> Техника, страница 47 > Земляные работы
Земляные работы
Земляные работы, искусственное перемещение земляных масс для устройства выемок и насыпей и придание им должной устойчивости и неизменяемости. 3. р. 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-УЗ миллиметров, называется п е с к о м; при размерах частиц 3-У25 миллиметров он получает название г р а-в и я, при размерах 25-1-80 миллиметров—г а л ь к и (при округленных гранях) и щ е б н я (при острых гранях). Г л и н а представляет собою каолин Al203-2Si02-2H20 с нримесыо извести, магнезии, солей железа, а иногда мельчайшей кварцевой пыли и органич. веществ. Глина с примесью 30—70% песка и др. 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 органич. части, называемой п e р е г н о-е м, или гумусом, коллоидального строения. В европ. части СССР наиболее распространенными почвами являются: на юге чернозем (материнскою породою которого является лёсс), содержащий 5-f-15% гумуса, а на севере—дерново-подзолистые почвы, материнскою породою 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-р 0,05 миллиметров (ок. 60%), извести в виде остатков растений и моллюсков (10—20%), рассеянных листочков слюды, глины (5—10%) и иногда окиси железа (5—8%). Торф перед ставляет собою рыхлый грунт, образовавшийся в результате разложения растений в стоячей воде. Каменистые (скальные) грунты представляют собою меловые породы, сланцы, известняки, песчаники, мрамор, гранит, кварц и тому подобное.
Масса грунта, ограниченная откосом,удерживается в равновесии трением и с ц е п л е н и е м 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 <рэ;35°, ctg<?s=l,5; для гравия, гальки, щебня φ s 40°, ctg φ es 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 hlt при которой откос будет устойчивым под углом а к горизонту, может быть определена из ф-лы:
2 tg ^45° + ~ (pj ί
!-2(а-Ю
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 3. р., откосы делают разной крутизны на разных высотах, так что в сечении вертикальною 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 вла-гоемкость и водопроницаемость. С увеличением влажности сцепление грунта обычно сначала немного возрастает, а затем резко падает. Увеличение влажности понижаеттак-же 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 объём, 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 объёма по отношению к объёму того же грунта в естественном состоянии (табл. 1).
Таблица 1. — Разрыхление грунта в % (приблизительно).
| Первона- | ||
| Род грунта | чальное разрых ление | ное разрыхление |
| Плывучий мелкий песок. | 5 | 0 |
| Песок, гравий.
Супесок, суглинок, мягкая |
10—20 | 1—2 |
| глина .. | 20—25 | 2—4 |
| Мергель, растительная зем- | ||
| ля, торф..
Твердые, плотные глины, |
25—30 | 4—6 |
| твердый мергель.
Щебенистые и скальные |
25—35 | 6—7 |
| грунты.. | 30—50 | 8—30 |
Вес единицы объёма грунта зависит ст степени разрыхления и большей частью также от влажности (табл. 2).
Таблица 2.—О Съемный вес грунта.
| Род грунта | Рыхлый, с почвен. влажностью | Утрамбо ванный плотный | Насы -щенный водою |
| Торф. | 700—800 | 900—1 000 | 1 500—1 800 |
| Растительная | |||
| земля. | 1 200—1 500 | 1 700 | 1 800 |
| Суглинок, гли- | |||
| на. | 1 500 | 1 700 | 1 900 |
| Песок, гравий. | 1 500—1 600 | — | 1 800—2 000 |
| Камень (32 — | |||
| 16% пустот). | 1 850—2 300 | — | — |
| Камень плот- | |||
| ный в скале. | 2 000—2 800 | — |
Укрепление земляных сооружений. Для прочности и долговечности земляных сооружений необходим тщательный отвод поверхностных и грунтовых вод, а в местах непосредственного омывания водою откосы должен быть укрепляемы соответственною одеждою. Простейшей одеждою является слой растительной земли толщиной от 6 до 20 сантиметров с засевом травою. Для ускорения образования травяного покрова прибегают к покрытью откоса дерном сплошь или в клетку. Дернины размерами около 0,25x0,40 м, толщиною 6— 10 сантиметров прибивают к откосу спицами длиною 0,20—0,30 метров При дерновке в клетку, в виде квадратов размерами ок. 1,25x1,25 м, расположенных наискось, промежутки между дерновыми лентами полезно заполнять растительною землей и засевать травою. 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 водою, одежду откоса делают в виде мостовой—одиночной или двойной. При действии волн на откос мостовая устраивается на слое щебня толщиною 0,15—0,25 метров При больших скоростях воды мостовую кладут в плетневых клетках (ок. 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 поверхности, вод производится системою 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-Н),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 дерновкою или мостовой (табл. 3).
Таблица 3. — Допустимые скорости омы-в а ю щ е и воды.
