Земляные работы

Земляные работы

ЗЕМЛЯНЫЕ РАБОТЫ, искусственное перемещение земляных масс для устройства выемок и насыпей и придание им должной устойчивости и неизменяемости. Земляные работы являются основными работами при планировке земельных участков под строительство, при осушке и орошении, при возведении зданий, при постройке железных, шоссейных и городских дорог, при прокладке подземных сооружений, при постройке каналов и гидротехнических сооружений и т. д.

Виды грунтов и их свойства

Наиболее распространенными грунтами являются песчаные и глинистые. Песчаный грунт, состоящий из частиц кварца размером 0,05—3 мм, называется песком; при размерах частиц 3—25 мм он получает название гравия, при размерах 25—80 мм - гальки (при округленных гранях) и щебня (при острых гранях). Глина представляет собой каолин Al2О3·2SiО2·2H2О с примесью извести, магнезии, солей железа, а иногда мельчайшей кварцевой пыли и органических веществ. Глина с примесью 30—70% песка и других веществ называется суглинком. Песок с примесью до 30% глины и других веществ называется супеском. Глина или суглинок, содержащие от 30 до 60% углекислой извести, называются мергелем. При воздействии растительного и животного мира образуются растительные грунты (почвы), состоящие из минеральной части (скелет - зерна кварца и цементирующие их соединения глинозема, извести, железа и др.) и органической части, называемой перегноем, или гумусом, коллоидального строения. В европейской части СССР наиболее распространенными почвами являются: на юге чернозем (материнской породой которого является лёсс), содержащий 5—15% гумуса, а на севере - дерново-подзолистые почвы, материнской породой которых являются преимущественно ледниковые валунные глины, суглинки и супески, с содержанием перегноя не более 1—3%. Лёсс представляет собой атмосферную пылевую почву, образовавшуюся под действием песчаных вихрей в жарком и сухом климате. Лёсс состоит из очень мелких зерен кварца размером 0,01—0,05 мм (около 60%), извести в виде остатков растений и моллюсков (10—20%), рассеянных листочков слюды, глины (5—10%) и иногда окиси железа (5—8%). Торф представляет собой рыхлый грунт, образовавшийся в результате разложения растений в стоячей воде. Каменистые (скальные) грунты представляют собой меловые породы, сланцы, известняки, песчаники, мрамор, гранит, кварц и т. п.

Масса грунта, ограниченная откосом, удерживается в равновесии трением и сцеплением ее частиц. Трение пропорционально нормальному давлению на поверхность скольжения и не зависит от размеров поверхности. Сцепление, наоборот, пропорционально площади поверхности скольжения и не зависит от давления. Грунт, в данном состоянии не обладающий сцеплением, удерживается в равновесии при угле, меньшем угла естественного откоса (для песка, чернозема, суглинка и глины угол естественного откоса ϕ ≈ 35°, ctg ϕ ≈ 1,5; для гравия, гальки, щебня ϕ ≈ 40°, ctg ϕ ≈ 1,25; для каменистых грунтов угол естественного откоса еще больше). Наличие сцепления увеличивает угол, под которым откос грунта удерживается в равновесии. Этот угол возрастает с уменьшением высоты откоса. При достаточно малой высоте грунт, обладающий сцеплением, может держаться в вертикальном откосе. Если h0 - высота, при которой откос держится вертикально, то высота h1, при которой откос будет устойчивым под углом α к горизонту, может быть определена из формулы:

Zeml raboty 1

Вообще говоря, земляные массы легче всего отделяются одна от другой по кривой поверхности; практически для простоты работы откосы обыкновенно делают плоскими. При значительной высоте откосов, для экономии в количестве земляных работ, откосы делают разной крутизны на разных высотах, так что в сечении вертикальной плоскостью откос имеет вид ломаной прямой.

Величина сцепления зависит не только от рода грунта, но и от ряда других причин, в числе которых важное место занимает влажность; так, например, чистый песок во влажном состоянии может держаться в вертикальном откосе, сухой же песок рассыпается. Многие сорта глины, наоборот, в сухом виде хорошо держатся в вертикальном откосе, тогда как в присутствии влаги они расплываются. Все грунты имеют большую или меньшую скважность и в связи с этим различные влагоемкость и водопроницаемость. С увеличением влажности сцепление грунта обычно сначала немного возрастает, а затем резко падает. Увеличение влажности понижает также коэффициент трения грунта по грунту. Поэтому для устойчивости земляных сооружений, помимо достаточных откосов, необходим и надлежащий отвод воды.

Каждый естественно залегающий грунт имеет определенную плотность, но при разработке и перемещении в насыпь разрыхляется и занимает в насыпи больший объем, чем он имел в естественном залегании. Затем с течением времени происходит осадка насыпи, и степень разрыхления уменьшается. Однако в большинстве случаев окончательная плотность грунта в насыпи не достигает первоначальной (остаточное разрыхление). Разрыхление грунта необходимо учитывать при проектировании земляных сооружений. Величина разрыхления насыпного грунта выражается в % увеличения его объема по отношению к объему того же грунта в естественном состоянии (табл. 1).

Величина разрыхления насыпного грунта

Вес единицы объема грунта зависит от степени разрыхления и большей частью также от влажности (табл. 2).

Вес единицы объема грунта

Укрепление земляных сооружений

Для прочности и долговечности земляных сооружений необходим тщательный отвод поверхностных и грунтовых вод, а в местах непосредственного омывания водой откосы д. б. укрепляемы соответственной одеждой. Простейшей одеждой является слой растительной земли толщиной от 6 до 20 см с засевом травой. Для ускорения образования травяного покрова прибегают к покрытию откоса дерном сплошь или в клетку. Дернины размерами около 0,25x0,40 м, толщиной 6—10 см прибивают к откосу спицами длиной 0,20—0,30 м. При дерновке в клетку, в виде квадратов размерами около 1,25x1,25 м, расположенных наискось, промежутки между дерновыми лентами полезно заполнять растительной землей и засевать травой. Для укрепления очень крутых откосов, или когда требуется особая прочность дерновки, применяют кладку дерна рядами в стенку. Если вследствие отсутствия влаги нельзя рассчитывать на произрастание травяного покрова или если откос непосредственно омывается водой, одежду откоса делают в виде мостовой - одиночной или двойной. При действии волн на откос мостовая устраивается на слое щебня толщиной 0,15—0,25 м. При больших скоростях воды мостовую кладут в плетневых клетках (около 0,80x0,80 м) из живых ивовых кольев, переплетенных свежим хворостом. Прорастая, колья образуют очень надежные укрепления откоса. Для хорошего прорастания колья следует сажать комлем вниз в ямки, пробитые ломом, причем нижний конец обрубают наискось острым топором. Иногда для укрепления откосов употребляют выстилки из хвороста и фашины. Для предохранения выклинивающихся слабых прослоек каменистых откосов от разрушения эти прослойки одевают каменными стенками. Отвод поверхностных вод производится системой водоотводных канав. Канавы, отводящие воду из выемок, называются кюветами, а отводящие воду от насыпей и с верховой стороны выемок, расположенных на негоризонтальной местности, - нагорными канавами. Канавы должны иметь непрерывный продольный уклон не менее 0,002, а лучше всего - 0,003—0,005. Неукрепленные канавы даже при хороших грунтах должны иметь уклон не свыше 0,004. При значительных скоростях течения воды дно и откосы канав следует укреплять дерновкой или мостовой (табл. 3).

