. Постоянное закрепление грунтов и трещиноватых скальных пород выполняют для повышения их несущей способности, устойчивости или придания им водонепроницаемости. Такие работы производят при устройстве оснований вновь возводимых или усилении оснований реконструируемых зданий и сооружений.

Временное закрепление грунтов выполняют, как правило, при устройстве выемок в водонасыщенных грунтах на период производства работ. Применяют следующие основные способы закрепления: искусственное замораживание, силикатизацию, смолизацию, цементацию, битумизацию, термический и электрохимический.

Искусственное замораживание применяют для временного закрепления водонасыщенных неустойчивых грунтов без последующего изменения их физико-механических свойств. Его применяют чаще всего для закрепления выемки, разрабатываемой в обводненных мелкозернистых грунтах (плывунах). С этой целью по периметру выемки в грунт погружают замораживающие колонки (рис.4), состоящие из соосно расположенных труб: внешней - замораживающей и внутренней - подающей. В пространстве между трубами циркулирует охлаждающий раствор (хлористый натрий и др.), поступающий от холодильной машины. В результате стационарного процесса теплообмена грунт в зоне колонки замерзает. Смежные зоны промерзания, увеличиваясь в диаметре, перекрывают друг друга, образуя льдогрунтовую стенку вокруг котлована. Расстояние между колонками зависит от гидрогеологических и температурных условий производства работ, глубины выемки и назначается в среднем от 1 до 3 м.

Рис.4. Схема замораживания грунтов:

а - план котлована с размещением замораживающих колонок; б - схема замораживающей колонки; 1 - замораживающая колонка; 2 - мерзлый грунт; 3 - талый грунт; 4 - водоупор; 5 - холодильная машина

По завершении всех строительно-монтажных работ в выемке осуществляют размораживание грунта искусственным или естественным путем.

Закрепление грунта силикатизацией производят одно- и двухрастворным способом. Оно эффективно при закреплении песчаных и лессовых грунтов. Сущность способа заключается в стабильном изменении физико-механических свойств грунта в результате химической реакции растворов, закачиваемых через инъекторы в поры грунта.

Способ смолизации заключается в нагнетании в грунт через инъекторы гелеобразующей смеси, состоящей из карбамидной смолы и растворов соляной кислоты, аммиака, хлористого аммония и др. Применяется для закрепления мелких песков - сухих и водонасыщенных.

Цементация служит для закрепления трещиноватых скальных и крупнообломочных пород, средне- и крупнозернистых песков. Сущность способа состоит в нагнетании под давлением тампонажных цементных растворов через инъекторы, установленные в пробуренные скважины.

Горячая битумизация используется как вспомогательный способ при цементации сильно трещиноватых скальных пород и больших скоростях фильтрации. Нагнетание горячего битума производят под давлением до 8,0 МПа через смонтированные в скважинах инъекторы, имеющие электрообогрев. Битум растекается из инъекторов в трещины и поры грунта, а остывая, тампонирует их.

Термическое закрепление лессовых грунтов происходит в результате обжига раскаленными газами, нагнетаемыми через скважину в поры грунта. Газы образуются при сжигании жидкого или газообразного топлива, подаваемого вместе с подогретым воздухом через жаропрочные трубы в скважину. Глубина скважины и радиус воздействия термического закрепления определяются расчетом.

Электрический и электрохимический способы основаны на явлении электроосмоса и применяются для глинистых и илистых грунтов.

Под продолжительным воздействием электрического тока грунт изменяет свойства - становится более плотным, теряет способность к пучению.