| Род грунта и одежды | Допустимая скорость омывающей воды в м/ск |
| Грунты | |
| Илистый.. | 0.10 |
| Мелкий песок.. | 0,25 |
| Суглинок, супесок.. | 0,40—0,75 |
| Крупный песок, лёсс. | 0,60—0,75 |
| Торф, гравий, хрящ. | 1,00—1,20 |
| Плотная глина.. | 1.50 |
| Каменный.. | 2,15 |
| Скальный .. | 3,10 |
| Одежды | |
| Дерновка плашмя.. | 0,60 |
| » в стенку.. | 1.50 |
| Одиночная мостовая. | 2.15 |
| Двойная » .. | ЗЛО |
| Лоток из кирпичной кладки. | 4,00 |
| » » бутовой кладки, бетонный лоток, двойная мостовая или каменная наброска на щебеночном основании в плетневых | |
| клетках .. | 4.50 |
| Деревянный лоток.. | 6.00 |
| Тесаный гранит.. | 10,00 |
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 скопляется слишком много воды или если необходимо значительно понизить уровень грунтовых вод, устраивают углубленные кюветы в виде деревянных, железобетонных или каменных лотков или подгаовет-ный дренаж, располагаемый ниже глубины промерзания (в средней полосе европ. части СССР на глубине 0,8 ж) 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 (смотрите 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 1:11/2- Хорошо держатся в откосах от 1:11/2 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 водою с последующим расползанием всей насыпи; в этом случае откосы должен быть 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 (смотрите Земляное полотно). Устойчивость насыпи,кроме доброкачественности грунта, из которого она состоит, зависит от устойчивости и правильного устройства основания. На косогорах крутизною > 0,2, во избежание сползания насыпи, основание насыпи должно обделываться в виде уступов шириною не менее 1 метров (фигура 1). У основания насыпи полезно устраивать контрбанкет — продольн. призму, сечением примерно в 1/4—!/3 сечения насыпи из хорошего водопроницаемого, по возможности каменистого грунта; он должен упираться в надежные слои основания, и от него дол-жна 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 поверхности его, 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 (фигура 2). 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 к-рому 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 предупреждения их. Эти работы в большинстве случаев сво- фигура 2.
дятся к устройству более или менее сложных систем дренажей для создания смежных масс осушенного грунта, которые были бы сами устойчивы и могли бы удерживать прилегающие неосу-шенные -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, то есть 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; остроконечна я—для плотных и вязких грунтов; польская — деревянная остроконечная лопата с железным наконечником; балласт на я—с загнутыми краями, для сыпучих грунтов. Размеры лопат, рекомендованные XVII Совещ. съездом ииж. службы пути, следующие: садовой—23x25, польской и остроконечной—23x30,5 см. В Америке приняты несколько большие размеры (табл. 4). Одна лопата при средних грунтах кальному, составляет около 1,1 м3 для естественного (неразрыхленного) грунта и около 1,8 ж3 для ранее выброшенного и несме-шавшегося. Для надлежащейпроизводитель-ности работы важно, чтобы род и размер инструментов (лопаты и прочие) соответствовали характеру грунта.
При сосредоточении большого количества 3. р. в одном месте выгодно применять м а-шинную разработку. Наиболее распространенным типом машины, употребляемой
Таблица 4.—Размеры американских лопат для земляных работ.
| Тип лопаты | Размеры посадки | Емкость лопаты в дм3 | Вес лопаты с средним грунтом в КЗ | Род грунта | ||
| длина в см | ширина в см | вес в КЗ | ||||
| Садовая ..
Остроконечная. » норм. тин. Балластная.| |
24—29 28—35 30 38 45 | 20—25
24—30 25 30 36 |
0,8—1,2 1,0—1,7 1,2 | 2,5—5,0 4—8 4—5 8—9 12—14 | 4.5— 8,0
6.5— 11 6.5— 8 11—13 17—19 |
Мягкий
J· Средние и плотные 1 Сыпучие . |
может прослужить ок. 75 рабочих дней и разработать от 375 до 500 м3 грунта. При копании очень твердых грунтов необходимо их предварительно разрыхлять. Для этого употребляются кирки (фигура 3, а), мотыги (фигура 3,6), ломы и клинья. При легких условиях и хорошей производительности рабочий выкидывает с среднем до 600 лопат, или до 2 500—3 000 килограмм/ч; при тяжелой работе и плохой производительности—только 300—350 лопат, или 1 600—2 500 килограмм/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).
Таблица 5, — Классификация грунтов по разработки.
Суточная норма копания грунта при коэффициенте трудности разработки равном единице, с откидыванием до 3 ж но горизонтальному направлению или до 1,5 метров по верти-
для копания грунта, является одночерпаковый экскаватор или паровая лопата (фигура 4 и 5). 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 Л с рукояткою В может занимать любое положение в пространстве, причем рукоятка вращается около оси Е, неподвижно прикрепленной к двойной укосине Ώ. При помощи шестерни, насаженной на ось Е, и кремальеры, приделанной к рукоятке черпака, последний может выдвигаться или втягиваться. Кроме того, черпак вместе с рукояткой и укосиною 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 второю небольшою паровою машиною О, расположенною на укосине D, или при помощи ручного механизма; при опускании черпака используется такя-се и сила тяжести черпака, умеряемая ленточн. тормозом.
Работа экскаватора производится след. обр. Укосину с черпаком обращают к разрабатываемому грунту (положение 1); одновременно с этим, опуская цепь F, приводят ручку черпака сначала в вертикальное положение 1, а трудности
| Род грунта | Коэфф. трудности разработки | Вес i м3 грунта до разрыхл. | Способ разработки и необходимые инструменты |
| Песок, растительный грунт, супесок, чернозем, легкий су- | |||
| глинок.
Гравий, тяжелые суглинки, жиры, глины, грунты с примесью щепы и строи- |
0.50—1,20 | 1 100—1 600 | Металлические или польские лопаты |
| тельного мусора.