Допустимые скорости омывающей воды

Отвод грунтовых вод, пропитывающих поверхностные слои грунта или водоносные слои на разной глубине, производится, в зависимости от местных условий, открытыми канавами или дренажем. Каждая выемка имеет способность как бы притягивать к себе грунтовые воды. При небольшом количестве грунтовых вод они в достаточной мере могут отводиться кюветами выемки. Если в кюветах скапливается слишком много воды или если необходимо значительно понизить уровень грунтовых вод, устраивают углубленные кюветы в виде деревянных, железобетонных или каменных лотков или надкюветный дренаж, располагаемый ниже глубины промерзания (в средней полосе европейской части СССР на глубине 0,8 м) под дном кювета. Этот дренаж делается из гончарных или цементных труб со слоем песка или щебня, толщиной 0,3 м, под ними. Для предохранения верхних слоев откосов выемок от сползания, особенно при таянии снега, в откосе часто закладывают поверхностный дренаж в виде неглубоких канавок, заполненных камнем. Этот дренаж собирает воды, размягчающие откос, и отводит их в кюветы. Если в откосе выемки выклинивается водоносный слой или если требуется осушить всю толщу откоса путем образования из осушенной части откоса как бы упора для лежащих сзади масс неосушенного грунта, то прибегают к устройству дренажа, размеры и расположение которого зависят от местных условий (см. Дренаж).

Для устойчивости насыпи необходимо, прежде всего, чтобы для ее образования употреблялся доброкачественный грунт. Лучшим материалом для насыпей является сухой крупный песок благодаря его водопроницаемости и способности равномерно передавать давление на основание. Хорошим материалом для насыпей является также супесок со сравнительно небольшим содержанием глины. Такие насыпи нормально хорошо держатся в откосах 1:1,5. Хорошо держатся в откосах от 1:1,5 до 1:1 и обладают хорошей водопроницаемостью насыпи из разрушенных скальных грунтов - щебня и камня. При мелком песке, обладающем меньшей водопроницаемостью, появляется опасность пропитывания ядра насыпи водой с последующим расползанием всей насыпи; в этом случае откосы д. б. не круче 1:2 или 1:3. Мелкий песок с примесью ила, безусловно, недопустим для насыпей. Насыпи из глины распределяют давление на основание хуже, чем песчаные; насыпи из глины и суглинка, плотно утрамбованные, также м. б. получены устойчивыми. Не следует употреблять размоченной глины, а равно угловатых комьев, образующих пустоты, в которые может проникать вода, т. к. размокание ядра глиняной насыпи крайне вредно; в такой насыпи всегда возможны осадки и сплывы, и вылечить ее весьма трудно. По тем же причинам не следует употреблять для насыпей мерзлый грунт. Мергель в сухом состоянии держится хорошо, но очень гигроскопичен и способен раскисать в полужидкое тесто, которое при высыхании распадается в порошок. Поэтому сухой мергель можно употреблять для ядра насыпи, а наружные части делать достаточной толщины из глины; при малой толщине возможно скольжение откосов по ядру. Насыпи из торфа при небольшой высоте допустимы, но верх и откосы их следует покрывать песком во избежание пожара. При большой высоте насыпей откосы в верхних частях делаются более крутыми, чем в нижних (см. Земляное полотно). Устойчивость насыпи, кроме доброкачественности грунта, из которого она состоит, зависит от устойчивости и правильного устройства основания. На косогорах крутизной >0,2, во избежание сползания насыпи, основание насыпи должно обделываться в виде уступов шириной не менее 1 м (фиг. 1).

На косогорах во избежание сползания насыпи, основание насыпи обделывается в виде уступов шириной не менее 1 м

У основания насыпи полезно устраивать контрбанкет - продольную призму, сечением примерно в 1/4—1/3 сечения насыпи из хорошего водопроницаемого, по возможности каменистого грунта; он должен упираться в надежные слои основания, и от него должна быть отведена вода. С верхней стороны насыпи обязательно устраивается нагорная канава. Способ устройства насыпи на болоте зависит от характера болота. На мокром и разжиженном от поверхности до дна болоте грунт насыпи должен доходить почти до дна болота. Если болото имеет волокнистое строение по всей толще, то насыпь можно располагать на его поверхности, хотя осадка насыпи и будет значительна. Если же болото состоит из верхнего плотного, волокнистого слоя, под которым находится разжиженная масса, то небольшие насыпи иногда можно располагать на поверхности болота; для устройства же более высоких и тяжелых насыпей, во избежание возможного их опрокидывания, следует по обеим сторонам насыпи прорезать волокнистый слой неглубокими канавками и возводить насыпь ровными горизонтальными слоями так, чтобы она постепенно опускалась вместе с волокнистым слоем болота на дно (фиг. 2).

Zeml raboty 6

При этом не следует перегружать края насыпи, т. к. в противном случае болотный грунт, оставшись под средней частью насыпи, может прорвать ее.

Наибольшие трудности при возведении насыпей и устройстве выемок возникают на неустойчивых грунтах. Неустойчивость грунтов почти всегда зависит от действия воды, благодаря которому одни пласты сползают по другим или, размокая, расплываются. Если нельзя избежать устройства земляных сооружений в таких грунтах, то приходится предпринимать довольно сложные и дорогие работы по исправлению происходящих разрушений, а также для их предупреждения. Эти работы в большинстве случаев сводятся к устройству более или менее сложных систем дренажей для создания смежных масс осушенного грунта, которые были бы сами устойчивы и могли бы удерживать прилегающие неосушенные массы от движения. Иногда при этом приходится прибегать к замене части плохого грунта хорошим и к устройству каменных подпорных стенок с тщательным отводом воды. Т. к. все такие устройства связаны с большими расходами, то к ним следует приступать лишь после тщательного выяснения причин неустойчивости земляных масс и детальной разработки проектов.

Способы разработки

Разработка грунта, т. е. копание, иногда с предварительным разрыхлением и перекладыванием в сторону или на перевозочные средства, при небольшом количестве работ производится вручную. В зависимости от грунта ручная разработка производится лопатами или ударными инструментами. Основными типами лопат являются: садовая, с прямоугольной насадкой, - для мягких и невязких грунтов и для сбрасывания земли с вагонов; остроконечная - для плотных и вязких грунтов; польская - деревянная остроконечная лопата с железным наконечником; балластная - с загнутыми краями, для сыпучих грунтов. Размеры лопат, рекомендованные XVII Совещательным съездом инженерной службы пути, следующие: садовой - 23x25, польской и остроконечной - 23x30,5 см. В Америке приняты несколько большие размеры (табл. 4).

