Важным экологическим мероприятием при выполнении работ подготовительного цикла является срезка и сохранение для последующего использования растительного слоя грунта.
Растительный слой срезается землеройно-транспортными машинами: при сравнительно небольших площадях и дальности перемещения грунта – бульдозерами; при больших площадях, большой толщине растительного слоя и перемещении его на расстояние более 100 м – скреперами.
Разрабатываемый грунт перемещают во временный промежуточный отвал. Из отвала его отгружают экскаваторами или погрузчиками на автосамосвалы и отвозят к месту использования.
Срезку растительного слоя принимаем выполнять бульдозером при продольном перемещении грунта.
Состав работ:
1. Подготовка к срезке растительного слоя
2. Зарезание и укладка растительного грунта в продольный валик
3. Разворот на обратный ход
Срезку растительного слоя выполняют поперечными проходами бульдозера, перекрывая каждый предыдущий проход на 0,2…0,3 м. Грунт срезают на полную толщину почвенного слоя и перемещают за пределы полосы отвода.
Рис. 4. Схема организации рабочего места
Вертикальная планировка.
Вертикальную планировку выполняют только после удаления растительного слоя и вывоза его за пределы строительной площадки. Вертикальная планировка должна быть выполнена таким образом, чтобы был обеспечен беспрепятственный сток поверхностных грунтовых вод. Учитывая зависимость отдальности перемещения грунта͵ объёма земляных работ экономически обосновывается и подбирается комплект машин и механизмов. При дальности перемещения грунта до 20 м рекомендуется применять экскаваторы-планировщики и автогрейдеры, до 100 м - бульдозеры, более 100 м - скреперы и одноковшовые экскаваторы с автотранспортом. При стесненных условиях работ, а также при разработке грунта землеройными машинами непрерывного действия следует применять конвейерный транспорт.
Отклонение отметок планировки от проектных в нескальных грунтах допускается лишь в отдельных местах и при условии, в случае если при этом не нарушается заданное направление стока воды. При разработке планировочных выемок в скальных грунтах допускаются недоборы до 10 см, при этом места переборов засыпают местным мелким скальным грунтом, а в местах недоборов должен обеспечиваться сток поверхностных вод.
Вертикальная планировка на участках выемок должна производиться до прокладки подземных инженерных коммуникаций, а в местах подсыпки - после их устройства.
Срезка растительного слоя. - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Срезка растительного слоя." 2017, 2018.
Срезанный растительный грунт складируют на территории строительной площадки или перевозят к месту вторичного использования.
Исходя из этого условия, а также дальности транспортировки грунта выбирают один из следующих методов работ:
1. Срезка слоя землеройно-транспортной машиной, погрузка в автотранспортные средства землеройной машиной и транспортировка к месту складирования (использования).
2. Срезка слоя и транспортировка его землеройно-транспортной машиной.
В первом случае, как правило, основной землеройной машиной назначают бульдозер, вспомогательным – экскаватор и автосамосвалы. Во втором все операции выполняются скрепером.
Подбор комплекта механизмов начинают с выбора ведущей машины для разработки грунта. Затем, исходя из производительности, длительности цикла и основных параметров ведущей машины, подбираются вспомогательные машины для рыхления, транспортировки, разравнивания, уплотнения и др. возможных видов работ.
Учитывая, что одна и та же работа может быть выполнена разными комплектами машин, а один и тот же комплект может работать по различным технологическим схемам, при предварительном выборе комплектов руководствуются установленными практикой положениями.
Крупные машины с большой производительностью экономически выгодно использовать на работах со значительными объемами, а при малых объемах работ дешевле применить мелкие машины.
Разработку грунта бульдозерами выполняют преимущественно двумя способами: траншейным и послойным.