Жирные глины и тяжелые суглинки с примесями, ломовые глины,мергель, мел, мягкие извест- |
1,80—1,90 | 1 200—1 800 | Металлические лопаты и отчасти кирки, ломы |
| няки, песчаники. | 1,90—4,00 | 1 700—2 300 | Кирки, ломы, металлические лопаты, отчасти клинья |
| Скальные грунты. | 4,00—10,00 | 2 200—3 200 | Кирки, ломы, клинья, молоты, подрывные работы, металлические лопаты |
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 иа рукоятку. Благодаря этому зубья черпака врезаются в откос, и черпак наполняется землею. Затем, отпустив ленточный тормоз, освобождают щестерню Е и приводят черпак в положение II, так чтобы черпак пришелся над вагоном или вагонеткою 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 Vs мин. Все маниции производятся двумя машинистами, из которых один находится у паровой машины К и управляет подъемом и поворотом черпака, а второй стоит на площадке II 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 расставлен, домкратами Р для придания ему боковой устойчивости. В зависимости от перерывов работы, обусловленных перестановками машины и подачей подвижного состава для отвозки земли, коэфф. 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 объёме меньшем против его теоретич. емкости (0,55—0,80) вследствие промежутков между комьями и прилипания к стенкам ковша (табл. 6).
Примерный вес экскаваторов, при емкости ковшав 3; 2,5; 2; 1,5 и 0,75 м3, равен соответственно 85; 70; 60; 50 и 28 ж. Небольшие экскаваторы (с ковшом 0,75 м3) делаются обык новенно на тракторном ходу. Разработка экскаваторами бывает выгодной при сосредоточенных в одном месте работах объёмом не менее 150—200 тыс. мя. При большой глубине выемки (не менее 5л)ив тяжелых грунтах более выгодны экскаваторы с ковшами в 2—3 м3 (смотрите Землечерпательные снаряды).
Стоимость работы экскаватора складывается из расходов на капитал (проценты и погашение), накладных расходов (доставка на место работ, сборка, разборка, хранение) и эксплуатонных 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 эксплуатонных расходов. Эксилоатационные расходы
состоят из: стоимости топлива—ок. 1 ж хорошего угля на 1 м3 емкости ковша в 8-часовой рабочий день; воды, расход которой в 6—Мраз больше расхода угля; смазки, обтирки и прочие расходов но содержанию, составляющих 20— 25% от стоимости топлива; содержания бригады (машинист, его помощник, кочегар, смазчик, ночной сторож и ок. 8 чел. путевых рабочих); ремонта машины, составляющего в рабочий сезон (ок. 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 одно-ковшевых экскаваторов с жесткою рукояткою, имеются и другие типы. Главнейшие из них следующие. Скребковые экскаваторы с ковшом, подвешенным на стальных канатах, и со стрелою до 50 метров длины. Эти экскаваторы приспособлены для поднятия грунта с большой глубины и складывания его далеко в сторону; они применяются для рытья каналов. Грейферные экскаваторы с
Таблица 6 ,—С уточная производительность одночер-пакового экскаватора (в м‘/ч).
| Наименование грунта | Емкость ковша в м3 | ||||
| 3 | 2,5 | 2 | 1,5 | 0,75 | |
| Песок, чернозем, легкий суглинок .. | 180—225 | 150—188 | 120—150 | 80—110 | 44—53 |
| Тяжелые суглинки и жирные глины.. | 120—150 | 100—125 | 80—100 | 53—68 | _ |
| Скальные породы, предварительно раздробленные. | 60—90 | 50—75 | 40—60 | - | — |
грейфером (си.; фигура 6). Этот экскаватор удобен для поднятия грунта на большую высоту, напримерпри рытье глубоких котлованов. Многопер паковые 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 ж (фигура 7). 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 объёма работ, дальности перемещения, рода грунта и прочие местных условий. При небольших расстояниях с успехом применяют возку тачками. Дешевизна оборудования и удобство нагрузки и выгрузки составляют достоинства тачечной возки. Недостатком ее является то,чторабочий, поддерживая оглобли тачки,часть груза, а именно A=ζ)“ (фигура8)
должен нести на себе. Для облегчения рабочего иногда пользуются лямками, которые перекидываются через плечо рабочего, а в
1«-4 -« А прошитые концы пропу-
* скают ручки оглобель. Для уменьшения сопротивления движению гонка тачек производится по катальным доскам 6x20-1-40 ем, на которые для уменьшения трения и износа досок полезно набивать железные полосы 0,5x8 см. При негоризонталы-юй 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 лее крутые уклоны сосредоточивать в одном месте, делая их не положе 0,08. Для каждой артели тачечников в 20 чел. 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 килограмм земли, при весе самой тачки ок. 35— 50 килограмм. Указанному весу соответствует около 0,07 м3 разрыхленной земли среднего веса. Продолжительность выгрузки тачки около 3/4 м., продолжительность нагрузки 1—4 метров В среднем нагрузка и выгрузка продолжаются 3—3‘/2 м. при нагрузке самим каталем и В/2—2 м., 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 таблице 7.
Т а б Л.7.—Д н е в н а я производительность работы тачки емкостью в 0,0 7 м3.
| При нагрузке | При нагрузке | ||
| каталями | навальщиками | ||
| расстояние | производи- | расстояние | производи- |
| возки в м | тельн. в .vi* | возки в м | тельн. в -и3 |
| 10 | 8.6 | 10 | 17,7 |
| 20 | 7,8 | 20 | 14.6 |
| 30 | 7.1 | 30 | 12,5 |
| 40 | 6,6 | 40 | 10,9 |
| 50 | 6.1 | 50 | 9.3 |
| 100 | 4.5 | 100 | 6,1. |
| 200 | 2,9 | 200 | 3,5 |
| 300 | 2.1 | 300 | 2,5 |
С к реперы- волоку ши 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, к-рыйи 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 сантиметров 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 ж3; практически они нагружаются не более чем на γ2—3/4. Скреперы применяются при дальности возки 7—40 м, причем делают оборот в Р/4—Н/2 м. и за день перерабатывают 30—50 м3 грунта. Для удешевления погрузки и выгрузки скреперы работают группами до 6 шт. При дальности возки 50—150 метров применяются скреперы на полозьях или на колесах, теоретич. емкостью в 0,25—0,50 JR3. Они могут перерабатывать в
г-О
Фигура 8.
