Земляные работы в условиях реконструкции имеют следующие особенности:
- стесненные условия выполнения земляных работ в цехах с действующим производством и на территории предприятия, занятой зданиями, сооружениями, коммуникациями;
- отрывка котлованов вблизи существующих фундаментов;
- необходимость разборки в ряде случаях покрытий дорог, площадок и полов до начала земляных работ;
- разнообразие коммуникаций в местах отрывки котлованов и траншей;
- ограничения на применение машин с двигателями внутреннего сгорания на внутрицеховых работах и динамические воздействия на грунт вблизи коммуникаций;
- отсутствие во многих случаях мест для временного хранения грунта, разработанного в котлованах и траншеях;
- относительно больший объем работ, выполняемых вручную из-за стесненности, наличия большого количества коммуникаций, трудности применения средств механизации.
Отрывка котлованов может включать следующие варианты:
- необходимость понижение уровня грунтовых вод;
- отрывка котлованов вблизи фундаментов зданий и оборудования ниже подошв существующих фундаментов, несущих нагрузки;
- отрывка котлованов по периметру фундаментов при увеличении их размеров, когда создаются условия для выпирания грунта из-под подошвы и возникновения просадок;
- отрывка котлованов глубины более 4 м с вертикальными стенками;
- закрепление грунта под подошвами фундаментов и в откосах котлованов.
Подготовка к производству земляных работ должна содержать:
- выявление, уточнение и обозначение на местности положения всех коммуникаций, проходящих вблизи и в зоне работ;
- установление положения геодезических знаков, требующихся для проведения работ, а в необходимых случаях установки временных реперов;
- снятие и обвалование растительного грунта со всей площади работ, включая временные дороги и места временной укладки материалов;
- разборка конструкций, подлежащих сносу на местах разработки выемок, покрытия полов дорог и площадок.
В стесненных условиях котлованы и траншеи приходится отрывать в основном с вертикальными стенками, применяя соответствующие крепления. Возможно применение консольных с различными типами их фиксации (распорный, консольный или подкосный) и анкерных креплений стенок выемок. Такие виды креплений стенок выемок могут выполняться из дерева, металла, железобетона и их комбинаций. В отдельных случаях в качестве креплений стенок выемок применяются методы химического и термического закрепления грунтов, цементации, замораживанием.
Котлованы небольшой глубины в особо стесненных условиях (вблизи фундаментов существующего оборудования, зданий и сооружений при глубине их заложения выше отметки до устраиваемого котлована) разрабатывается в опускных колодцах.
Консольное крепление устраиваются при внешних ограничениях, не позволяющих создать анкерные крепления, для обеспечения свободного пространства внутри выемки и сокращения сроков производства строительно-монтажных работ. Консольные крепления выполняются при глубине выемки:
- до 3,0 м в основном из деревянного шпунта;
- до 6 м из металлического шпунта;
- до 10 м из буронабивных свай или монолитных и сборных железобетонных конструкций, выполняемых методом «стена в грунте».
При глубине котлована более 8 м, в случае невозможности устройства анкерных креплений и постановки расстрелов внутри котлована, крепление может выполняться из двух рядов буронабивных свай. При выполнении буронабивных свай вблизи расположения фундаментов их следует бетонировать без извлечения обсадных труб.
Устройство второго ряда буронабивных свай следует выполнять с извлечением обсадных труб и одновременным заполнением скважин бетонной смесью. Устройство последующих свай производится не менее чем через одну, с таким расчетом, чтобы остающиеся сваи заполнялись при затвердении бетона в рядом расположенных. При устройстве второго ряда буронабивных свай скважины выполняются без применения обсадных труб. В этом случае скважина сразу же заполняется бетонной смесью.
Очередность устройства свай выполняется в соответствии с ранее указанной последовательностью. При глубине устройства котлована более 6 м консольное крепление следует выполнять комбинированным из металлического шпунта и буронабивных свай. Шпунтовая стенка располагается со стороны рядом существующих фундаментов, а буронабивные сван со стороны котлована. В первую очередь производится погружение шпунтовых свай, а затем устраивается буронабивные сваи. В процессе разработки грунта из котлована буронабивные сваи хомутами прикрепляют к шпунтовому ряду.
