Основные строительные процессы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Конспект лекционных занятий

Тема лекции 1. Основные понятия и регламентирующие положения

К капитальному строительству относятся новое строительство, расширение, реконструкция и техническое перевооружение, а также капитальный ремонт действующих предприятий, зданий и сооружений.

Строительное производство является одной из систем капитального строительства - совокупность строительных процессов, осуществляемых непосредственно на строительной площадке, включая строительно-монтажные и специальные процессы в подготовительной и основной периоды строительства.

Строительное производство в свою очередь объединяет две подсистемы - технологию строительного производства и организацию строительного производства, каждая из которых имеет свою сущность и научную основы.

Строительными процессами называются производственные процессы, протекающие на строительной площадке и имеющие конечной целью возведение, восстановление, ремонт, реконструкцию, разборку или передвижку здания или сооружения. В строительном процессе участвуют предметы и орудия труда. При этом рабочие с помощью различных технических средств (строительные машины, механизмы, инструменты) воздействуют на предмет труда и из материальных элементов создают строительную продукцию.

Строительные процессы характеризуются многофакторностью и специфическими особенностями:

неподвижностью строительной продукции - при выполнении строительных процессов рабочие и технические средства перемещаются, а возводимые здания и сооружения остаются неподвижны;

многообразием строительной продукции - возводимые здания и сооружения различаются по функциональному назначению и строительно-конструктивным характеристикам, форме, размерам и внешнему облику, расположению в пространстве;

разнообразием материальных элементов - при возведении зданий и сооружений применяют различные материалы, полуфабрикаты, детали и изделия, имеющие различные физико-химические, физико-механические свойства;

природно-климатическими условиями - здания и сооружения строят в различных геологических, гидрогеологических, климатических, экстремальных и др. условиях, что требует соответствующих технологических методов при выполнении строительных процессов.

В зависимости от сложности производства процессы могут быть простыми и комплексными. Простым процессом называется совокупность технологически связанных между собой рабочих операций осуществляемых одним рабочим или группой (звеном) рабочих. Технологически однородный и организационно неделимый элемент строительного процесса называется рабочей операцией. Каждая рабочая операция состоит из нескольких тесно связанных между собой рабочих приемов, которые, в свою очередь, состоят из отдельных движений.

Комплексным процессом называется совокупность одновременно выполняемых простых процессов, находящихся между собой в организационной и технологической зависимости и связанных конечной продукцией.

Производственные процессы могут выполняться вне строительной площадки и непосредственно на строительной площадке и подразделяются по технологическим признакам на заготовительные, транспортные и монтажно-укладочные.

Заготовительные процессы обычно выполняются на специализированных предприятиях (заводах сборного железобетона, центральных бетоносмесительных узлах и др.), а также в условиях строительной площадки (приобъектные бетонорастворные узлы, арматурные цехи и др.) и обеспечивают строящийся объект полуфабрикатами, деталями и изделиями.

Транспортные процессы обеспечивают доставку материальных элементов и технических средств к местам возведения зданий и сооружений.

Подготовительные процессы предшествуют монтажно-укладочным и обеспечивают их эффективное выполнение.

Монтажно-укладочные процессы обеспечивают получение продукции строительного производства, отвечающей требованиям проекта и соответствующим техническим условиям.

Производственные процессы по их выполнению квалифицируются по степени использования машин и механизмов, средств автоматизации.

Механизированными называются строительные процессы, выполняемые с помощью машин. Рабочие в этом случае управляют машинами и обслуживают их.

Комплексно-механизированными называются процессы, в которых все входящие в их состав технологические процессы полностью механизированы.

Процессы, в которых наряду с машинами используется ручной труд, называются полумеханизированными. Ручные процессы обычно выполняют с помощью инструментов.

Автоматизированными называют процессы, в которых используют средства автоматизации.

Автоматическими процессами называют такие, которые полностью управляются, регулируются и контролируются автоматами.

Материальными элементами строительных процессов являются строительные материалы, полуфабрикаты, детали и изделия. Путем воздействия техническими средствами на материальные элементы получают продукцию в виде зданий, сооружений, их части или конструктивных элементов.

Важнейшим показателем трудовой деятельности строительных рабочих является производительность труда, определяемая:

выработкой -- количеством строительной продукции, выпущенной за единицу времени (за 1 час, смену, неделю, месяц и т.д.);

трудоемкостью -- затратами рабочего времени на выпуск единицы доброкачественной продукции, выраженными в человеко-часах (чел.ч), человеко-днях (чел.-дн.). Трудоемкость является одним из основных показателей оценки производительности труда и технологичности проектных решений. Чем меньше фактические затраты рабочего времени на единицу продукции, тем выше производительность труда и совершеннее технологичность проектного решения.

Количественно трудоемкость регламентируется техническим нормированием, которое устанавливает технически обоснованные нормы затрат труда, машинного времени и материальных ресурсов на выпуск единицы доброкачественной продукции. Нормы затрат труда выражают в виде норм времени и выработки.

Нормой времени называется количество рабочего времени, необходимое для изготовления единицы доброкачественной продукции рабочим соответствующей профессии и квалификации, и выражается в чел.-часах. Для производства такой же единицы продукции с использованием машины количество времени ее работы определяется нормой машинного времени, выражаемой в машино-часах. Нормами времени выпуск доброкачественной продукции предусматривается при условии правильной организации труда и производства и рационального использования машины.

Нормой выработки называется количество доброкачественной продукции, вырабатываемой рабочим или звеном рабочих (машиной или комплексом машин), за единицу времени при определенных средствах труда и правильной организации труда и производства.

Нормы времени и нормы выработки связаны следующим соотношением:

1/Нвр =Нвыр,

где Нвр - норма времени в единицах времени на одного рабочего; Нвыр. - норма выработки в единицах продукции.

В такой же зависимости находится и норма машинного времени с нормой выработки машины

1/Нврм=Нвыр.м.