Рис. 2. Схема разработки грунта бульдозером:
а - траншейным; б - послойным; 1 , 2 , 3, - последовательность резания Траншейный способ разработки применяют для уменьшения потерь при перемещении грунта на расстоянии до 50 м. Параллельные полосы - траншеи глубиной от 0,4 до 0,6 м - получают путем нескольких проходов бульдозера по одному и тому же месту. Ширину траншей принимают равной длине отвала бульдозера, а перемычки, оставляемые между траншеями, шириной 0,4 м в связных грунтах и 0,6 м - в малосвязных. Перемычки разрабатывают после прохода каждой траншеи.
Рис. 3. Траншейный способ разработки грунта при отсыпке насыпи: 1 – траншеи проходок бульдозера; 2 – промежуточные валики; 3 – перемычкамежду траншеями; 4 – насыпь.
Придальности перевозки свыше 50 м через каждые 25 м устраивают промежуточные валы, которые затем перемещают двумя или тремя спаренными бульдозерами.
Метод устройства промежуточных валиков заключается в следующем. На пути транспортировки грунта через каждые 40…50 м намечают участки расположения промежуточных валиков грунта. Бульдозер разрабатывает и перемещает грунт отдельными захватками. Сначала грунт перемещается в первый валик, затем во второй, третий и далее за пределы выемки. При этом увеличивается количество холостых ходов бульдозера, но при каждом рабочем ходе бульдозер перемещает максимальный объем грунта. При траншейном способе разработки грунта потери его значительно сокращаются вследствие уменьшения осыпания с отвала бульдозера в процессе транспортировки грунта к месту его отсыпки.
При послойном способе выемка разрабатывается слоями на толщину снимаемой стружки за один проход бульдозера последовательно по всей ширине выемки или отдельным ее частям. Этот способ применяется при небольшой глубине срезки и сложном очертании площадок.
При послойной схеме разработку грунта производят параллельными полосами, причем каждая предыдущая полоса перекрывается последующей от 0,3 до 0,5 м.
Рис.4. Расчетная схема срезки растительного слоя. L ср – среднее расстояние перемещения растительного грунта при обваловке, h – высота отвала грунта, А – полоса расчистки растительного грунта, В – ширина отвала растительного грунта по низу, b – ширина отвала растительного грунта по верху.
На полосе расчистки А
(длиной до 150 м) движениями бульдозера от краев к центру формируется отвал растительного грунта шириной 
; площадью 
, где b
принимается в пределах 1,5…1,9R
, причем R
– радиус резания на уровне гусениц для экскаватора, используемого при погрузке (выбирается по ).
Высота отвала h принимается от 2 до 4 м. Среднее расстояние перемещения грунта L ср = А /4, м.
По для снятия растительного слоя подбирается бульдозер на базе трактора Т, Т-100, Т-130 и Т-180 по ширине траншеи соответственно 20-40 м, 40-60 м, 60-100 м. Главными характеристиками бульдозера являются марка бульдозера, длина отвала, высота отвала, тип отвала, управление, мощность.
Для разработки срезанного грунта с погрузкой в транспортное средство выбирается экскаватор. Наиболее предпочтителен экскаватор – прямая лопата. При объемах работ более 10 тыс. м 3 рекомендуется использовать машины с емкостью ковша 0,5 м 3 и более. Главными характеристиками являются марка экскаватора, вместимость ковша, длина стрелы, наибольший радиус копания, наибольший радиус выгрузки, наибольшая высота выгрузки, мощность.
Эксплуатационная производительность бульдозера П эб:
(17)
V п - объем призмы волочения, м 3 ,
где В 0 и Н -соответственно длина и высота отвала бульдозера, м; К р - коэффициент разрыхления грунта, по ; φ 0 - угол естественного откоса разрыхленного грунта; К у - коэффициент учета уклона местности (приложение 2); К с - коэффициент сохранения грунта на ноже при транспортировке, К с =1-0,005L ср ; К в - коэффициент использования бульдозера в смену по ; Т - единица времени, за которую определяется производительность бульдозера, 8 часов; Т ц - время рабочего цикла, сек;
Т ц =t p + t п+ t xx + t м , (19)
где t p - время резания грунта,
t п - продолжительность перемещения:
t xx - продолжительность холостого хода:
t м – время маневрирования.