Размеры американских лопат для земляных работ

Одна лопата при средних грунтах может прослужить около 75 рабочих дней и разработать от 375 до 500 м3 грунта. При копании очень твердых грунтов необходимо их предварительно разрыхлять. Для этого употребляются кирки (фиг. 3, а), мотыги (фиг. 3, б), ломы и клинья.

Кирки и мотыги

При легких условиях и хорошей производительности рабочий выкидывает в среднем до 600 лопат, или до 2500—3000 кг/ч; при тяжелой работе и плохой производительности - только 300—350 лопат, или 1600—2500 кг/ч. Трудность разработки грунта можно характеризовать родом инструментов, необходимых для его разработки, и условным коэффициентом, принимая за единицу, например (согласно новому Своду производственных строительных норм), трудность разработки легкого суглинка верхних слоев с содержанием песка около 65% (табл. 5).

Классификация грунтов по трудности разработки

Суточная норма копания грунта при коэффициенте трудности разработки равном единице, с откидыванием до 3 м по горизонтальному направлению или до 1,5 м по вертикальному, составляет около 1,1 м3 для естественного (неразрыхленного) грунта и около 1,8 м3 для ранее выброшенного и несмешавшегося. Для надлежащей производительности работы важно, чтобы род и размер инструментов (лопаты и пр.) соответствовали характеру грунта.

При сосредоточении большого количества земляных работ в одном месте выгодно применять машинную разработку. Наиболее распространенным типом машины, употребляемой для копания грунта, является одночерпаковый экскаватор или паровая лопата (фиг. 4 и 5).

Одночерпаковый экскаватор или паровая лопата

Орудием работы экскаватора является черпак, которым машина копает грунт, как землекоп - лопатой. Черпак имеет стальные зубья для разрыхления грунта и откидное дно для его высыпания. Черпак А с рукояткой В может занимать любое положение в пространстве, причем рукоятка вращается около оси Е, неподвижно прикрепленной к двойной укосине D. При помощи шестерни, насаженной на ось Е, и кремальеры, приделанной к рукоятке черпака, последний может выдвигаться или втягиваться.

Одночерпаковый экскаватор или паровая лопата

Кроме того, черпак вместе с рукояткой и укосиной может вращаться около вертикальной оси MN. Для этого укосина связана с диском G, вращаемым охватывающей его цепью, концы которой наматываются на барабан паровой машины К. При помощи той же паровой машины цепью F производится поднятие и опускание черпака. Шестерня Е, служащая для выдвигания и втягивания черпака, приводится в движение второй небольшой паровой машиной О, расположенной на укосине D, или при помощи ручного механизма; при опускании черпака используется также и сила тяжести черпака, умеряемая ленточным тормозом.

Работа экскаватора производится следующим образом. Укосину с черпаком обращают к разрабатываемому грунту (положение I); одновременно с этим, опуская цепь F, приводят ручку черпака сначала в вертикальное положение 1, а затем, отпуская ленточный тормоз, освобождают шестерню Е и дают возможность черпаку под влиянием силы тяжести опуститься в положение 2. После этого цепью F постепенно поднимают черпак до положения 3, все время плотно прижимая его к разрабатываемому откосу путем нажима шестерен Е на рукоятку. Благодаря этому зубья черпака врезаются в откос, и черпак наполняется землей. Затем, отпустив ленточный тормоз, освобождают шестерню Е и приводят черпак в положение II, так чтобы черпак пришелся над вагоном или вагонеткой для отвозки земли, и открывают днище черпака, дергая за особую веревку. После этого днище черпака захлопывается, и работа возобновляется в том же порядке. Одна такая операция обычно занимает около 1/2 мин. Все манипуляции производятся двумя машинистами, из которых один находится у паровой машины К и управляет подъемом и поворотом черпака, а второй стоит на площадке Н у паровой машины О и управляет выдвиганием и втягиванием черпака. Такой порядок обслуживания требует от обоих машинистов большой опытности и согласованности работы. По разработке всего грунта, доступного при данной стоянке, экскаватор передвигается по рельсовому пути (или по грунту, если экскаватор имеет гусеничный ход) при помощи паровой машины К. На новом месте экскаватор закрепляется широко расставленными домкратами Р для придания ему боковой устойчивости. В зависимости от перерывов работы, обусловленных перестановками машины и подачей подвижного состава для отвозки земли, коэффициент использования (по времени) экскаватора бывает обыкновенно 0,45—0,50 и лишь в редких случаях достигает 0,60. Кроме того, каждый ковш подает грунт в объеме меньшем против его теоретической емкости (0,55—0,80) вследствие промежутков между комьями и прилипания к стенкам ковша (табл. 6).

Суточная производительность одночерпакового экскаватора

Примерный вес экскаваторов, при емкости ковша в 3; 2,5; 2; 1,5 и 0,75 м3, равен соответственно 85; 70; 60; 50 и 28 т. Небольшие экскаваторы (с ковшом 0,75 м3) делаются обыкновенно на тракторном ходу. Разработка экскаваторами бывает выгодной при сосредоточенных в одном месте работах объемом не менее 150—200 тыс. м3. При большой глубине выемки (не менее 5 м) и в тяжелых грунтах более выгодны экскаваторы с ковшами в 2—3 м3 (см. Землечерпательные снаряды).

Стоимость работы экскаватора складывается из расходов на капитал (проценты и погашение), накладных расходов (доставка на место работ, сборка, разборка, хранение) и эксплуатационных расходов. Экскаваторы быстро изнашиваются, а потому погашение их должно происходить не более, чем в 12 лет. Заграничная практика рекомендует погашать их в еще меньшие сроки, а именно в 7 лет, а при двухсменной работе - даже в 5 лет. При этом в первые годы процент погашения должен приниматься более высоким, чем в последние. Накладные расходы составляют обычно около 20% от эксплуатационных расходов. Эксплуатационные расходы состоят из: стоимости топлива - около 1 тонны хорошего угля на 1 м3 емкости ковша в 8-часовой рабочий день; воды, расход которой в 6—10 раз больше расхода угля; смазки, обтирки и пр. расходов по содержанию, составляющих 20—25% от стоимости топлива; содержания бригады (машинист, его помощник, кочегар, смазчик, ночной сторож и около 8 человек путевых рабочих); ремонта машины, составляющего в рабочий сезон (около 175 рабочих дней) 15—18% от первоначальной стоимости экскаватора. Последний расход меньше для нового экскаватора и больше в последние годы его работы.

Кроме описанного типа одноковшевых экскаваторов с жесткой рукояткой, имеются и другие типы. Главнейшие из них следующие. Скребковые экскаваторы с ковшом, подвешенным на стальных канатах, и со стрелой до 50 м длины. Эти экскаваторы приспособлены для поднятия грунта с большой глубины и складывания его далеко в сторону; они применяются для рытья каналов. Грейферные экскаваторы с грейфером (фиг. 6).

Грейферный экскаватор

Этот экскаватор удобен для поднятия грунта на большую высоту, например, при рытье глубоких котлованов. Многочерпаковые цепные экскаваторы с небольшими ковшами, емкостью не более 0,15—1,25 м3, образующими замкнутую цепь. Стрела этого экскаватора может выдвигаться на разную длину и принимать положение под разными углами к горизонту. Эти экскаваторы удобны для разработки глубоких откосов, которые при этом получаются совершенно правильной формы. Наконец, в колесных экскаваторах черпаки вместо цепи укрепляются на колесе диаметром от 1,5 до 6 м (фиг. 7).