среднем 20—60 ж3 грунта в день. В последнее время в Америке употребляют большие колесные скреперы емкостью 0,5—1,0 ж3 для тракторной тяги, причем два-три таких скрепера припрягаются к трактору в 20ЬР. При дальности возки ок. 100 ж, трактор может перевезти 150—200 ж3 грунта в день. Легкие супесчаные грунты могут забираться скреперами непосредственно. Плотные и щебенистые грунты требуют предварительного разрыхления, что наиболее экономично производится специальными плугами с конною или тракторною тягою.
Таблица 8. — Производительность подводы емкостью в 0,35 Λ13.
| Расстояние возки в м | Число оборотов подводы в 8-час. раб. день | Производительн.возки в .vi3 в день |
| а) При н | авалке одним пог | онщиком |
| 100 | 25 | 8,8 |
| 200 | 22 | 7,7 |
| 300 | 19 | 6,6 |
| 400 | 17 | 6.0 |
| 500 | 15 | 5.3 |
| 1 000 | 11 | 3,8 |
| 1 500 | 8,5 | 2,9 |
| 2 000 | 6 | 2,1 |
| б) При навалке ш | )гонщиком и тремя навальщиками | |
| 100 | 60 | 21 |
| 200 | 45 | 15,8 |
| 300 | 35 | 12,3 |
| 400 | 28 | 9,8 |
| 500 | 25 | 8,8 |
| 1 000 | 14 | 4,9 |
| 1 500 | 10.5 | 3,7 |
| 2 000 | 8 | 2,8 |
С увеличением расстояния возки становится выгодным применять возку земли подводами. Наиболее распространенными типами подвод у нас являются грабарки, представляющие собою дроги с длинным нешироким ящиком, состоящим из неподвижного дна и двух съемных боковых стенок, снимаемых при выгрузке, и кол ы м а ж-к и, представляющие собою дроги с поставленным на них опрокидывающимся коробом. Емкость грабарки ок. 0,5 ж3, колымажки—около 0,33 ж3. Достоинства и Недостатки обоих типов уравниваются, и их можно считать равноценными. Скорость движения подводы: груженой ок. 50, порожней—ок. 90 ж в минуту, продолжительность разгрузки 2—
Змин., продолжительность нагрузки ок. 1,5 ж3 в час на одного рабочего. Число навальщиков не более 3 на подводу, кроме погонщика. Число подвод и навальщиков должен быть так рассчитано, чтобы навальщики не стояли без работы и чтобы по мере ухода груженых подвод подходили порожние. Средняя производительность подводы емкостью 0,35 ж3 приведена в таблице 8.
При расстояниях возки 1—
3 км и небольшом объёме работ иногда может с выгодою применяться возка автомобилями, которые в этом случае снабжаются опрокидывающимся назад кузовом или соединяются с подобным же прицепом. Для автомобильной возки земли в Адгерике 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 пут и. В виду большой стоимости оборудования (путь и подвижной состав) применение возки по рельсовым путям, однако, выгодно лишь при достаточно большом объёме работ. Кроме того, рельсовые пути допускают лишь пологие уклоны. Необходимая для перемещения 1 тонна груза сила тяги определяется ф-лой T=f+i, где f—удельное (то есть на единицу перемещаемого груза) сопротивление движению по горизонтальному пути, а г—дополнительное удельное сопротивление движению на подъеме. Средние значения коэфф-та для различных дорог приведены в таблице 9. Дополнительное удельное сопротивление движению
Таблица 9. — Величина удельного с о против л е н и“я движению по горизонтальному пути.
| Характеристика пути | |
| Песчаная дорога.. | 0.15 |
| Обычная грунтовая дорога. | 0,10—0,08 |
| Плотная, сухая грунтовая до- | |
| рога в хорошем состоянии. | 0,05 |
| Спешная дорога (на санях). | 0,035—0,02 |
| Деревянная мостовая. | 0,018—0,013 |
| Железнодорожный путь: | |
| /временный, впло- | |
| 1 хом состоянии. | 0.015—0,013 |
| узкой колеи< временный, в хо~ | |
| рошем состоянии | 0,012—0,010 |
| постоянный. | 0,010—0.005 |
| широкой колеи—постоянный. | 0,003—0,0025 |
на подъеме равно тангенсу угла наклонения пути к горизонту, независимо от рода пути. Например, при крутизне подъема пути 0,03, г=0,03, или 0,03 тонны на 1 то перемещаемого груза. Сравнительные данные о силе тяги живых и паровых двигателей приведены ниже в таблице 10.
Таблица .10.—Сила тяги двигателей.
| Род двигателя |
Способ возки |
Среди, вес перемещаемого грунта по горизон-тальн. пути в т | Среди, скорость груж. хода в м/ск | Сила тяги в килограммах |
| Человек | Тачкою .. | 0,165 | 1,21 | _ |
| » | В вагонетке по узкоколейному рельсовому пути.. | 1,0 | 0,52 | 14 |
| Лошадь | В упряжке по хорошей горизонтальной грунтовой дороге. | 0,5—1,0 | 1,31 | 45—82 |
| » | В вагонетках по горизонтальному узкоколейному рельсовому пути.. | 3,2—5,8 | 1,40 | 45—82 |
| Паровоз узкой колеи | В вагонетках (скорость 6 км/ч). | 130—260 | 1,67 | 1 500—3 250 |
| Паровоз широкой колеи | В вагонах-платформах (скорость 10 км/ч). | 770—970 | 2,78 | 8 000—10000 |
Т. ,9. т. VIII.