Крепление грунта с помощью шпунта производится также в сложных гидрогеологических условиях, когда имеются сильно водонасыщенные расплывающиеся грунты. В случае необходимости исключения динамических воздействий на рядом расположенные сооружения и конструкции, погружение шпунта выполняется методом вдавливания.
Если имеется устойчивость рядом расположенных конструкций к вибрационным воздействиям при устройстве шпунтовых стенок из металлических конструкций, то целесообразно применять вибропогружение. Анкерные крепления обеспечивают снижение материалоемкости по сравнению с консольными, а также позволяют создать свободные зоны вокруг устраиваемых выемок для размещения средств механизации и складирования материалов.
При наличии рядом с устраиваемой выемкой подземных коммуникаций (трубопроводы, коллекторы, галереи и т.д.) анкеры следует располагать на поверхности земли или заглублять на 0,3‒0,7 м для возможности проезда на поверхности машин и механизмов и складирования материалов. При свободной зоне вокруг устраиваемой выемки анкеры следует заглублять на 2‒6 м в предварительно отрываемые Т-образные траншеи. Если на поверхности земли рядом с устраиваемым котлованом расположены какие-либо конструкции (дорожное полотно, трубопровод и т.д.) анкеры следует устраивать путем забуривания скважин со стороны котлована.
Скважины забуривают под заданным углом к горизонту, диаметром 20–30 см и глубиной 8–20 м, обеспечивая расположение части скважины за пределами возможной призмы обрушен. В скважины устанавливаются анкерные оттяжки, которые необходимо закрепить по всей длине или только в нижней части скважины. Расчет и конструирование якорей анкерных креплений (их размеры, удаление, требующееся усилие натяжения тяг, способы натяжения) должны быть выполнены в составе проектной документации или проекта производства работ.
Устройство котлованов и траншей следует в основном осуществлять экскаваторами я бульдозерами различных типов, снабженных соответствующим сменным оборудованием и рабочими органами для механизации основных трудоемких процессов. Для разработки и перемещения грунта в стесненных условиях могут применяться погрузчики, краны различных видов, автомобили, ленточные транспортеры, мототележки и другие специальные средства механизации.
Разработку грунта вручную производится как исключение в следующих случаях:
- при небольших объемах работ, когда использование землеройных машин не представляется возможным;
- при отсутствии фронта работ для применения существующих средств механизации (наличие рядом расположенного технологического оборудования, выступающих строительных конструкций и др.);
- при отсутствии необходимых проездов в цехе и невозможности каким -либо способом подать землеройную технику к месту производства работ;
- при наличии определенных ограничений на производство работ в действующем цехе, которые в случае применения землеройной техники могут быть нарушены требования к предельно допустимым концентрациям вредных и опасных веществ в окружающей среде участков производства работ;
- в охранных зонах инженерных коммуникаций;
- в местах, граничащих с инженерными сооружениями и конструкциями.
Обратная засыпка котлованов и траншей в условиях реконструкции в общем случае включает доставку грунта, отсыпку, разравнивание и уплотнение. Доставка грунта может осуществляться наряду с общепринятыми способами также съемными емкостями, доставляемыми к месту разгрузки мостовыми кранами. Для выполнения работ по обратной засыпке в стесненных условиях применяются фронтальные и грейферные погрузчики, одноковшовые экскаваторы со специальным сменным оборудованием, а также для подачи грунта бетоноукладчики и переносные транспортеры.
Уплотнение грунта в стесненных условиях возможно производить сменным оборудованием к грузоподъемным кранам, тракторам и экскаваторам. Кроме того применяются пневматические и электрические трамбовки; самоперемещающиеся вибрационные плиты, а также отбойные молотки со специальными насадками. Ручные электрические трамбовки следует применять для последующего уплотнения грунта в наименее доступных местах (нижняя часть пазух, котлованов и траншей).