Скорости резания, перемещения грунта и транспортирования приведены в приложении 2.
Необходимое для выполнения работ количество машино-смен определяется по формуле
V гр – объем разрабатываемого грунта, м 3 .
Количество бульдозеров и сменность их работы определяются в период составления графика производства работ, исходя из отрезка времени, отведенного для выполнения данного вида работ (исходные данные).
Эксплуатационная производительность экскаватора
, м 3 /см (25)
где q - вместимость ковша(м 3); К н - коэффициент наполнения ковша (приложение 3); t цп - время цикла при погрузке транспортного средства (мин) по (приложение 3); К р - коэффициент разрыхления грунта по ; Т - единица времени, за которую определяется производительность (8 часов); К им - коэффициент использования машин в смену, по в зависимости от группы грунта.
Нормативная производительность экскаватора:
где Н вр - норма времени, чел-час на 100 м 3 грунта по .
В дальнейшем расчёте используется наименьшая производительность.
Необходимое количество экскаваторных машино-смен определяется по формуле (24).
Расчет необходимого количества транспорта под экскаватор
Расчет начинаем с выбора типа автомашин по приложению 5. На выбор марки и числа автосамосвалов влияют следующие факторы: грузоподъемность автосамосвала и выработка экскаватора. С увеличением грузоподъемности автосамосвала уменьшается простой экскаватора и увеличивается его выработка. Но чем мощнее автосамосвал, тем дороже стоимость комплекта машин. Рациональное соотношение вместимости ковша q (м 3) к грузоподъемности автосамосвала Q ,т, 1:10, т.е. для экскаватора с емкостью ковша q =0,65 (м 3) целесообразнее использование автосамосвала Q =7 т и т.д. (приложение 3,5). Используются такие характеристики, как грузоподъемность, вместимость кузова, радиус поворота, высота до верха кузова, время маневрирования при погрузке, время маневрирования при разгрузке, скорость в груженом состоянии, скорость порожняком.
При выборе автотранспортных средств, следует соблюдать следующие условия:
Высота борта должна быть, как минимум, на 100 мм ниже погрузочной высоты экскаватора;
Необходимо стремиться, чтобы в одну машину погружалось от 4 до 7 ковшей грунта, т.к. при малом объеме грунта в кузове самосвала при движении возникают нежелательные динамические нагрузки, а при большом количестве ковшей увеличивается время погрузки.
Количество ковшей n к рассчитывается по формуле
, (27)
где V куз.сам – грузоподъемность автосамосвала, т; К н – коэффициент наполнения ковша; – емкость ковша экскаватора, м 3 ; К р – коэффициент разрыхления грунта.
Количество ковшей округляется до целого числа как в большую, так и в меньшую стороны с учетом возможной перегрузки или недогрузки транспорта в пределах 10%, при этом масса грунта в кузове, т:
γ ср – средняя плотность в естественном залегании, т/м 3 , по .
По формуле (27) количество ковшей, необходимых для заполнения транспорта, определяется исходя из грузоподъемности без учета емкости кузова, поэтому необходима проверка на вместимость грунта в кузове
(32)
При перевозе легких грунтов геометрическая емкость кузовов автосамосвалов может не обеспечить загрузку по грузоподъемности. В таких случаях рекомендуется наращивание бортов временными щитами.
Время рабочего цикла:
Т ц =t п +t пр.гр +t р +t m +t пр.п, (29)
где t п - время стоянки под погрузкой, мин, ; - продолжительность цикла экскавации одноковшового экскаватора (приложение 3); t пр.гр – время цикла экскаватора; t пр.гр - время пробега самосвала к месту разгрузки с учетом задержек в пути, мин; L - расстояние до места отвала (км); К п - коэффициент увеличения времени пробега вследствие замедления во время торможения и разгона по (приложение 5); t р - время разгрузки, мин (2-4 мин); t m - время маневрирования, мин (5-15 мин); t пр.п - время пробега порожняком, мин.
, – скорости автосамосвала порожняком и в груженом состоянии соответственно.