15
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 0,04рельсовые пути практически вообще редко применимы. Влияние крутизны подъемов на силу тяги видно“ из табл. 11.
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
Таблица 11.— В л и я н и е крутизны подъемов на силу тяги.
| Типы паровозов | Скорость на предельном подъеме в км/ч |
Предельный вес (в тоннах) состава поезда Q (вагонов и груза) и одного груза Q" при разных предельных подъемах в %0 | ||||||||||||||
| 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 12 | 14 | 16 | 18 | 20 | 25 | 30 | 40 | |||
|
Нормальная широкая колея 1524 миллиметров |
||||||||||||||||
| Q’ | 1105 | 955 | 840 | 745 | 670 | 605 | 505 | 430 | 370 | 325 | 285 | 215 | 165 | 105 | ||
| Серия О в, 0-4-0 1 | 10 | Q" | 769 | 665 | 585 | 51!) | 466 | 421 | 351 | 299 | 253 | 226 | 198 | 150 | 115 | 73 |
| сцепи, вес 52,2 тонны { | 15 | Q’ | 880 | 715 | 630 | 560 | 501 | 450 | 375 | 315 | 275 | 235 | 205 | 150 | 115 | 65 |
| • “-· · ,*···· .*.·· ·. | Q" | 578 | 498 | 438 | 390 | 349 | 313 | 281 | 219 | 191 | 164 | 143 | 104 | 80 | 45 | |
| Q | 1 395 | 1 205 | 1 060 | 940 | 845 | 765 |
635 |
540 | 470 | 410 | 360 | 275 | 210 | 130 | ||
| Серия Щ, 1-1-0 | 10 | Q" | 971 | 839 | 738 | 654 | 588 | 532 | 442 | 376 | 327 | 285 | 251 | 191 | 146 | 90 |
| сцепн. вес 64,3 тонны f | 15 | Q | 1 080 | 935 | 820 | 730 | 655 | 590 | 490 | 415 i | 355 | 310 | 270 | 200 | 150 | 85’ |
| Q" | 752 | 651 | 571 | 508 | 456 | 411 | 341 | 289, | 247 | 216 | 188 | 139 | 104 | 59: | ||
|
Нормальная узкая колея 750 миллиметров |
||||||||||||||||
| Колом, з-да. 0-4-е | Q | 873 | 325 | 287 | 256 | 231 | 210 | 176 | 150 | 130 | 114 | 101 | 76 | 59 | 37 i | |
| сцепн. вес 20,5 тонн | | Q" | 261 | 228 | 201 | 179 | 162 | 147 | 123 | 105 | 91 | 80 | 71 | 53 | 41 | 26: | |
| Колом, з-да. 0-3-0 1 | Q’ | 253 | 221 | 196 | 175 | 153 | 144 122 | 104 | 91 | 80 | 72 | 55 | 44 | 29 | ||
| сцепн. вес 11,79 тонн f | Q" | 177 | 155 | 137 | 123 | 111 | 101 | 85 | 73 | 64 | 56 | 50 | 39 | 31 | 20 | |
| З-да Крауса, o-2-o | | Q | 183 | 160 | 142 | 128 | 116 | 106 | 90 | 78 67 | 60 | 54 | 43 | 34 | 24 | ||
| сцепи, вес 10,00 тонн f | Q” | 128 | 112 | 99 | 90 | 81 | 74 | 63 | 551 47 | 42 | 38 | 30 | 24 | 16 | ||
При менее значительн. количестве работ и очень большой дальности возки применяется рельсовый путь узкой колеи. Наиболее распространенною является колея в 750 миллиметров (стандартная); резке—колея в 600 миллиметров. Узкоколейные пути делаются или переносными, в виде звеньев длиною до 5 м, состоящих из рельсов с прикрепленными к ним металлич. 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 металлич. вагонетками с опрокидывающимися кузовами, емкостью 0,75—1,5 мг. При большей емкости (до 3,5м3) вагонетки делают с прямоугольными кузовами и откидными бортами. Кузовы последних вагонеток часто делают деревянными. Для избежания 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 таблице 12.
днищами и тому подобное. Подъемная сила этих вагонов достигает 50 тонн В качестве весьма совершенного, но дорогого типа можно указать употребляемые в Америке вагоны Гудвина (фигура 9), приспособленные для выгрузки земли внутрь или наружу колеи, на одну или на обе стороны, быстро или медленно.
Таблица 12. — Характеристики землевозных паровозов.
| Характеристика | З-да
Крауса 2-ос ный |
Коломенок. завода 3-осн. | КОЛО- [ менск. завода ! 4-0сн. 1 |
| Число и расположение осей.. | 0-2-0 | 0-3-0 | 0-4-0 |
| Число осей тендера. | — | 2 | 3 |
| Средний вес паровоза в т: | |||
| порожнего. | 8.0 | 10.12 | 18.5 |
| в рабочем состоянии | |||
| (сцепной вес). | 10.0 | 11.79 | 20.5 |
| Наибольший вес, приходящийся на 1 ось. в т. | 5.0 | 3,93 | 5,35 1
! |
| Сила тяги по сцеплению | |||
| (7j,s сцепного веса) в килограммах | 1 31S | 2 144 | 3 727 |
| Вес тендера в т: | |||
| порожнего. | — | 3,2 | 6.5 |
| в рабочем состоянии. | 7,3 | 11,5 ; |
Установка створных частей может производиться вручную или при помощи пневматических, паровых или электрнч. механизмов, причем один рабочий может управлять выгрузкою нескольких вагонов. Специальные приспособления подвижного состава имеют целью главным образом уменьшить затрату рабочей силы на выгрузку земли и сократить
Фигура 9.