Колесный экскаватор

Эти экскаваторы являются универсальными машинами. Они могут рыть откос с торца и быть опущенными в глубокую траншею. Производительность их бывает от 25 до 100 м3/ч, но есть машины, достигающие производительности 400 м3/ч.

Транспортирование грунта

Способы перемещения выкопанного грунта зависят от объема работ, дальности перемещения, рода грунта и прочих местных условий. При небольших расстояниях с успехом применяют возку тачками. Дешевизна оборудования и удобство погрузки и выгрузки составляют достоинства тачечной возки. Недостатком ее является то, что рабочий, поддерживая оглобли тачки, часть груза, а именно

Zeml raboty 14 1

(фиг. 8) должен нести   на себе.

Zeml raboty 15

Для облегчения рабочего иногда пользуются лямками, которые перекидываются через плечо рабочего, а в прошитые концы пропускают ручки оглобель. Для уменьшения сопротивления движению гонка тачек производится по катальным доскам 6х20…40 см, на которые для уменьшения трения и износа досок полезно набивать железные полосы 0,5x8 см. При негоризонтальной местности катальные доски можно укладывать с уклоном до 0,04. При больших уклонах необходимо прибегать к помощи крючников - пеших при уклоне не круче 0,12 и конных при уклоне не круче 0,33. При этом желательно на возможно большем протяжении делать уклоны не больше 0,04, более же крутые уклоны сосредоточивать в одном месте, делая их не положе 0,08. Для каждой артели тачечников в 20 человек устраивается особый гон. Катальные доски укладываются от места свалки до разрабатываемого откоса, со специальными откосками для постановки каждой тачки. Тачки ставятся на откоски и нагружаются или самими каталями или специальными навальщиками. У места свалки обыкновенно ставят особых равневщиков. В русской тачке нормально везется около 100 кг земли, при весе самой тачки около 35—50 кг. Указанному весу соответствует около 0,07 м3 разрыхленной земли среднего веса. Продолжительность выгрузки тачки около 3/4 мин., продолжительность нагрузки 1—4 мин. В среднем нагрузка и выгрузка продолжаются 3—3,5 мин. при нагрузке самим каталем и 1,5—2 мин., если нагрузка производится особыми навальщиками, так что каталь, поставив порожнюю тачку для нагрузки, может взять другую, уже нагруженную тачку. Скорость гона тачек в среднем составляет 40—50 м/мин. Примерная производительность тачечной возки приведена в табл. 7.

Производительность тачечной возки

Скреперы-волокуши и колесные скреперы дают возможность применять лошадиную тягу. Лошади впрягаются спереди. Рабочий на месте нагрузки слегка приподнимает задний конец скрепера- волокуши за ручки, причем переднее ребро скрепера врезывается в грунт, который и наполняет скрепер. На месте выгрузки рабочий резко приподнимает заднюю часть скрепера; переднее ребро его зацепляется за землю, и скрепер опрокидывается. Скреперы иногда устраиваются на колесах или на полозьях. От места нагрузки до места выгрузки совок колесного скрепера находится в приподнятом состоянии (на 25—20 см над грунтом). Опускание совка для погрузки и опрокидывание его для выгрузки производятся при помощи особого рычага. При каждом скрепере имеется погонщик, направляющий лошадь. Нагрузка и выгрузка б. ч. производятся особыми рабочими. Скреперы-волокуши делаются обыкновенно емкостью от 0,14 до 0,2 м3; практически они нагружаются не более чем на 1/2—3/4. Скреперы применяются при дальности возки 7—40 м, причем делают оборот в 1,25—1,5 мин. и за день перерабатывают 30—50 м3 грунта. Для удешевления погрузки и выгрузки скреперы работают группами до 6 шт. При дальности возки 50—150 м применяются скреперы на полозьях или на колесах, теоретической емкостью в 0,25—0,50 м3. Они могут перерабатывать в среднем 20—60 м3 грунта в день. В последнее время в Америке употребляют большие колесные скреперы емкостью 0,5—1,0 м3 для тракторной тяги, причем два-три таких скрепера припрягаются к трактору в 20 л. с. При дальности возки около 100 м, трактор может перевезти 150—200 м3 грунта в день. Легкие супесчаные грунты могут забираться скреперами непосредственно. Плотные и щебенистые грунты требуют предварительного разрыхления, что наиболее экономично производится специальными плугами с конной или тракторной тягой.

С увеличением расстояния становится выгодным применять возку земли подводами. Наиболее распространенными типами подвод у нас являются грабарки, представляющие собой дроги с длинным нешироким ящиком, состоящим из неподвижного дна и двух съемных боковых стенок, снимаемых при выгрузке, и колымажки, представляющие собой дроги с поставленным на них опрокидывающимся коробом. Емкость грабарки около 0,5 м3, колымажки - около 0,33. Достоинства и недостатки обоих типов уравниваются, и их можно считать равноценными. Скорость движения подводы: груженой около 50, порожней - около 90 м в минуту, продолжительность разгрузки 2—З мин., продолжительность нагрузки около 1,5 м3 в час на одного рабочего. Число навальщиков не более 3 на подводу, кроме погонщика. Число подвод и навальщиков д. б. так рассчитано, чтобы навальщики не стояли без работы и чтобы по мере ухода груженых подвод подходили порожние. Средняя производительность подводы емкостью 0,35 м3 приведена в табл. 8.

Производительность подводы

При расстояниях возки 1—3 км и небольшом объеме работ иногда может с выгодой применяться возка автомобилями, которые в этом случае снабжаются опрокидывающимся назад кузовом или соединяются с подобным же прицепом. Для автомобильной возки земли в Америке применяются деревянные дороги в виде двух полос (колей) из продольных лежней по 2—3 в ряд, на шпалах, по земляному полотну.

Значительное улучшение условий земляной возки достигается при применении рельсового пути. В виду большой стоимости оборудования (путь и подвижной состав) применение возки по рельсовым путям, однако, выгодно лишь при достаточно большом объеме работ. Кроме того, рельсовые пути допускают лишь пологие уклоны. Необходимая для перемещения 1 тонны груза сила тяги определяется формулой T = f+i, где f - удельное (т. е. на единицу перемещаемого груза) сопротивление движению по горизонтальному пути, а i - дополнительное удельное сопротивление движению на подъеме. Средние значения коэффициента f для различных дорог приведены в табл. 9.

Величина удельного сопротивления движению по горизонтальному пути

Дополнительное удельное сопротивление движению на подъеме равно тангенсу угла наклона пути к горизонту, независимо от рода пути. Например, при крутизне подъема пути 0,03, i = 0,03, или 0,03 тонны на 1 тонну перемещаемого груза. Сравнительные данные о силе тяги живых и паровых двигателей приведены ниже в табл. 10.