Нормы используют для расчетов с рабочими, при составлении калькуляции трудовых и машинных затрат и оценке эффективности принятых технологических решений.

Тарифное нормирование служит для оценки качества определенного по нормам количества труда. При этом тарифная система позволяет дифференцировать оплату труда в зависимости от сложности и трудоемкости выполняемой работы. Тарифная система состоит из тарифных сеток, определяющих соотношения в оплате труда различных групп рабочих (разрядов рабочих), принимаемых по ЕТКС, и тарифных ставок, определяющих размер оплаты рабочих за единицу времени (час, день, месяц).

Важное значение для выполнения в срок производственных заданий, повышения производительности труда, обеспечения качества продукции и оплаты труда имеет правильное формирование бригад и звеньев по численности и профессионально-квалификационному составу.

Успешное выполнение строительных процессов требует разделения труда между рабочими в соответствии с их квалификацией и организации их совместной работы. Формы организации труда могут быть различными и зависят от применяемых конструкций, методов производства работ, машин и механизмов и других средств производства. Для выполнения строительных процессов создаются звенья и бригады рабочих.

Звено состоит из группы рабочих (2-5 человек), состав и численность которого определяется с учетом сложности выполняемой операции и рациональной организации труда при ее выполнении.

Бригада состоит из большего числа рабочих, чем звено, или из нескольких звеньев. Количественный и квалификационный состав бригад также устанавливают в зависимости от объема работ и сложности процессов.

Каждый строительный процесс для ритмичного и непрерывного осуществления должен быть организован в пространстве и времени. Поэтому для выполнения строительного процесса выделяется рабочее место. Рабочим местом называется пространство, в пределах которого перемещаются участвующие в строительном процессе рабочие, располагаются предметы и орудия труда, приспособления и продукция.

Бригаде рабочих для производственной работы в течение определенного времени и безопасного производства работ выделяется участок, который называется захваткой, а для звена -- делянкой. Часть объекта, отводимой бригаде (звену) рабочих для обеспечения беспеперебойной работы в течение продолжительного времени (обычно кратного полусмене), называется фронтом работ. Размеры фронта работ, захваток и делянок должны приниматься из расчета правильного и безопасного размещения рабочих и орудий труда и обычно определяются по площади или длине возводимого объекта.

Участок по высоте здания или сооружения, в пределах которого возводится его часть, называется ярусом. Высота яруса принимается с учетом обеспечения рабочему высокой производительности труда.

Строительные процессы на участках и захватках во времени можно осуществлять последовательным, параллельным или поточным методом.

Последовательный метод предусматривает выполнение каждого следующего строительного процесса (операции, работы) после окончания предыдущего; параллельный -- одновременное выполнение всех процессов (операций) на всех захватках; поточный метод является сочетанием первых двух (последовательного, параллельного).

При последовательном методе все технологические циклы выполняются последовательно сначала на первой захватке, затем на второй, третьей и т.д. Продолжительность цикла при этом увеличивается и составляет

Т = m Тц,

где Тц -- длительность всех технологических циклов, выполняемых на одной захватке; m -- число захваток.

Но потребление ресурсов в единицу времени небольшое и составляет:

r = R / Тц,

где r -- общая затрата ресурсов на выполнение всех технологических циклов.

При параллельном методе все технологические циклы на всех захватках выполняются одновременно и общая продолжительность цикла сокращается:

Т=Тц,

по интенсивность потребления ресурсов увеличивается в m раз:

R = rm.

При поточном методе каждый технологический цикл вначале выполняют на первой захватке, затем на второй, третьей и т.д. Такой порядок организации производства позволяет последовательно выполнять однородные циклы и параллельно-разнородные. Он обеспечивает рациональное потребление ресурсов и позволяет сократить общий срок выполнения технологических циклов:

Т<mТц.

Каждый поточно выполняемый составляющий процесс называют частным потоком.

Сочетание ряда последовательно включаемых и параллельно выполняемых частных потоков составляет строительный поток.

Основными нормативными документами, регламентирующими проектно-сметную документацию и все виды строительства, являются Строительные нормы и правила (СНиП). Они содержат основные и правила и нормы по отдельным видам строительных работ.

Качество строительства -- это соответствие выполненных в натуре зданий и сооружений и их частей проектным решениям и нормативам.

Качество строительства создается на всех стадиях его формирования: предпроизводственной (планирование, проектирование, производство строительных материалов и изделий и их доставка на строительные площадки); производственной (строительно-монтажный процесс) и послепроизводственной (прием в эксплуатацию и эксплуатация). В соответствии с этим достижение необходимого уровня качества является комплексной проблемой, зависящей от многих исполнителей. Качество формируется и определяется Государственными стандартами (ГОСТами), Строительными нормами и правилами (СНиПами) и Техническими условиями (ТУ).

В процессе производства строительно-монтажных работ осуществляется:

входной контроль -- проверка соответствия поступающих материалов и изделий требованиям, установленным нормативно-техническими документами;

лабораторный контроль -- испытания в лаборатории на строительно-монтажной площадке изделий и конструкций с применением механических (разрушающих) и физических (неразрушающих) методов контроля качества и натурных испытаний конструкций и изделий;

геодезический контроль -- проверка разбивочных основ, соответствия размеров и положения элементов и конструкций зданий и сооружений проектным решениям с помощью геодезических инструментов и приспособлений;

ведомственный контроль -- система контроля, состоящая из технических и организационных мероприятий и осуществляемая силами строительно-монтажной организаций, технического заказчика и авторского надзора проектных организаций;

государственный контроль -- проверка деятельности строительно-монтажных организаций, предприятий промышленности стройматериалов и стройиндустрии по обеспечению установленного уровня качества строительной продукции, осуществляемая Госстроем и Минстроем республики.

Основная литература 1 (20-33; 36-62);

Дополнительная литература 2.