продолжительность ее. 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 нагрузки и вы
ше являются наиболее дешевым средством возки, уступая при меньших расстояниях (200—600 м) и малых объёмах ручным вагонеткам, а при больших расстояниях и больших объёмах (50 000—100 000 м3/кж)—паровозной тяге.
При наличии особых условий могут с выгодою 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 фигуре 10. Здесь две башни перемещаются вдоль капала по специальным рельсовым путям. У одной расположен двигатель. Между башнями—канати. устройство с черпаком, 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 заботою строителя должно быть обеспечение достаточно широкого
грузки, 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.
Таблица 13. —Стоимость перевоз к и 1 мг земли (в коп.).
| Способ возки | У : L
(отношение объёма вывозимой за стр. сезон земли в м3 к длине путей в к и) |
Стоимость при средней дальности возки 1 -и |
| Тачками. | 21 + 0,24Ζ | |
| Конными подводами | — | 29 + 0,0511 |
| Ручными нагонет- | ||
| нами. | 20 000 | 40 + 0,041 |
| Конными вагонет- | ||
| нами. | 10 000 | 60 + 0.01 и |
| Конными вагонет- | ||
| ками. ·. | 30 000 | 37 + 0.0111. |
| Паровозною тягою. | 50 000 | 44 + 0.00621 |
| » » | 100 000 | 38 + 0,00621 |
Таблица 13 показывает,что тачечная возка выгодна лишь при малых расстоянияхвозки,менее 50—100 метров Возка подводами, если объём работ не велик < 10 000), выгоднее при возке на расстояние до 750 м: при большом объёме работ Q+30 ООО) конные вагонетки выгоднее подвод, и при малом расстоянии возки (500—1 500 ж.) конные вагонетки вооб-
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 (фигура 11). 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 метров При более плотных грунтах опускание рабочего пути производят путем перекладки его в устраиваемую рядом траншею, углубленную на 1,0—1,5 метров 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 (фигура 12; К —
кавальер). 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 фигуре 13 представлен пример расположения путей при разработке выемки с головы экскаватором и при возке земли вагонетками.
При глубине выемки свыше 10 — 15 ж с выгодою применяется штольневый
(английск.) 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 раз-мокания ядра насыпи и образования сплы-вов. 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 про ДО ЛЬ- Pexps ной отсыпке работы ведутся сра- ~ ///v зу на значительном фиг. i4.
участке по длине насыпи, причем отсыпка ведется слоями. Этот способ очень удобно применять при возке тачками (фигура 14), причем слои а, b делаются не толще 0,6 метров При возке подводами слои приходится располагать наклонно (фигура 15): подводы въезлшют 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. Толщина слоев—не более 1 метров 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 (фигура 16), при
чем после окончания одного слоя путь поднимают для образования следующего слоя. При отсыпке каждого последующего слоя уклон рабочего пути смягчается, пока не достигнет наивыгоднейшей крутизны (фигура 17).
Отсыпка насыпи с головы ведется от нулевой точки насыпи, слоями во всю ширину и высоту (фигура 18). Если возка производится вагонетками, опрокидывающимися вперед, то выгрузочные пути можно располагать по схеме фигура 19. При возке вагонетками, опрокидывающимися вбок, устраивают на длинных брусьях у головы насыпи поворотные круги, переставляемые по мере продвижения работ (фигура 20, А: а — груженые вагонетки, b— порожние). Иногда, особен-
Фигура 16.
Фигура 18.
но 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
Фигура 19.
рабочий путь (фигура 21). 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,
Ν.ΤιΐιιϊιΓίιΤ,ίϊιΓι,Τ.ϊϊΐΓίΤ.ΓΐιΙιΙιΙιΙιΙιΙιΙιΙίιΜιΙιΙιΙιΙιΙιΙιΙιΙιΙιΙιΙιίιΜιΙιΙιΜιΙΐΙΐΙΐίΐΙΐΙΐΙΐΙΐ
,-.-.7;.·ιτ,τι-.!7ιπ·τ-ι.7,Γ.ιτιπ·.πιπ.ι7ιΤιΐ.ιη,Τ:Π·ΐΜιΐΤι.ΐιΤΤι[;ιΤ1ιΤιΐιΐΠιΤι(Τιϊ1ι!!>71ιΤιΐ711ιίϊ1ϊ1ιΙι111ί11ιΓιΙι
η ·μ 14*iii· iiijj * и * l· i ч i p ij lj ч - ili !i
Фигура 20.
а при большой высоте насыпи рыхлые боковые присыпки легко сползают по уплотненному ядру.
Для избежания этих дефектов высокие насыпи, при подвозке земли поездами, иногда м. б. выгодным возводить с деревянной эстакады (фигура 22); при этом земляной поезд подается на эстакаду, земля выгружается и разравнивается горизонтальными слоями, желательно с утрамбовкою. 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 особою тщательностью должна производиться засыпка искусственных сооружений (например мостов и труб при устройстве ж.-д. насыпи). При высоких насыпях и слабом грунте основания насыпь по обеим сторонам трубы (фигура 23) может дать осадку, образовав трещины над трубою. Выделившийся
при этом земляной клин своей тяжестью может повредить сооружение. При засыпке устоев мост в 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, толщиною не более 0,4 м, желательно с утрамбовкою, а при песчаном грунте—с поливкою водою. При засыпке деревянных мостов полезно придавать слоям земли уклон от моста (фигура 24). 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
тт
Фигура 23.