Самопередвигающиеся поверхностные уплотнители, к которым, например, относятся виброплиты, могут применяться для уплотнения как несвязных так и связанных грунтов. В стесненных условиях на некоторых строительных объектах для уплотнения обратной засыпки можно использовать замачивание грунта. В местах обратных засыпок, где невозможно обеспечить качественное уплотнение грунта, полученного при разработке котлована или траншей, обратная засыпка должна производиться только малосжимаемыми грунтами.
Толщина уплотняемого слоя может устанавливаться в зависимости от условий производства работ, видов грунтов и применяемых средств уплотнения по результатам опытного уплотнения. Глубокие пазухи шириной менее 0,7 м и стесненные места, насыщенные коммуникациями, когда исключается возможность применения средств механизации для послойного уплотнения грунта, следует засыпать песчаным грунтом с сопутствующим обильным поливом водой, создающим эффект гидронамыва. Полив необходимо осуществлять сильной струей воды под давлением 300‒600 кПа с расходом 0,005‒0,008 м3 /т.
Способ засыпки в стесненных местах песком с последующим поливом приемлем также, когда песок является местным грунтом, а подземные конструкции допускают сильное переувлажнение. В этом случае необходимо тщательное выполнение стыковых соединений подземных конструкций во избежание затопления помещений водой и выноса в них песчаного грунта.
Недопустима засыпка пазух песком на всю глубину с последующей поливкой поверхности засыпки, поскольку в этом случае возможно необходимое значение уплотнения не будет достигнуто. Кроме того следует учитывать, что такой способ неприменим в зимних условиях и при возведении сооружений на просадочных грунтах.
Поэтому выполнение засыпок с помощью полива нужно планировать на период с положительными температурами. Уплотнение при отрицательной температуре воздуха возможно, если отсыпка будет вестись не переувлажненными талыми грунтами с количеством мерзлых включений, не превышающим допускаемых величин. Работы в этом случае должны вестись на суженном участке, при максимальном его насыщении механизированными средствами, с минимальными перерывами и такой интенсивностью, чтобы уложенный слой грунта не замерзал до его уплотнения. При прекращении работ по укладке грунта в зимнее время необходимо предупредить нарушение плотности и монолитности уложенного и уплотненного грунта в связи с возможным его замерзанием, а затем оттаиванием.
Для этого необходимо последние два-три слоя грунта укладываются в насыпь с влажностью, не превышающей 6,8‒0,9 границы раскатывания, после чего насыпается еще один слой грунта без уплотнения. Весной следует проверить состояние верхнего слоя и в случае обнаружения деформаций переработать и уплотнить этот слой грунта. В зимнее время допускается без ограничения производить отсыпку из предварительно разрыхленных скальных грунтов, гравия, щебня, крупного и средней крупности песка.
Несвязные грунты в зимнее время укладываются и уплотняются так же, как и в летнее время, дополнительное их увлажнение не допускается. Глинистые грунты в зимнее время допускаются для обратных засыпок при условии, если их влажность не превышает границы раскатывания, допускаются также мелкие и пылеватные пески.
Для зимних работ следует ориентироваться на отсыпку несвязных и малосвязных грунтов, содержащих глинистые частицы от 3 до 12 мм, которые по сравнению со связанными грунтами легко уплотняются и после оттаивания дают меньше осадки. Грунт, подлежащий использованию для обратной засыпки котлованов и траншей с последующим его уплотнением в зимних условиях, должен укладываться в отвал с применением мер против его промерзания. В качестве основных средств уплотнения свеженасыпанного грунта в зимних условиях следует применять трамбующие машины.
Для уплотнения грунта в зимнее время не следует использовать хатки с гладкими металлическими вальцами и кулачковые катки. При отрывке котлованов должно вестись ежедневное геодезическое наблюдение за осадками фундаментов, расположенных вблизи от разрабатываемого котлована. При наличии даже незначительных осадок работы следует приостановить и принять меры по предотвращению дальнейших осадок.