Контрольные вопросы.

1. Как подразделяются строительные процессы?

2. Какие существуют методы выполнения строительных процессов?

3. Какими документами регламентируется качество строительства?

4. Какие виды контроля качества в строительстве существуют?

Тема лекции 2. Технологическое проектирование строительных процессов

Технологическое проектирование представляет собой определение наиболее оптимальных организационно-технологических решений для выполнения строительных процессов, обеспечивающих выпуск доброкачественной строительной продукции при минимальных технико-экономических показателях.

Оптимальное решение предусматривает нахождение из множества возможных решений наиболее оптимального варианта путем сравнения и анализа основных технико-экономических показателей: стоимости продолжительности и трудоемкости. При этом разработку вариантов производства технологических процессов осуществляют в виде технологических карт, карт трудовых процессов, которые входят в состав проекта производства работ.

Проектирование строительных процессов предусматривает разработку различных технологических вариантов их выполнения, расчет технологической надежности и его документирование (СНиП 3.01.01--85).

К таким результирующим документам технологического проектирования относятся проекты производства работ, технологические карты и карты трудовых процессов строительного производства.

Проект производства работ (ППР) -- это проект, определяющий технологию, сроки выполнения и порядок обеспечения ресурсами строительно-монтажных работ и служащий основным руководящим документом при организации производственных процессов по возведению частей зданий (сооружений) и включает: календарный план производства работ по объекту или комплексный сетевой график; строительный генеральный план; технологические карты; график поступления на объект строительных конструкций, изделий, материалов и оборудования; график движения рабочих кадров по объекту и основных строительных машин; решение по производству геодезических работ; решения по технике безопасности; перечни технологического инвентаря и монтажной оснастки; решения по прокладке временных сетей; технико-экономические показатели.

Проект производства работ разрабатывается строительной организацией на основе рабочих чертежей с учетом основных решений, принятых в проекте организации строительства, и местных организационно-технических условий.

Проект организации строительства (ПОС) разрабатывается проектной организацией в составе технического проекта.

В ПОС уточняют решения строительного генерального плана (стройгенплана), календарные сроки строительства, определяют методы выполнения строительно-монтажных процессов, потребность в материальных, энергетических, технических и трудовых ресурсах, мероприятия по охране труда.

В состав проекта организации строительства входят:

- календарный план производства работ с указанием сроков и очередности возведения всех зданий и сооружений, составляющих комплекс, с распределением капитальных вложений и объемов строительно-монтажных работ по отдельным сооружениям;

- строительные генеральные планы на подготовительный и основной периоды строительства;

- ведомости объектов (входящих в возводимый комплекс), монтажных, общестроительных и специализированных работ, с выделением работ и их объемов по отдельным зданиям и сооружениям, а также по основным периодам строительства;

- ведомость потребности в конструкциях, изделиях, материалах, оборудовании, рассчитанная по укрупненным показателям, на весь комплекс, или только на его основные сооружения;

- график потребности в основных строительных машинах и транспортных средствах на весь период строительства;

- график потребности в рабочих основных строительных специальностей;

- пояснительная записка с характеристикой условий строительства с обоснованием принятых методов производства работ и возможности совмещения различных работ по срокам выполнения, потребности в материалах, основных механизмах, транспортных средствах, энергетических ресурсах, временных зданиях и сооружениях, складских площадях.

Технологическая карта (ТК) -- это документ, устанавливающий рациональную и стабильную технологию производства часто повторяющегося вида строительно-монтажных работ и используемый взамен проекта производства работ или в дополнение к нему и включает: область применения; организацию и технологию выполнения работ; требования к качеству и приемке работ; калькуляцию затрат труда, машинного времени и заработной платы; график производства работ; материально-технические ресурсы; технику безопасности; технико-экономические показатели.

Карта трудовых процессов (КТП) -- документ, устанавливающий рациональную и стабильную технологию какого-либо производственного процесса с часто повторяющимися производственными операциями и определяющий методы, условия выполнения и материально-технического обеспечения этих операций.

Стройгенпланом называется генеральный план площадки, на котором показана расстановка основных монтажных и грузоподъемных механизмов, временных зданий, сооружений и установок, возводимых и используемых в период строительства.

Стройгенплан обычно составляют для различных периодов строительства и на отдельные виды строительных процессов, например устройство подземной части здания, монтаж надземных конструкций, устройство кровель и т. п.

Календарным планом производства работ по объекту называется документ, в котором определяются сроки и последовательность возведения, затраты по этапам строительства и др.

Таким образом, в составе проекта производства работ разрабатывают необходимую документацию для осуществления строительного процесса (технологические карты, карты трудовых процессов, стройгенплан, календарный план), рассчитывают материально-технические и трудовые ресурсы и определяют последовательность их использования в соответствии с принимаемыми сроками осуществления строительного процесса.

Себестоимость работ представляет собой в денежном выражении материальные, трудовые, энергетические и др. затраты на производство единицы объема работ данного вида:

С=(З + М +Э +ТР) КН/QО,

где З -- заработная плата рабочих; М -- стоимость материалов, изделий и конструкций, включая заготовительно-складские ресурсы и стоимость доставки на приобъектный склад; Э -- затраты на эксплуатацию машин, механизмов и установок; Тр -- транспортные расходы; КН -- коэффициент, учитывающий накладные расходы; QО -- объем выполненных работ.

Трудоемкость работ определяется размерами трудовых затрат для выполнения единицы объема данного вида работ, выраженный в человеко-днях (чел.-дн.) или в человеко-часах (чел.-ч.):

Т=ТО /QО,

где То -- суммарные трудовые затраты на выполнение данного объема работ; Qo -- объем выполненных работ.

Продолжительность работ определяется затраченным временем на выполнение конкретного объема работ определенного строительного процесса (часы, смены, недели, месяцы).