Фигура 24.
засыпки сооружений со старою 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 вые-1 мок, необходимо предварительно произвести тщательную разбивку их, то есть 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 особ, знаками, как показано на фигуре 25. 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 правильн. распределение земляных масс. Стоимость 3. р. складывается из стоимости копания грунтов и стоимости их перевозки, причем стоимость перевозки сильно возрастает с увеличением дальности ее. 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 резервов.
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, то есть с возкою земли из выемок непосредственно в насыпи, не всегда возможны,—наир., 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 3. р. 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 наименьшею.
Для решения этой задачи удобно пользоваться графич. методами, в частности—кривою объёмов. На фигуре 26 в верхней части изображен продольный профиль земляного полотна ж.-д. пути, то есть сечение его по продольной осивертикальн. плоскостью; в нижней части представлена кривая объёмов, изображающая объёмы земляного сооружения на том же участке, начиная от какой-либо начальной точки 0. При этом приращения объёмов выемок откладываются вверх, а насыпей—вниз. Построение кривой объёмов начинается с точки А, соответствующей началу данного участка земляного сооружения. На ординате, соответствующей точке 1, в каком-нибудь определенном масштабе откладывается объём части выемки, заключающейся между поперечными профилями, проходящими через точки 0 и 1. На ординате, соответствующей точке 2, откладывается объём выемки от начала до поперечного профиля, проходящего через точку 2, то есть ордината 1 d увеличивается на приращение объёма выемки между профилями 1 и 2: Δ172=ее. Участок кривой объёмов АВ соответствует насыпи, и ордината точки В в принятом масштабе изображает объём всей выемки Ve_. Следующий участок BE соответствует насыпи. Разность ординат точек В и Е будет соответствовать объёму всей насыпи F„., а ордината точки Е—разности между объёмами выемки и насыпи. От точки Е идет вторая восходящая часть кривой объёмов, соответствующая приращению объёмов 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 объёмов пересечь прямою, параллельною оси абсцисс т. о., чтобы каж дая волна ее, расположенная над или под секущей линией, соответствовала двум смежным участкам выемки и насыпи, имеющим равные объёмы, то при этом высоты волн (фигура 27) be, ef, kh будут соответствовать
Фигура 27. Фигура 28.
объёмам этих участков насыпей и равновеликих им выемок, а площади волн abd, dfg, ghl будут соответствовать произведениям этих объёмов на средние дальности возки. Секущая линия, параллельная оси абсцисс, называется распределяющею.
В зависимости от вида кривой объёмов, иначе говоря, от соотношения объёмов выемок и насыпей, пределы транспортных работ м. б. определены одною или несколькими распределяющими прямыми. Последний случай представлен на фигуре 28, где пределы транспортных работ заданы тремя распределяющими прямыми. При этом земля из первой выемки, с объёмом Fi (первая восходящая линия кривой объёмов), 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 оb кривой объёмов, вывозится в кавальер. Средняя дальность возки в кавальер отложена в масштабе по направлению распределяющих прямых, а потому площадь четырехугольника abed представляет собою произведение из объёма земли, вывозимой в кавальер, на среднюю дальность возки. Земля из второй выемки, с объёмом F, (вторая восходящая линия кривой объёмов), целиком употребляется для образования прилегающих к выемке участков насыпей.Земля из третьей выемки, с объёмом F3, вывозится частью для образования прилегающей слева насыпи, а частью—в кавальер. При данном на фигуре 28 расположении распределяющих прямых только часть большой насыпи, соответствующей второму нисходящему участку кривой объёмов, 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 собою произведение из объёма земли, которая получается для второй насыпи из резервов, на среднюю дальность возки.
При проектировании распределения земляных масс задача заключается в том, чтобы на кривой объёмов так расположить распределяющие прямые, иначе говоря, так установить границы участков транспортных и нетранспортных работ, чтобы стоимость земляных работ, учитывая их объём и дальность возки земли, была наименьшей. Если пазовом через F,F", F",. площади отсекаемых распределяющими прямыми волн кривой объёмов, представляющие собою произ-
ведения объёмов на средние дальности перевозки для транспортных работ, а через FltF2, F3, .—площади четырехугольников, представляющих собою произведения объёмов на соответствующие средние дальности перевозки для нетранспортных работ,то наивыгоднейший случай, в смысле работы перевозки (произведение объёма 3. р. на среднюю дальность перевозки), будет при таком положении распределяющих прямых, когда
2(F+F+F/,+.)+^l(F1+F2- -Fa+.)=min.
Для каждой распределяющей прямой в отдельности наивыгоднейшее расположение будет (фигура 29) при т+п=р+ q+r.
Для того чтобы получить наименьшую стоимость 3. р., надо выбрать еще наивыгоднейшие в каждом случае способы перевозки и определить количество работ, относящихся к каждому способу перевозки. На фигуре 30 представлен пример такого распределения 3“. р. по способам перевозки, причем надо
Фигура 29. Фигура 30.
помнить, что применение перевозки по рельсовым путям оправдывается только в тех
V
случаях, когда L удовлетворяет условиям, указанным в таблице 13. (ст. 453).
Из изложенного видно, что вопрос о правильном распределении земляных масс имеет большое значение для получения наименьшей стоимости 3. р. и притом является довольно сложным. В виду этого к возведению каждого крупного земляного сооруже-ния следует приступать лишь после детальной разработки проекта распределения земляных масс, а также способов разработки и перевозки земли.