Исходя из выше сказанного, подбираем количество автотранспортных средств:
Вертикальная планировка площадки
Технологический процесс по вертикальной планировке площадки состоит из следующих операций: предварительное рыхление грунта (при необходимости); его срезка; транспортировка к месту укладки, разравнивание (при необходимости) и уплотнение.
За основную землеройно-транспортную машину рекомендуется принимать бульдозер или скрепер. Экскаватор для данного типа работ в промышленно – гражданском строительстве используется крайне редко.
Перемещение грунта из выемки в насыпь бульдозером рекомендуется производить при дальности перемещения до 50 м – по обычной схеме; 50- 100 м – с накоплением грунта в промежуточных валах; более 100 м – применение бульдозера нецелесообразно.
Построение картограммы земляных работ
Картограмма земляных работ – это графическое изображение выполняемых объемов работ. На ней указываются: разбивка участка на квадраты; рабочие, красные и черные отметки; объемы работ по квадратам; положение нулевой линии работ (ЛНР) и откосы строительной площадки.
Средняя дальность перемещения земляных масс определяет выбор типа землеройно-транспортных машин, область эффективного использования которых устанавливается по рациональному расстоянию транспортирования грунта. Кроме того, этот параметр необходим при нахождении норм времени и расценок. При сравнении нескольких вариантов производства планировочных работ дальность рассчитывается с точностью до 1 м.
Существует несколько способов нахождения среднего расстояния перевозки грунта. При этом на практике реализуются два подхода. Если объем работ невелик и площадка имеет одну незамкнутую нулевую линию, то средняя дальность перемещения грунта определяется в целом для всей площадки. В некоторых случаях сетка квадратов может пересекаться несколькими нулевыми линиями или иметь одну замкнутую линию. Тогда площадка разбивается на несколько участков при соблюдении нулевого баланса объемов выемки и насыпи на каждом участке, рассчитывается несколько расстояний перемещения грунта и находится средневзвешенное расстояние.
В курсовом проекте при наличии ведомости шахматного баланса земляных масс средняя дальность возки грунта L cp может быть определена по формуле
где v i – частный объем выемки, перемещаемый из i -го квадрата, м3; L i – расстояние, на которое перевозится данный объем, м.
Так как план распределения земляных масс по методу шахматного баланса не является оптимальным, то рассчитанная величина L cp будет иметь погрешности.
Также средняя дальность перемещения грунта ориентировочно может определяться как расстояние между центрами тяжести выемки и насыпи методом статистических моментов. Вычисляют моменты объемов относительно любых координатных осей:
Здесь V в ,V н – объемы грунта в пределах простейших фигур, м 3 ;
Х в, Х н, y в, y н – координаты центров тяжести простейших фигур, м 3 .
Разработка схемы перемещения грунта
При ориентировочном способе определения средне дальности перемещения грунта при планировке площадки плановые трудо- и машинозатраты значительно ниже фактических. Кроме того, перемещение грунта при производстве работ достаточно бессистемно, что в свою очередь увеличивает разрыв между плановыми и фактическими значениями затрат.
Для нормальной организации работ необходимо построить схему перемещения грунта.
При использовании бульдозера для вертикальной планировки площадки следует вести расчет по формулам (17)…(24).
При разработке схемы движения скреперов также следует помнить, что на их производительность влияет направление уклона площадки, а также то, что режут грунт и наполняют ковш только при прямолинейном движении скрепера.
Расчистка территории строительной площадки - это комплекс мероприятий, включающий производство работ по вырубке деревьев и кустарника, корчевке пней и уборке камней, сохранению плодородного слоя почвы, сносу строений, инженерных сетей и коммуникаций, засыпке ям, котлованов и траншей, уборке и планировке территории и других видов работ.
Расчистка территории и срезка растительного грунта выполняется в соответствии с проектом производства работ, в котором указываются: толщина срезаемого слоя растительного грунта, места срезки, сбора и обвалования растительного грунта; способы защиты от повреждений или пересадки используемых в дальнейшем деревьев и растений; участки складирования срезанного со строительной площадки растительного грунта, пригодного для использования при благоустройстве и озеленении; способы и порядок рекультивации почвогрунтов.