Продолжительность комплексного процесса и его составляющих зависит от принятого метода выполнения процесса (последовательный, параллельный, поточный).

При одинаковой продолжительности строительства экономическое сравнение конкурирующих вариантов производят по следующей формуле:

Э = (С1 - С2) + ЕН (К1 - К2),

где С1, С2 -- себестоимость строительно-монтажных работ по сравниваемым вариантам; К1, К2 -- стоимость основных и оборотных производственных фондов (машин, оборудования, механизмов и т.д.), используемых при выполнении работ по сравниваемым вариантам; ЕН -- нормативный коэффициент эффективности (Ен=0,14 --0,19).

Совокупность рабочих процессов, связанных с разработкой, перемещением, укладкой грунта и отделкой земляных сооружений называют земляными работами.

Непосредственному выполнению этих процессов в ряде случаев предшествуют или сопутствуют подготовительные и вспомогательные процессы. Подготовительные процессы осуществляют до начала разработки грунта, а вспомогательные - до или в процессе возведения земляных сооружений.

В промышленном и гражданском строительстве земляные работы выполняют при устройстве траншей и котлованов, при возведении земляного полотна дорог, а также планировке площадок. Все эти земляные сооружения создают путем образования выемок в грунте или возведения из него насыпей.

Земляные работы имеют весомый удельный вес в общей стоимости (более 10%) и трудоемкости (более 20%) строительно-монтажных работ.

Основная литература 1, 2 (7-10);

Дополнительная литература 6 (21-34).

Контрольные вопросы.

1. Что относится к основным документам технологического проектирования?

2. Что такое ПОС и что в него входит?

3. Что входит в состав ППР?

Тема лекции 3. Строительные грузы, их транспортировка и строповка

Строительство зданий и сооружений связано с перемещением значительного количества грузов. При этом на транспортные и погрузо-разгрузочные работы приходится до 25% стоимости и свыше 40% всей трудоемкости строительно-монтажных работ.

Строительные грузы с учетом их особенностей и физического состояния подразделяются на следующие виды:

сыпучие -- песок, гравий, щебень, грунт;

порошкообразные -- цемент, гипс, минеральный порошок;

тестообразные -- бетонная и асфальтовые смеси, раствор, известковое тесто;

мелкоштучные -- кирпич, керамические камни, бутовый камень, бидоны с краской и т. п.;

штучные -- железобетонные плиты, панели, блоки, столярные изделия;

тяжеловесные -- железобетонные элементы значительной массы, тяжелое оборудование;

длинномерные -- колонны, сваи, фермы, балки, трубы, лесоматериалы;

крупнообъемные -- санитарно-технические кабины, блок-комнаты, крупногабаритные контейнеры, резервуары и другие емкости;

жидкие -- бензин, керосин, дизельное топливо, смазочные масла и т. п.

В зависимости от видов грузов, объемов и расстояния их перемещения используют различные транспортные средства, способы транспортировки, погрузки, разгрузки и складирования.

Строительные грузы перемещают горизонтальными и вертикальными видами транспорта. Горизонтальным транспортом грузы перемещают от места их получения до объектов строительства и на самих объектах. Вертикальным транспортом грузы перемещают в зоне выполнения строительно-монтажных работ и при погрузо-разгрузочных работах.

Горизонтальный транспорт по отношению к строительной площадке и строительным объектам подразделяется на внешний и внутрипостроечный.

Внешний транспорт используется для доставки груза на строительную площадку извне, по путям общего пользования.

Внутрипостроечный транспорт используют для перемещения груза по территории строительных площадок и в пределах отдельных объектов.

Эффективность работы транспорта зависит от транспортной схемы и оптимальности маршрутов перевозок, рациональной организации погрузо-разгрузочных работ. В строительстве применяют две основные схемы автотранспортных перевозок -- маятниковую и челночную.

При маятниковой схеме используют автосредства с неразъемными звеньями. Однако в этом случае неизбежны простои автотягача у мест загрузки и разгрузки транспортных средств.

При челночной схеме один автотягач работает последовательно с двумя или несколькими автоприцепами. Это сокращает время простоя автотягача под подгрузкой и разгрузкой и повышает производительность автотранспортных средств.

Для подъема штучных, тяжеловесных и длинномерных элементы конструкций прикрепляют к крюку грузоподъемного механизма посредством различных грузозахватных приспособлений. В качестве грузозахватных приспособлений наиболее широко применяют стропы, изготовляемые из стальных канатов, а также стропы, закрепленные на траверсах. Для подвешивания элементов конструкций стропы снабжают чалочными крюками, петлями или другими устройствами.

Стальные канаты состоят из тонких стальных проволок, свитых в отдельные пряди, свивка которых и образует канат. В строительстве применяют чаще всего стальные канаты трех типов, отличающихся друг от друга количеством проволок в прядях. В каждом типе канатов имеется по шесть прядей, свитых вокруг пенькового сердечника. Тип канатов 6x19+1 означает: 6 прядей по 19 проволок и 1 пеньковая сердцевина; 6x6+1 -- 6 прядей по 61 проволоке и 1 пеньковая сердцевина, которую пропитывают маслом, придает канату гибкость и эластичность обеспечивает его смазку.

При выборе канатов для производства работ необходимо учитывать, что чем больше проволок в каждой пряди каната при одном и том же его диаметре, тем более гибок канат. Поэтому в зависимости от гибкости канаты применяют для разных целей. Например, канат 6x19+1 -- жесткий, его применяют там, где он не подвергается многократному изгибу (для вант и оттяжек), канат 6x37+1 используют для занасовки полиспастов, устройства стропов, траверс, а канат 6x61 + 1 -- как самый мягкий, применяют для изготовления стропов, подъемных полиспастов. Стальные канаты являются ответственной частью грузоподъемного оборудования и монтажных приспособлений, поэтому канаты -- тросы снабжаются паспортами, в которых указываются разрывное усилие, диаметр, тип, вид покрытия проволоки, вид свивки, длина каната, номер стандарта.