Лит.: Д м о х о в с к и и В. К., Проектирование и расчет земляных работ, 3 изд., М.—Л., 1928; Дубелир Г. Д. и Толстопятое В. М., Земляные работы, М.—Л., 1927; Радьевич М. И., «Железнодорожноедело»,М., 1914,0—10; Handb.Ing., 4 Aufl., Т. 1, В. 1, 1924; Goering A., Massenermit-telung, j^assenverteilung u. Transportkosten der Erd-arbeiten, 5 Aufl., B., 1907. В. Толстопятое.
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 прочие 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 электрическ. освещение и прочие; 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 фигуре 31. Другим видом 3. р. является копание земли в жидком, пропитанном водой грунте, в плывунах и прочие; 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 ошпунтованно-
го пространства. В весьма водопроницаемых грунтах с большим успехом применяется осушка грунта для 3. р. 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 ом или ом; наконец, ж) изверженные породы кристаллического строения, как то: граниты, гнейсы, базальты, сиениты, диабазы и прочие, которые поддаются дроблению лишь путем буровых и подрывных работ.
При определении уроков для копания одной кубич. единицы земли принято обмерять ее в плотном теле, то есть в занимаемом ей объёме до выемки; если же количество работ определяется по объёму насыпи, то есть 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 объём 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,
к-рые выражали бы выемки и насыпи в геометрических фигурах, определение объёма которых поддается подсчету. На фигуре 32 представлена насыпь, ограниченная двумя перпендикулярными к ее оси плоскостями F1 и Н2 (профили), отстоящими друг от- друга на расстоянии I; она м. б. разложена на следующие геометрические фигуры: две усеченные пирамиды abcdef и дгктпр и призмообразное среднее тело abigdepn; таким же образом разбивается на составные геометрия. элементы и выемка под полотно дороги с двумя кюветами (фигура 33). На фигуре 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 объём земли получается от умножения средней арифметической площади Fm для площадей двух смежных поперечных профилей Ft и F2 на расстояние I между ними: V=—l=Fml. Этот способ расчета применим и в случаях, когда на одном и том же профиле имеют место насыпь и выемка; при этом, однако, насыпь и
Таблица 14. — С вычислений объёма насыпи (выемки).
| Номера профилей | Площадь в м- | Среди, площ. в мг | Расстоян. между профилями в ле | Объем в м3 |
| 0 1 | ;3 0 26 | 13 | 50 | 650 |
| 1 2 | 26 43 | 34,5 | 50 | 1 725 |
| 2 3 | 43 32 | 37,5 | 50 | 1 S75 |
выемка должен быть подсчитаны отдельно. Для случая перехода насыпи в выемку между двумя поперечными профилями формула объ-
F I
ема принимает вид: для насыпи Vuar-= -~,
а для выемки Ve. =, где 1г и 12—расстоя ния от соответственных профилей до места перехода насыпи в выемку. Площади поперечных профилей м. б. вычислены или опреде
лены планиметром. Обычно все вычисления земляных масс для наглядности и облегчения проверки сводят в таблицу (табл. 14). 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 ф-ла у- i(Fr+4Fm + FJ,
в которой Fm—действительная площадь среднего профиля, I—расстояние между профилями Ft и Ft, причем 11=1г=12. 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 должен быть 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,ина самих профилях также должен быть отмечены все характерные точки поверхности. На фигуре 35 и 36 представлены типовые продольный и поперечные профили для проектирования и подсчета 3. р. при замощении
о г j < 5 е ’ s 9 <о и /? о
Фигура 35.
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 сантиметров на 1 метров (искажение в 10 раз); для поперечных профилей: а) для горизонтальных расстояний 1 сантиметров на 2 м, б) для вертикальных расстояний 1 сантиметров на 1 метров (искажение в 2 раза). Для расчета земляных масс в ж.-д. строительстве приняты те же приемы, как указано выше, однако, вследствие типового характера железнодорожного полотна как в насыпи, так и в выемке (фигура 37) установлены упрощенные способы определения площадей и объёмов. При сравнительно ровной поверхности и общем уклоне не более 1:10 площади поперечных профилей определяются из ур-ия: для насыпи Fme.=Ву+туг и для выемки F„.= Вгу- -туг + 2д, для которых имеются готовые таблицы, вычисленные при различных высотах и глубинах насыпей и выемок, взятых по осп полотна; или же площади определяют графически из т. н. масштаба профилей (фигура 38), в к-ром отрезки горизонтальных линий представляют собой площади профилей насыпи и выемки для различных высот,
выраженные в каком-либо условн. масштабе (например 1 миллиметров на 2, 3 или 4 м2). Графический способ определения площадей дает вполне
1р|?
it
I
it
i i
| 111111 1 | «5; | 3 | § |
| 111111 1 | 5? 5? | Гч
«а |
8 |
| HSlfcl | m 1 но | ! |
Й8 § ζ
за I j25 biai.g| όΊ~
Фигура 36.
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
F, + F2
I,
или графически, при помощи профиля площадей и профиля масс, причем графич. способом устанавливается также рациональное распределение масс, распределение работ и способы перевозки.
Лит.: Krtiger R., Leitfaden d. Erd- u. Strassen-bau, Lpz., 1904; Handb. Ing., 4 Aufl., T. 1, B.l, 1924; Goer ing A., Masscnermittelung, Massen-verteilung u. Transportkosten d. Erdarbeiten, 5 Aufl., B., 1907; Treiber Ы., Neues Verfahren zur schne-llen u. genauen Bestimmung d. Erdmassen bei Erd-und Strassenbauten, Strassburg, 1917; Taschenbuch fur Bau-ingenieure, hrsg. v. M. Foerster, B. 2, Erdbau, 5 Aufl., Berlin, 1929. Э. Кнорре.