Сила тяги человека, живых и паровых двигателей

Из этой таблицы видно, что рельсовые пути дают возможность применять очень мощные двигатели. Однако, это преимущество рельсовых путей м. б. рационально использовано лишь при небольших уклонах. Для практических целей рельсовые пути следует укладывать с подъемами по возможности не круче 0,01—0,02. При крутизне более 0,04 рельсовые пути практически вообще редко применимы. Влияние крутизны подъемов на силу тяги видно из табл. 11.

Влияние крутизны подъемов на силу тяги

При менее значительном количестве работ и очень большой дальности возки применяется рельсовый путь узкой колеи. Наиболее распространенной является колея в 750 мм (стандартная); реже - колея в 600 мм. Узкоколейные пути делаются или переносными, в виде звеньев длиной до 5 м, состоящих из рельсов с прикрепленными к ним металлическими шпалами, или обычного типа на деревянных шпалах. Переносные пути удобны при небольших сравнительно работах, когда в течение работ все время приходится перекладывать пути. Для возки по узкоколейным путям обыкновенно пользуются металлическими вагонетками с опрокидывающимися кузовами, емкостью 0,75—1,5 м3. При большей емкости (до 3,5 м3) вагонетки делают с прямоугольными кузовами и откидными бортами. Кузова последних вагонеток часто делают деревянными. Во избежание несчастных случаев при движении вагонеток по крутым уклонам часть вагонеток (в зависимости от уклона, до 50%) должна снабжаться тормозами. Тяга вагонеток по узкоколейным путям производится или лошадьми, которые при этом идут сбоку пути, или паровозами. Последние бывают или двухосными (танк-паровозы) или трех- и четырехосными с отдельными тендерами. Основные данные для наиболее распространенных в СССР типов землевозных паровозов приведены в табл. 12.

Характеристика землевозных паровозов

По рельсовым путям широкой колеи возка земли производится в обыкновенных платформах подъемной силы 16,5 тонн или в специальном подвижном составе. Простейшим типом последнего являются т. н. трюки, представляющие собой укороченные платформы с высокими откидными бортами. Кроме того, существует целый ряд специальных вагонов с приспособлениями для ускорения выгрузки, как то: опрокидывающимися кузовами, створчатыми боковыми стенками и днищами и т. п. Подъемная сила этих вагонов достигает 50 тонн. В качестве весьма совершенного, но дорогого типа можно указать употребляемые в Америке вагоны Гудвина (фиг. 9), приспособленные для выгрузки земли внутрь или наружу колеи, на одну или на обе стороны, быстро или медленно.

Вагоны Гудвина

Установка створных частей может производиться вручную или при помощи пневматических, паровых или электрических механизмов, причем один рабочий может управлять выгрузкой нескольких вагонов. Специальные приспособления подвижного состава имеют целью главным образом уменьшить затрату рабочей силы на выгрузку земли и сократить ее продолжительность. Большие затраты на специальный подвижной состав, однако, могут оправдаться лишь при большом количестве и при хорошей организации работ. Для этого, в частности, должны быть правильно устроены пути в местах погрузки и выгрузки, а при большой дальности возки и работе нескольких паровозов - и разъезды на пути.

Для суждения о приблизительной стоимости перевозки грунта разными способами при различной дальности возки можно руководиться табл. 13, дающей в копейках стоимость перевозки 1 м3 земли. Табл. 13 показывает, что тачечная возка выгодна лишь при малых расстояниях возки, менее 50—100 м.

Стоимость перевозки грунта

Возка подводами, если объем работ не велик (V/L < 10000), выгоднее при возке на расстояние до 750 м; при большом объеме работ (V/L ≈ 30000) конные вагонетки выгоднее подвод, и при малом расстоянии возки (500—1500 м) конные вагонетки вообще являются наиболее дешевым средством возки, уступая при меньших расстояниях (200—600 м) и малых объемах ручным вагонеткам, а при больших расстояниях и больших объемах (50000—100000 м3/км) - паровозной тяге.

При наличии особых условий могут с выгодой применяться для перемещения земли разные специальные устройства, например, ленточные конвейеры, иногда в комбинации с плугами и тракторами, а также различного типа канатные дороги. Пример применения канатной дороги при сооружении канала показан на фиг. 10.

Канатная дорога при сооружении канала

Здесь две башни перемещаются вдоль канала по специальным рельсовым путям. У одной расположен двигатель. Между башнями - канатное устройство с черпаком, с помощью которого грунт из канала перемещается в расположенный вдоль канала кавальер.

Производство работ

Способы разработки выемок и возведения насыпей зависят от рельефа местности, перевозочных средств и всей совокупности местных условий. Во всех случаях первейшей заботой строителя должно быть обеспечение достаточно широкого фронта работ для выполнения задания в требуемый срок. При разработке выемок необходимо, кроме того, обращать особое внимание на то, чтобы из разрабатываемой выемки все время был обеспечен надлежащий отвод воды. Типичными способами разработки выемок являются: продольный, разработка с головы и штольневый. При продольном способе разработка ведется сразу по всей длине выемки или по большей ее части слоями, причем разработка постепенно углубляется (фиг. 11).

Продольный способ разработки

Продольный способ очень удобен при возке по рельсовым путям, которые следует по возможности укладывать с уклонами 0,005—0,008. Опускание рабочего пути при рыхлых грунтах производят, вынимая грунт в промежутках между шпалами, а затем срывая его и под ними. Таким приемом можно путь сразу опускать на 0,5—0,7 м. При более плотных грунтах опускание рабочего пути производят путем перекладки его в устраиваемую рядом траншею, углубленную на 1,0—1,5 м. Для разъезда груженых и порожних составов у входного конца выемки должны быть устраиваемы разъезды пути.

При разработке выемки с головы работы ведутся сразу по всему поперечному сечению выемки и постепенно продвигаются в продольном направлении (фиг. 12; К - кавальер).

Разработка выемки с головы

Иногда бывает удобно работу вести в нескольких уровнях (А, В): например, первый слой разрабатывать лишь на половину глубины выемки, а второй, А-В - уже на полную глубину. Разработка с головы чаще всего применяется, когда местность имеет вдоль оси выемки крутой уклон и когда земля из выемки отвозится в кавальер. На фиг. 13 представлен пример расположения путей при разработке выемки с головы экскаватором и при возке земли вагонетками.

Расположение путей при разработке выемки с головы экскаватором и при возке земли вагонетками

При глубине выемки свыше 10—15 м с выгодой применяется штольневый (английский) способ разработки: рабочий путь укладывается в проектном уровне полотна выемки в штольне, обделанной деревянными крепями. Разработка грунта ведется с поверхности земли, и грунт загружается в вагонетки через вертикальные шахты, которые при слабом грунте также обделываются в нижних частях деревом. При штольневом способе не приходится перекладывать и опускать рабочего пути и поднимать грунт при погрузке в подвижной состав; уклон рабочего пути, а, следовательно, и сопротивление движению незначительны. Эти выгоды, при достаточной глубине выемки, окупают большие расходы по устройству штольни.