Допускаемое усилие при выборе троса, который рассчитывают только на разрыв, определяется по формуле:

S = Sn/K,

где Sn -- разрывное усилие каната в целом, принимаемое по паспорту или по данным стандарта; К -- коэффициент запаса прочности каната, принимается по нормам Госгортехнадзора.

Коэффициент К для тросов, идущих на изготовление вант и расчалок принимается равным -- 3,5; для полиспастов, грузовых и стреловых канатов механизмов с ручным приводом -- 4,0; тоже с машинным приводом при легком режиме -- 5,0; среднем -- 5,5; тяжелом -- 6,0; для стропов -- 6-8.

Стропы из тросов широко применяются на монтажных работах. Различают стропы универсальные и облегченные, а также применяются двух, четырех и шестиветвевые и различные разновидности балансирных стропов.

Универсальные стропы изготавливают в виде бесконечной петли, которой конструкции захватывают в обхват.

Облегченные стропы представляют собой отрезки троса, на концах которого сделаны петли, либо закреплены крюки.

Для многоветвевого стропа усилия в любой ветви определяют как:

N=Q/Кнmсоsб,

где Q-масса поднимаемого груза; Кн - коэффициент неравномерности распределения нагрузки на ветви стропа: при m=2 Кн=0,75, при m=4 Кн=1; m - количество ветвей стропа; б - угол наклона ветви стропа к вертикали.

Оптимальный угол подъема конструкций равен 45°. Меньшее значение угла наклона к вертикали приводит к перенапряжению усилий в ветвях стропа, что может приводить к их преждевременному износу. А большее значение данного угла увеличивает требуемую высоту подъема крюка монтажного крана, что не всегда рационально. Поэтому для длинномерных и тяжеловесных конструкций используют траверсы - специальные грузоподъемные конструкции в виде металлических ферм и балок, работающих на изгиб, сжатие, а также совместно на сжатие и изгиб.

При изгибе траверсу рассчитывают по формулам:

у=M/W; М=Ga/4,

где М - максимальный изгибающий момент, кгс-м (Нм); G - масса поднимаемого груза, т; а - расстояние между стропами, м; W - момент сопротивления башен траверсы. Если траверса подвешена на канатах, направленных под углом к вертикали, то возникают усилия, действующие вдоль нее, что вызывает дополнительно продольный изгиб траверсы. Напряжение от продольного изгиба, возникающее в траверсе:

у =Т Fц,

где Т - усилие, действующее вдоль траверсы, кгс (Н); F - площадь сечении траверсы, м2; ц -коэффициент устойчивости при изгибе.

а - для подъема балок; б - плоских стропильных форм; в - пространственного блока ферм;г - листовых конструкций (царг, труб) в вертикальном положении: л - груза с помощью двух грузоподъемных механизмов: е- для монтажа конструкций вне зоны крана: ж - то же, конструкций Загребальского; з- для труб и царг в горизонтальном положении; и-пространственная траверса, к - траверса для кантовки и подьема стропильных форм с фонарями; л- универсальная траверса с труб-чатой балкой; 1 - трос с захватами; 2 - cтроп к крюку крана; 3 - проушина; 1- оси (пальцы); 5 - оси подвески груза; 6 - контргруз (противовес); 7 - сектор круга, 8 - рама траверса; 9 - контур царги; 10 - контур фермы с фонарем; 11 - упоры для элементов фонаря и фермы: 12 - нижний упор для кантовки

Основная литература 1, 2, 4;

Дополнительная литература 6 (59-67).

Контрольные вопросы.

1. Назовите виды строительных грузов.

2. Назовите транспортные средства для перевозки строительных грузов.

3. Назовите схемы автотранспортных перевозок.

4. Назовите виды грузозахватных приспособлений.

5. Для каких целей применяют траверсы и на какие нагрузки они работают?

Рис. 1 Схема траверс

Тема лекции 4. Технология земляных работ

По назначению и длительности эксплуатации земляные сооружения могут быть постоянными и временными. Постоянные сооружения являются составными элементами строящихся объектов и предназначены для нормальной и длительной их эксплуатации. К ним относят плотины, дамбы, каналы, выемки и насыпи автомобильных и железных дорог и т. п.

Временные сооружения устраивают лишь на период строительства и предназначены для выполнения строительно-монтажных работ по возведению фундаментов подземных частей здания, технологического оборудования, прокладки инженерных коммуникаций и др.

Выемки, у которых ширина соизмерима с длиной, но не меньше 1/10 длины, называются котлованами, при ширине менее 1/10 -- траншеями. Котлованы разрабатывают, как правило, при возведения заглубленной части объемных сооружений, например, фундаментов, подвальных этажей. Траншеи копают при прокладке линейно-протяжных коммуникаций, наружных сетей водоснабжений, канализации, газоснабжения, теплоснабжения.

Наклонные боковые поверхности выемок и насыпей называют откосами, а горизонтальные поверхности вокруг них -- бермами. Остальными элементами земляных сооружений являются: дно выемки -- нижняя горизонтальная земляная выемка; бровка -- верхняя кромка откоса; подошва -- нижняя кромка откоса; резервы -- это выемки, из которых берут грунт для устройства насыпи; кавальера -- это насыпи, образующиеся при отсыпке ненужного грунта.

Грунтами называют породы, залегающие в верхних слоях земной коры. Грунт состоит из трех основных фаз: твердой (минеральные частицы, образующие скелет), жидкой (вода, частично или полностью заполняющая поры грунта) и газообразной (воздух).

Грунты подразделяют на четыре основные группы: скальные, крупнообломочные, песчаные и глинистые.

Скальные -- изверженные, метаморфические и осадочные породы с жесткими связями между зернами, залегающие в виде сплошного или трещиноватого массива.

Крупнообломочные -- несцементированные грунты, содержащие более 50% по массе обломков кристаллических или осадочных пород с размером частиц более 2 мм.

Песчаные -- сыпучие в сухом состоянии грунты, содержащие менее 50% по массе частиц крупнее 2 мм и не обладающие свойством пластичности, число пластичности Jp < 0,01;

Глинистые -- связанные грунты, для которых число пластичности Jp > 0,01;

Разрыхляемость -- это способность грунта увеличиваться в объеме при разработке вследствие потери связи между частицами. Увеличение объема грунта характеризуется коэффициентами первоначального разрыхления Кр и остаточного разрыхления Кр.о.

Подготовительные процессы, связанные с разработкой выемок и насыпей, выполняют до начала разработок грунта. Они включают в себя очистку территории, геодезическую разбивку сооружения, снятие плодородного слоя почвы для использования при рекультивации земель, рыхление плотных грунтов, осушение территории, устройство поверхностного водоотвода.

Очистка территории состоит в удалении деревьев и кустарников, корчевке пней, уборке крупных камней -- валунов, сноса строений. Деревья и кустарники выкапывают вместе с корнями и пересаживают в новые места.

Геодезическая разбивка земляных сооружений заключается в обозначении их положения на местности. Разбивку ведут в двух плоскостях: горизонтальной и вертикальной.

При горизонтальной разбивке определяют и закрепляют на местности положение осей строящихся объектов и намечают очертание земляных сооружений в плане, а при вертикальной -- глубину выемок и высоту насыпей.

При возведении зданий и сооружений для определения их положения на местности и перенесения в натуру их размеров на генеральном плане наносят геодезическую строительную сетку в условной системе координат со стороной квадратов 100--200 м. Оси координат ориентируют параллельно осям зданий.

Строительная сетка должна быть привязана к пунктам геодезической основы топографической съемки местности, по которым был составлен генеральный план известными в инженерной геодезии способами переноса на местность. Построенная на местности геодезическая строительная сетка является ориентиром для перенесения проекта в натуру.

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. Обноску устраивают из деревянных стоек и досок, прибитых к ним горизонтально с внешней стороны или инвентарных металлических труб. Устанавливается обноска с использованием геодезических инструментов параллельно основным осям. На обноске обозначаются оси здания и отметки, перенесенные с закрепленных на местности створных знаков и реперов. Разбивка зданий и сооружений проверяется и принимается по акту.

Снятие плодородного слоя почвы. В зависимости от толщины плодородного слоя грунта срезка его производится бульдозерами или скреперами с окучиванием и дальнейшим перемещением из отвалов автосамосвалами или одноковшовыми экскаваторами с погрузкой в транспортные средства.

Рыхление грунтов. Для облегчения разработки плотных грунтов их предварительно рыхлят. Плотные нескальные грунты разрыхляют плугами и рыхлителями, являющимися прицепным или навесным оборудованием к трактору.

Осушение территории производят путем устройства осушительных канав и дренажей. Основную осушительную магистраль прокладывают по наиболее низкому месту. К ней подводят поперечные канавы, соблюдая требуемый проектом уклон для отвода воды от строительной площадки.

Поверхностный водоотвод предназначен для предохранения от заполнения атмосферными водами разрабатываемых выемок. Для этого до начала земляных работ устраивают водоотводные канавы, через которые атмосферные воды самотеком поступают за пределы строительной площадки.

К подготовительным работам по устройству земляных сооружений приступают после отвода земель в установленном порядке. Организации, осуществляющие строительство и проводящие работы, связанные с нарушением почвенного покрова, обязаны снимать и хранить плодородный слой почвы в целях использования его для рекультивации земель и повышения плодородия малопродуктивных угодий. Рекультивация земель состоит в восстановлении плодородия почвы на площадях с нарушенным почвенным покровом. При этом планируют неровности, подсыпая в необходимых случаях грунт, а затем покрывают всю поверхность новым почвенным слоем.

Вспомогательные процессы, связанные с устройством земляных сооружений, выполняют в ходе устройства земляных сооружений или после их возведения. Классификация применяющихся в настоящее время перспективных видов вспомогательных процессов при устройстве земляных сооружений.

Открытый водоотлив. Осушение выемок открытым водоотливом заключается в том, что при разработке котлована в водоносном грунте подошве выемки придают небольшой уклон к устраиваемому в самой пониженной части приямку (зумпфу), из которого воду откачивают насосами и отводят по водоотводным канавам или лоткам от выемки на расстояние не менее 100 м. Для водоотвода применяют поршневые, диафрагмовые и центробежные насосы, всасывающие воду, содержащую разжиженный грунт, с глубины 4--6 м. При разработке траншей приямки устраивают в специальном отсеке траншеи (рис. 4).

Искусственное водопонижение. Заключается в понижении гидростатического уровня грунтовых вод ниже нулевой отметки выработки. Оно может осуществляться с помощью легких иглофильтровых установок, эжекторными установками, устройством водопоглощающих и водопонижающих скважин.



Рис. 2 Схема открытого водоотлива

1-шпунтовое ограждение;

1 -- водосборный приямок;

2 -- всасывающий рукав;

3 - насос;

5 -- водоотводный желоб

Применение того или иного способа определяется прежде всего проницаемостью водосодержащих грунтов, мощностью водоносного горизонта, его гидравлическими особенностями и требуемой глубиной понижения уровня грунтовых вод. В наиболее сложных геологических условиях, например при чередовании пластов различной водонепроницаемости, может осуществляться сочетание открытого водоотлива с одним из способов водопонижения.

Легкие иглофильтровые установки (ЛИУ) применяют для искусственного понижения грунтовых вод на глубину 4--5 м в песчаных отложениях. При понижении уровня воды на большую глубину используют двух - трехярусные установки.