При возведении насыпей, прежде всего, следует обращать внимание на употребление хорошего грунта, а при возведении насыпи из различных грунтов - на надлежащее взаимное их расположение, во избежание размокания ядра насыпи и образования сплывов. Затем основным правилом является возведение насыпи слоями с возможно лучшим уплотнением каждого слоя. Основными способами возведения насыпей являются: продольная отсыпка, отсыпка с головы и отсыпка с эстакады.

При продольной отсыпке работы ведутся сразу на значительном участке по длине насыпи, причем отсыпка ведется слоями. Этот способ очень удобно применять при возке тачками (фиг. 14), причем слои а, b делаются не толще 0,6 м.

При продольной отсыпке работы ведутся сразу на значительном участке по длине насыпи

При возке подводами слои приходится располагать наклонно (фиг. 15): подводы въезжают на насыпь по поверхности отсыпаемого слоя, у верхнего ребра его выгружаются и спускаются при небольшой высоте насыпи непосредственно по откосу, а при значительной высоте насыпи - по устраиваемым вдоль откосов съездам.

При возке подводами слои приходится располагать наклонно

Толщина слоев - не более 1 м. При таком способе работ каждый слой хорошо уплотняется, и получается устойчивая насыпь. При возке поездами, для скорейшего развития фронта работ, рельсовый путь сначала укладывается с минимальными работами, лишь бы уклон не превышал 0,03, и с этого пути ведется отсыпка слоями (фиг. 16), причем после окончания одного слоя путь поднимают для образования следующего слоя.

Отсыпка слоями

При отсыпке каждого последующего слоя уклон рабочего пути смягчается, пока не достигнет наивыгоднейшей крутизны (фиг. 17).

При отсыпке каждого последующего слоя уклон рабочего пути смягчается, пока не достигнет наивыгоднейшей крутизны

Отсыпка насыпи с головы ведется от нулевой точки насыпи, слоями во всю ширину и высоту (фиг. 18).

Отсыпка насыпи с головы ведется от нулевой точки насыпи, слоями во всю ширину и высоту

Если возка производится вагонетками, опрокидывающимися вперед, то выгрузочные пути можно располагать по схеме фиг. 19.

Схема выгрузочных путей

При возке вагонетками, опрокидывающимися вбок, устраивают на длинных брусьях у головы насыпи поворотные круги, переставляемые по мере продвижения работ (фиг. 20, А: а - груженые вагонетки, b - порожние).

При возке вагонетками, опрокидывающимися вбок, устраивают на длинных брусьях у головы насыпи поворотные круги

Иногда, особенно при возке грунта по ширококолейному пути, рабочий путь, во избежание частых боковых передвижек, укладывают по оси возводимой насыпи и выгрузку земли производят по обе стороны, постепенно поднимая рабочий путь (фиг. 21).

При возке грунта по ширококолейному пути, рабочий путь, во избежание частых боковых передвижек, укладывают по оси возводимой насыпи и выгрузку земли производят по обе стороны

На однородном рыхлом грунте этот способ дает хорошие результаты при небольшой высоте насыпи. При вязких грунтах, особенно в сырую погоду, способ этот менее удобен вследствие затруднительности подъемки рабочего пути, а при большой высоте насыпи рыхлые боковые присыпки легко сползают по уплотненному ядру.

Во избежание этих дефектов высокие насыпи, при подвозке земли поездами, иногда м. б. выгодным возводить с деревянной эстакады (фиг. 22); при этом земляной поезд подается на эстакаду, земля выгружается и разравнивается горизонтальными слоями, желательно с утрамбовкой.

Во избежание дефектов высокие насыпи, при подвозке земли поездами, возводят с деревянной эстакады

Боковые стойки, схватки и кресты эстакады по мере отсыпки насыпи вынимаются. В конце работы разбирается и проезжая часть эстакады. Основные стойки могут без вреда быть оставлены в насыпи. Препятствием для широкого пользования эстакадами является их высокая стоимость.

С особой тщательностью должна производиться засыпка искусственных сооружений (например, мостов и труб при устройстве железнодорожной насыпи). При высоких насыпях и слабом грунте основания насыпь по обеим сторонам трубы (фиг. 23) может дать осадку, образовав трещины над трубой.

При высоких насыпях и слабом грунте основания насыпь по обеим сторонам трубы может дать осадку, образовав трещины над трубой

Выделившийся при этом земляной клин своей тяжестью может повредить сооружение. При засыпке устоев мостов без надлежащих предосторожностей земля может повредить устои, оказывая на них чрезмерное боковое давление. Особенно легко таким путем повреждаются деревянные свайные мосты, которые получают продольное искривление. Поэтому при засыпке искусственных сооружений следует землю насыпать горизонтальными слоями, толщиной не более 0,4 м, желательно с утрамбовкой, а при песчаном грунте - с поливкой водой. При засыпке деревянных мостов полезно придавать слоям земли уклон от моста (фиг. 24).

При засыпке деревянных мостов полезно придавать слоям земли уклон от моста

При высоких насыпях и слабых грунтах основания желательно сначала устроить насыпь, оставляя прогалины у искусственных сооружений, а засыпку сооружений производить после осадки насыпи с соблюдением всех предосторожностей. Сопряжение засыпки сооружений со старой насыпью следует делать правильными уступами, особенно при засыпке устоев мостов, во избежание сползания присыпки на устои. За устоями мостов необходимо устраивать дренаж для отвода воды.

Приступая к устройству насыпей и выемок, необходимо предварительно произвести их тщательную разбивку, т. е. наметить на местности кольями ось полотна и края откосов. Для этого производится нивелировка местности по оси сооружения. В случае надобности снимаются поперечные профили. Расчетом определяются расстояния, на которых откосы пересекаются поверхностью земли, и как ось сооружения, так и положение откосов будущих насыпей и выемок обозначаются особыми знаками, как показано на фиг. 25.

Ось сооружения, положение откосов будущих насыпей и выемок обозначаются особыми знаками

Разбивку насыпей следует производить с запасом на осадку разрыхленного грунта насыпи. При разработке выемок надо следить за тем, чтобы не перебрать выемки. Лучше разработать выемку сначала вчерне, с небольшим недобором, а затем произвести подчистку точно по проектному профилю. Исправление переборов последующими присыпками затруднительно, ибо тонкие присыпки держатся плохо.

Распределение земляных масс

При постройке больших земляных сооружений весьма важное значение имеет правильное распределение земляных масс. Стоимость земляных работ складывается из стоимости копания грунтов и стоимости их перевозки, причем стоимость перевозки сильно возрастает с увеличением ее дальности. Землю при образовании выемок можно или употреблять для возведения насыпей (транспортные работы) или же складывать на сторону в кавальеры, а для образования насыпей брать землю из специально закладываемых при возке земли из выемки в насыпь каждый куб копания земли (в выемке) дает два полезных куба земляного сооружения - один куб выемки и один куб насыпи. Но при этом может получиться более далекая возка. Транспортные работы, т. е. с возкой земли из выемок непосредственно в насыпи, не всегда возможны, - например, когда в выемке грунт плохой и не годится для образования насыпи. Иногда же, особенно при небольших насыпях и выемках и при возможности устройства вблизи резервов и кавальеров, транспортные работы оказываются невыгодными, т. к. получение двойных полезных кубов может не окупать далекой возки земли.