Иглофильтры обычно устанавливают по периметру осушаемого котлована на расстоянии 0,5 м от бровки откоса. Если нужно понизить уровень грунтовых вод более чем на 4 - 5 м, иглофильтры монтируют в два яруса. Установки ЛИУ - 2, ЛИУ - 3, ЛИУ - 5 и ПВУ - 2 имеют производительность соответственно 30, 60, 120 и 400 м3 воды в 1ч.

Количество иглофильтров можно определить по формуле

N = Q/q,

где Q - приток воды, м3/ч; q - пропускная способность одного иглофильтра.

Шаг иглофильтра определяют:

h = P/N,

где Р -- периметр котлована.

Эжекторные иглофильтровые установки (ЭИУ) используют для понижения уровня грунтовых вод на 15--20 м в грунтах с коэффициентом фильтрации 1--40 м/сут и при близком залегании водоупора от дна котлована. Эжекторные иглофильтровые установки (ЭИ-2.5, ЭИ-4, ЭИ-6 и др.) состоят из иглофильтров с эжекторными водоподъемниками, распределительного трубопровода (коллектора) и центробежных насосов. Применяют схемы эжекторной установки с циркуляционным резервуаром и без него.

Тампонаж заключается в нагнетании в трещиноватые и крупнопористые грунты, обладающие коэффициентом фильтрации больше 80 м/сут, тампонажных растворов или смесей, которые в результате взаимодействия придают грунту водонепроницаемость и монолитность. Нагнетание тампонажных смесей производится через систему тампонажных скважин, расположенных вокруг будущей выработки. Существует три разновидности тампонажа: цементация, глинизация и битумизация.

В строительстве в настоящее время применяется четыре способа разработки грунта: механический, гидромеханический, взрывной и комбинированный.

Механический способ. Он заключается в разработке грунта резанием землеройными и землеройно-транспортными машинами. К числу землеройных машин относятся одноковшовые и многоковшовые экскаваторы. К землеройно-транспортным относятся бульдозеры, скреперы, грейдеры, автогрейдеры, струги, планировщики и др. Они предназначены для послойного резания, транспортирования, отсыпки и планировки грунта.

Гидромеханический -- широко распространенный в водохозяйственном строительстве способ. Он предусматривает размыв грунта напорной водяной струей гидромониторных установок или всасыванием его со дна водоемов плавучими земленасосными снарядами. Гидромониторные установки и земснаряды, которые с помощью воды размывают, транспортируют и укладывают грунт в насыпь, служат для разработки котлованов, каналов, углубления водоемов, а также для намыва территорий, плотин, насыпей под дороги и т. п. Размываемый грунт транспортируется в виде жидкой суспензии (пульпы) по трубопроводам.

Взрывной способ. Сущность данного способа заключается в отделении грунта от массива, а иногда и его перемещения на небольшие расстояния за счет энергии взрыва зарядов взрывчатых веществ, помещенных в предварительно устроенные в грунте шпуры, скважины, щели или шурфы.

Комбинированный способ представляет собой сочетание, например, механического и гидромеханического или механического и взрывного способа, что зависит от конкретных условий строительства.

Технологический процесс устройства выемки включает разработку грунта с выгрузкой в транспортные средства или на бровку выемки; крепление вертикальных сеток; транспортирование грунта; срезку откосов и планировку дна; обратную засыпку и уплотнение грунта.

Технологические схемы разработки грунта. Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами независимо от типа рабочего органа может осуществляться по одной из двух технологических схем: в отвал (на вымет) или с погрузкой в транспортные средства. Выбор той или иной схемы зависит от вида и условий расположения земляного сооружения, возможности дальнейшего использования разработанного грунта, его физико-механических свойств.

Рабочая зона экскаватора, где находится его стоянка и разрабатываемый с этой стоянки массив грунта: называется забоем. (В этой зоне располагается загружаемый в транспортные средства или отвал грунта.) Выемка, образующаяся в результате последовательной разработки грунта при периодическом передвижении экскаватора в зоне, называется проходкой. По характеру разработки грунта проходки могут быть лобовыми (торцевыми) и боковыми. При лобовой проходке экскаватор двигается по оси выемки и разрабатывает грунт впереди себя и по обе стороны от оси, а при боковой -- с одной стороны по ходу движения. Характер проходки зависит от глубины и ширины котлована и условий его разработки.

Эксплуатационная производительность экскаватора зависит от длительности цикла, а также продолжительности использования экскаватора в течение смены и определяется по формуле:

Пэ = Т 60 q n Ке Кв,

где Т -- продолжительность смены, ч; q -- геометрический объем ковша, м3; п -- количество циклов в минуту 60/ty; ty -- время одного цикла; Ке -- коэффициент наполнения ковша; Кв -- коэффициент использования экскаватора по времени.

Коэффициент Ке и Кв зависят от вида рабочего оборудования, группы грунта, емкости ковша и вида работ, а число циклов n определяется условиями работы экскаватора.

Технологический процесс гидромеханизированной разработки грунтов включает: размывку грунта в карьере (резерве), транспортирование водогрунтовой массы (пульпы) к месту возведения насыпи; послойное устройство насыпи и отделение от грунта излишней воды.

Различают два основных способа гидромеханической разработки грунта: гидромониторный и земснарядный.

Разработка грунта гидромониторами. Гидромониторная установка состоит из гидромониторов, присоединенных к магистральному трубопроводу, по которому из насосной станции подают воду. На конец ствола каждого гидромонитора навинчивается насадка, формирующая выбрасываемую с большой кинетической энергией струю, которая превращает грунт в гидросмесь, направляемую самотеком по лоткам или канавам в насыпь. Расход воды и скорость струи регулируют с помощью сменных насадок.

Основная литература 1, 2, 4.

Контрольные вопросы.

1. Назовите основные виды земляных сооружений и их отличия.

2. Назовите виды грунтов.

3. Назовите способы разработки грунтов.

4. Для чего проводят искусственное водопонижение грунтов?

Тема лекции 5. Технология свайных работ

Свайные работы выполняют при устройстве фундаментов зданий и сооружений промышленного и гражданского, сельскохозяйственного и транспортного строительства и представляют собой совокупность комплексно-механизированных технологических процессов.

По способу погружения в грунт сваи могут быть: забивные, погружаемые в грунт различными приемами в готовом виде, и сваи, приготавливаемые в проектном положении непосредственно в грунте (набивные).

По характеру работы сваи подразделяются на сваи-стойки и висячие сваи. Сваи-стойки передают нагрузку от сооружения путем опирания своими нижними концами непосредственно на плотные грунты, висячие -- передают нагрузку от сооружения главным образом, путем сопротивления трением своих боковых поверхностей в грунте.

По роду материалов сваи бывают: деревянные, бетонные, железобетонные, металлические и комбинированные.

По форме поперечного сечения различают сваи квадратные, прямоугольные, многогранные и круглые, сплошного сечения и полые трубчатые, сваи-оболочки, постоянного по длине сечения и переменного (пирамидальные).

Ростверк -- конструкция, которая объединяет сваи и служит для равномерной передачи нагрузки сооружения на них и на грунтовое основание. Различают сборные, сборно-монолитные и монолитные в виде папок и плит.

Наиболее распространенным методом является ударное погружение свай с помощью падающих механических и дизель-молотов, реже паровоздушных молотов.

Вибропогружение эффективно при наличии рыхлых песчаных грунтов и супесчаных водонасыщенных грунтов.

Вибровдавливание рекомендуется при погружении в мягкопластичные, текучепластичные и текучие суглинки и глины.

Вдавливание статической нагрузкой ограничивается глинистыми грунтами текучей консистенцией.

Для забивки свай применяют копры и копровое оборудование, дизельные паровоздушные и гидравлические молоты, вибромолоты, вибропогружатели.

Молот для забивки свай выбирают исходя из нагрузки, приходящейся на сваю, и ее массы. Необходимую при этом минимальную энергию ударов молота определяют по формуле:

Э = 1,75аР, Дж

где а -- коэффициент, равный 25 Дж/кН; Р -- расчетная нагрузка, допускаемая на сваю (по данным проекта), кН.



Рис. 3 Схема забивки свай сваебойным агрегатом на базе крана-экскаватора

а -- схема движения сваебойного агрегата; 1 -- положение агрегата; 2 -- путь его движения; 3 -- забитые сваи; б -- копровый агрегат; 1 -- базовая машина; 2 -- копровая мачта; 3 -- молот; 4 --свая

Сменную эксплуатационную производительность сваепогружающей установки определяют по формуле:

Псм = 492Кв/Тц,

где 492 -- продолжительность смены, мин; Кв -- коэффициент использования установки по времени, принимается равным 0,9; Тц -- продолжительность цикла, мин.

Необходимое количество сваепогружающих установок для выполнения работ по забивке свай в заданный срок определяется по формуле:

N = V /Псм Тн ,

где V--количество свай на объекте, подлежащих забивке, шт; Псм -- сменная эксплуатационная производительность установки, свай/смен; Тн -- заданный срок забивки свай, смен.

Сваи забивают в строго определенной технологической последовательности.

Рис. 4 Трубчатый дизель-молот

1- наголовник сваи; 2 - шабот; 3 - топливопровод; 4 - топ-*цшный насос; 5 - рычаг включения топливного насоса; 6 -кольцевой топливный бак; 7 - поршень; 8 - проушина для крепления поршня к канату лебедки; 9 - сферическая головка бойка; 10 - всасывающе-выхлопной патрубок; 11 -цилиндр; 12 - свая



Рис. 5 Комплект оборудования для вибропогружения свай

1- трубчатая свая; 2 - гидравлический захват; 3 - мотор вибровозбудителя; 4 - амортизирующая платформа; 5 - виброизоляторы; 6 -- патрубок с гидравлическим разъемом; 7 -'"Дромотор: 8 - вибратор; 9 - гидравлический шланг; 10 - панель управления; 11 - дистанционный пульт управления; 12 - силовая установка с маслонасосным агрегатом

Рис. 6 Самоходная копровая установка

1- базовое шасси; 2 - грузовой канат; 3 - грузовые блоки; 4 - наголовник; 5 - мачта; 6 - направляющие для сваепогружающего агрегата; 7 - сваепогру-жающий агрегат; 8 - свая; 9 - опорный шарнир



Рис. 7 Схемы погружения свай забивкой

а -- рядовая; б -- концентрическая; в -- секционная; 1... 17 -- направление и последовательность забивки свай

Последовательно рядовую схему забивки применяют в несвязанных грунтах; в глинах и суглинках такая схема забивки может привести к неравномерным осадкам сооружени.

Концентрическая забивка от центра к краям возможна в слабосжимаемых грунтах, иначе сваи в процессе забивки будут откланяться из-за неравномерного уплотнения грунта со стороны забитых свай к свободной внешней част.

При секционной схеме забивки, применяемой в связанных грунтах, погружение ведут в два этапа. Свайное поле разбивают на секции по схеме. На первом этапе сваи можно погружать одновременно в нескольких рядах с пропуском соседних. На втором этапе погружают сваи в пропущенных рядах. Погружение сваи по секционной схеме позволяет равномерно распределить нагрузку на грунт по всей площади свайного поля.

Набивные сваи классифицируют по способу устройства скважин, технологии возведения и по виду используемого материала.

Скважины для устройства набивных свай можно пробуривать буровыми станками или пробивать специальными лидерами. В первом случае грунт извлекают из скважины; во втором происходит уплотнение стенок скважины.



Рис. 8 Набивные сваи

а -- бетонная; б -- железобетонная цилиндрическая; в --коническая; г -- с профилированной поверхностью; д -- с одним уширением; е -- с несколькими уширениями; ж -- с камуфлетным уширением

...