Поэтому при производстве земляных работ вопрос о правильном распределении земляных масс в целях получения наименьшей стоимости работ представляется весьма важным. Задача заключается в распределении перевозки земляных масс и в определении районов применения различных способов возки (тачечной, конной, паровозной) таким образом, чтобы стоимость работ получалась при этом наименьшей.

Для решения этой задачи удобно пользоваться графическими методами, в частности - кривой объемов. На фиг. 26 в верхней части изображен продольный профиль земляного полотна железнодорожного пути, т. е. сечение его по продольной оси вертикальной плоскостью; в нижней части представлена кривая объемов, изображающая объемы земляного сооружения на том же участке, начиная от какой-либо начальной точки 0.

Продольный профиль земляного полотна железнодорожного пути

При этом приращения объемов выемок откладываются вверх, а насыпей - вниз. Построение кривой объемов начинается с точки А, соответствующей началу данного участка земляного сооружения. На ординате, соответствующей точке 1, в каком-нибудь определенном масштабе откладывается объем части выемки, заключающейся между поперечными профилями, проходящими через точки 0 и 1. На ординате, соответствующей точке 2, откладывается объем выемки от начала до поперечного профиля, проходящего через точку 2, т. е. ордината 1d увеличивается на приращение объема выемки между профилями 1 и 2: ΔV2 = ес. Участок кривой объемов АВ соответствует насыпи, и ордината точки В в принятом масштабе изображает объем всей выемки Vв. Следующий участок BE соответствует насыпи. Разность ординат точек В и Е будет соответствовать объему всей насыпи Vн., а ордината точки Е - разности между объемами выемки и насыпи. От точки Е идет вторая восходящая часть кривой объемов, соответствующая приращению объемов второй выемки, и т. д. Таким образом, каждой точке перехода из выемки в насыпь соответствует точка перехода кривой от восходящей ветви к нисходящей и обратно.

Если кривую объемов пересечь прямой, параллельной оси абсцисс т. о., чтобы каждая волна ее, расположенная над или под секущей линией, соответствовала двум смежным участкам выемки и насыпи, имеющим равные объемы, то при этом высоты волн (фиг. 27) bс, ef, kh будут соответствовать объемам этих участков насыпей и равновеликих им выемок, а площади волн abd, dfg, ghl будут соответствовать произведениям этих объемов на средние дальности возки. Секущая линия, параллельная оси абсцисс, называется распределяющей.

Zeml raboty 41

В зависимости от вида кривой объемов, иначе говоря, от соотношения объемов выемок и насыпей, пределы транспортных работ м. б. определены одной или несколькими распределяющими прямыми. Последний случай представлен на фиг. 28, где пределы транспортных работ заданы тремя распределяющими прямыми.

Пределы транспортных работ заданы тремя распределяющими прямыми

При этом земля из первой выемки, с объемом V1 (первая восходящая линия кривой объемов), вывозится частью в насыпи, а частью в кавальер: земля из начального и конечного участков выемки вывозится в прилегающие насыпи, земля же со среднего участка выемки, соответствующего участку ab кривой объемов, вывозится в кавальер. Средняя дальность возки в кавальер отложена в масштабе по направлению распределяющих прямых, а потому площадь четырехугольника abcd представляет собой произведение из объема земли, вывозимой в кавальер, на среднюю дальность возки. Земля из второй выемки, с объемом V2 (вторая восходящая линия кривой объемов), целиком употребляется для образования прилегающих к выемке участков насыпей. Земля из третьей выемки, с объемом V3, вывозится частью для образования прилегающей слева насыпи, а частью - в кавальер. При данном на фиг. 28 расположении распределяющих прямых только часть большой насыпи, соответствующей второму нисходящему участку кривой объемов, образуется из земли, вывозимой из прилегающих выемок. Для образования же средней части насыпи земли из выемок не хватает, и приходится возить землю из резервов. Средние дальности возки земли из резервов на рисунке отложены в масштабе по направлению распределяющих прямых, и площадь четырехугольника efgi представляет собой произведение из объема земли, которая получается для второй насыпи из резервов, на среднюю дальность возки.

При проектировании распределения земляных масс задача заключается в том, чтобы на кривой объемов так расположить распределяющие прямые, иначе говоря, так установить границы участков транспортных и нетранспортных работ, чтобы стоимость земляных работ, учитывая их объем и дальность возки земли, была наименьшей. Если назовем через F', F", F"', ... площади отсекаемых распределяющими прямыми волн кривой объемов, представляющие собой произведения объемов на средние дальности перевозки для транспортных работ, а через F1, F2, F3, ... - площади четырехугольников, представляющих собой произведения объемов на соответствующие средние дальности перевозки для нетранспортных работ, то наивыгоднейший случай, в смысле работы перевозки (произведение объема земляных работ на среднюю дальность перевозки), будет при таком положении распределяющих прямых, когда

Zeml raboty 43

Для каждой распределяющей прямой в отдельности наивыгоднейшее расположение будет (фиг. 29) при m+n = p+q+r.

Zeml raboty 44

Для того чтобы получить наименьшую стоимость земляных работ, надо выбрать еще наивыгоднейшие в каждом случае способы перевозки и определить количество работ, относящихся к каждому способу перевозки.

Распределение земляных работ по способам перевозки

На фиг. 30 представлен пример такого распределения земляных работ по способам перевозки, причем надо помнить, что применение перевозки по рельсовым путям оправдывается только в тех случаях, когда удовлетворяет условиям, указанным в табл. 13.

Стоимость перевозки земли

Из изложенного видно, что вопрос о правильном распределении земляных масс имеет большое значение для получения наименьшей стоимости земляных работ и притом является довольно сложным. В виду этого к возведению каждого крупного земляного сооружения следует приступать лишь после детальной разработки проекта распределения земляных масс, а также способов разработки и перевозки земли.

Особые виды земляных работ

Сюда относится, прежде всего, копание земли из рвов шириной не менее 1,4 м, в отвесных стенках, для прокладки всякого рода подземных трубопроводов, кабелей и пр. Этот вид работ наиболее часто и в больших размерах имеет место на городских улицах, по которым пролегают все подземные сооружения для обслуживания зданий, как то: водопровод, канализация, газовое и электрическое освещение и прочее; здесь копание более затруднительно и оценивается дороже в виду узкости траншей и тесноты от распорных лесов, удерживающих стенки от обвалов. Устройство распорных лесов показано на фиг. 31.

Устройство распорных лесов

Другим видом земляных работ является копание земли в жидком, пропитанном водой грунте, в плывунах и пр.; при таких работах требуется принятие технических мер для борьбы с водой: забивка шпунтов в один ряд или два, с глиняным заполнением между рядами и откачкой воды из котлованов и рвов внутри ошпунтованного пространства. В весьма водопроницаемых грунтах с большим успехом применяется осушка грунта для земляных работ путем специальных водоотсасывающих установок, состоящих из ряда трубчатых фильтров, опущенных в грунт на определенную глубину и соединенных между собой на поверхности трубопроводами с насосом для откачки. Откачка должна производиться во все время производства работ, т. к. при приостановке откачки котлован немедленно заполняется грунтовой водой до первоначального уровня.

Учет и обмер земляных работ

В зависимости от плотности грунта, трудности копания и применения тех или иных инструментов при производстве работ, грунты разделяются на следующие категории: а) плывучие грунты, разжиженные водой и вынимаемые с помощью черпаков; б) грунты, легко отделяемые железными или деревянными, с железным лезвием, лопатами, как то: сыпучий песок, растительная земля; в) более плотные, но поддающиеся отделению лопатами (штыковка) глинистые грунты и. растительные земли, например, грунты, смешанные со щепой и щебнем; г) грунты, требующие предварительного отделения и разрыхления ломами, кирками, топорами, - вязкие глины, торфяной грунт с корнями, мергели с отдельными камнями; д) грунты, составляющие переходную ступень к твердым каменистым породам, как то: выветривающиеся горные породы, слои мягкого песчаника небольшой мощности, которые поддаются разрыхлению тяжелыми кирками, ломами и клиньями; е) осадочные каменные породы мощных напластований, как то: твердые кварцевые песчаники, сланцы и др., которые еще могут отделяться от породы стальными клиньями под ударами кувалды, но для которых с успехом могут применяться и подрывные работы динамитом или порохом; наконец, ж) изверженные породы кристаллического строения, как то: граниты, гнейсы, базальты, сиениты, диабазы и пр., которые поддаются дроблению лишь путем буровых и подрывных работ.

При определении уроков для копания одной кубической единицы земли принято обмерять ее в плотном теле, т. е. в занимаемом ею объеме до выемки; если же количество работ определяется по объему насыпи, т. е. меньшей плотности земли, то необходимо внести поправки на разрыхление. Однако такие поправки всегда могут служить предметом недоразумений; при массовых работах, конечно, возможно производство предварительных опытов для установления степени разрыхления. В Урочном положении и урочных нормах принято считать объем перерабатываемой земли в плотном теле и вводить градации по плотности и трудности копания. Для определения количества земли, подлежащей переработке, или уже переработанной, необходимо при составлении предварительных проектов и смет и для расчета за произведенные работы составить чертежи, которые выражали бы выемки и насыпи в геометрических фигурах, определение объема которых поддается подсчету.

Насыпь

На фиг. 32 представлена насыпь, ограниченная двумя перпендикулярными к ее оси плоскостями и F1 и F2 (профили), отстоящими друг от друга на расстоянии l; она м. б. разложена на следующие геометрические фигуры: две усеченные пирамиды abcdef и gikmnp и призмообразное среднее тело abigdepn; таким же образом разбивается на составные геометрические элементы и выемка под полотно дороги с двумя кюветами (фиг. 33).

Выемка под полотно дороги с двумя кюветами

На фиг. 34 представлена разбивка выемки и насыпи для дороги, расположенной на косогоре.

Наконец, возможен случай, когда земляное сооружение всем своим сечением переходит из выемки в насыпь, проходя через нулевую линию в месте выхода из выемки в насыпь. Однако, такой способ определения земляных масс, в виду его сложности и кропотливости, неприменим, хотя и дает более близкие к действительности результаты. На практике широкое распространение получил способ средних профилей, заключающийся в том, что объем земли получается от умножения средней арифметической площади Fm для площадей двух смежных поперечных профилей F1 и F2 на расстояние l между ними:

Zeml raboty 51

Этот способ расчета применим и в случаях, когда на одном и том же профиле имеют место насыпь и выемка; при этом, однако, насыпь и выемка д. б. подсчитаны отдельно. Для случая перехода насыпи в выемку между двумя поперечными профилями формула объема принимает вид: для насыпи

Zeml raboty 52

а для выемки

Zeml raboty 53

где l1 и l2 - расстояния от соответственных профилей до места перехода насыпи в выемку. Площади поперечных профилей м. б. вычислены или определены планиметром. Обычно все вычисления земляных масс для наглядности и облегчения проверки сводят в таблицу (табл. 14).

Вычисления земляных масс для наглядности и облегчения проверки сводят в таблицу

Этот способ расчета земляных масс весьма прост, но страдает некоторой неточностью. По Винклеру, для местностей сравнительно ровных и с незначительными уклонами более точные результаты дает формула

Zeml raboty 55

в которой Fm - действительная площадь среднего профиля, l - расстояние между профилями F1 и F2, причем l1 = l2 = l/2. Чем ровнее поверхность земли между профилями, тем подсчет земляных масс ближе к действительности; поэтому для получения большей точности существенное значение имеет правильный выбор мест и количества профилей, снимаемых с натуры. Для этого профили д. б. засняты в местах переломов и изгибов поверхности земли, в углублениях и на возвышенностях и в других характерных местах; в местностях со значительными уклонами профили должны чаще следовать друг за другом, и на самих профилях также д. б. отмечены все характерные точки поверхности. На фиг. 35 и 36 представлены типовые продольный и поперечные профили для проектирования и подсчета земляные работы при замощении городского проезда.

Типовой продольный профиль для проектирования и подсчета земляные работы при замощении городского проезда

Типовой поперечный профиль для проектирования и подсчета земляные работы при замощении городского проезда

Для таких чертежей приняты следующие масштабы: для планов 1:500; для продольных профилей: а) для горизонтальных расстояний 1 см на 10 м, б) для вертикальных расстояний 1 см на 1 м (искажение в 10 раз); для поперечных профилей: а) для горизонтальных расстояний 1 см на 2 м, б) для вертикальных расстояний 1 см на 1 м (искажение в 2 раза). Для расчета земляных масс в железнодорожном строительстве приняты те же приемы, как указано выше, однако, вследствие типового характера железнодорожного полотна, как в насыпи, так и в выемке (фиг. 37) установлены упрощенные способы определения площадей и объемов.

Zeml raboty 58

При сравнительно ровной поверхности и общем уклоне не более 1:10 площади поперечных профилей определяются из уравнения: для насыпи

Zeml raboty 59

и для выемки

Zeml raboty 60

для которых имеются готовые таблицы, вычисленные при различных высотах и глубинах насыпей и выемок, взятых по оси полотна; или же площади определяют графически из т. н. масштаба профилей (фиг. 38), в котором отрезки горизонтальных линий представляют собой площади профилей насыпи и выемки для различных высот, выраженные в каком-либо условном масштабе (например, 1 мм на 2, 3 или 4 м2).

Zeml raboty 61

Графический способ определения площадей дает вполне достаточную точность. Для местностей с большей, чем 1:10, покатостью необходимо вводить поправки. Объем земляных масс по площадям поперечных профилей определяется или аналитически, из уравнения

Zeml raboty 62

или графически, при помощи профиля площадей и профиля масс, причем графическим способом устанавливается также рациональное распределение масс, распределение работ и способы перевозки.

 

 

Источник: Мартенс. Техническая энциклопедия. Том 8 - 1929 г.