Границы участков, подлежащих расчистке, должны быть закреплены хорошо видимыми вехами, указателями, реперами.
Вырубка или пересадка леса и кустарника на территории строительной площадки производится только при согласовании с органами местного самоуправления и Государственными органами технического надзора и получении порубочного билета строго в границах, установленных проектом. Зеленые насаждения, не подлежащие вырубке, должны быть обозначены указателями или ограждены и переданы на сохранность строительной организации по акту с приложением схемы их расположения на местности.
Расчистка территории от деревьев может выполняться с разделкой деревьев на месте и последующим вывозом бревен или разделкой поваленных деревьев за пределами строительной площадки.
Уборка остатков корней из растительного слоя производится непосредственно после очистки территории от пней и бревен. Изъятые корни и кусты удаляются с расчищаемой территории в специально отведенные места для последующего вывоза.
Растительный грунт, подлежащий снятию с застраиваемых площадей, должен срезаться, перемещаться в специально выделенные места на участке строительства или за его пределами и укладываться в отвалы для дальнейшего использования при рекультивации нарушенных земель или на другие нужды в соответствии с проектом.
До начала производства работ по срезке грунта растительного слоя должны быть выполнены работы:
- вынесены оси и обозначены границы площадки (трассы) производства работ;
- указаны места отсыпки отвалов растительного грунта;
- произведена рабочая разбивка площадки с закреплением разби- вочных знаков;
- ознакомлены с технологией и организацией работ и обучены безопасным методам труда рабочие и инженерно-технические работники.
При работе с растительным грунтом не следует смешивать его с нижележащим нерастительным грунтом, а также загрязнять его отходами, строительным мусором.
Рекультивация нарушенных земель представляет собой комплекс инженерных мероприятий по технической подготовке земель для последующего целевого использования и биологическому освоению земель для восстановления их плодородия.
Рекультивации подлежат все нарушенные строительством земли, в которых произошли изменения, выражающиеся в нарушении почвенного покрова, в образовании новых форм рельефа, изменении гидрогеологического режима территории (иссушение, подтопление), а также прилегающие угодья, на которых в результате строительства произошло снижение продуктивности.
Рекультивация проводится в два этапа - технический и биологический.
Технический этап предусматривает выполнение мероприятий по подготовке земель, освобождающихся после отработки месторождения, к последующему целевому использованию в народном хозяйстве. К ним относятся: грубая и чистовая планировка поверхности нарушенных земель; выполаживание и (или) террасирование откосов отвалов и бортов карьерных выемок; подготовка участков (вырубка леса, кустарника, уборка камней и т.д.); селективное снятие, транспортирование, складирование (при необходимости) и нанесение на рекультивируемые земли потенциально плодородных пород и плодородного слоя почвы; ликвидация последствий осадки отвалов открытых горных работ и противоэрозионные мероприятия; засыпка породой или заполнение водой остаточных карьерных выемок; комплекс мелиоративных мероприятий, направленных на улучшение химических и физических свойств отвальных грунтов, слагающих поверхностный слой рекультивируемых земель (при необходимости); строительство дорог и гидротехнических сооружений и др.
Биологический этап рекультивации включает мероприятия по восстановлению плодородия рекультивируемых земель. К ним относятся: посадка древесно-кустарниковых культур, посев многолетних трав, проведение агротехнических мероприятий, фитомелиоративные и другие работы, направленные на восстановление флоры и фауны.
4. Подготовка строительной площадки. Срезка растительного грунта, планировка территории.
Выполнив сооружение водоотводной канавы и водозащитного вала из грунта вынутого при разработке канавы, приступают к срезке растительного грунта. Срезку растительного грунта выполняют бульдозером. При этом бульдозер выполняет две операции разработку и перемещение грунта. Растительный грунт складируется в бурт, который можно разместить по вышеописанной схеме. В этом случае мы получим дополнительное водозащитное сооружение. Все грунты классифицируются по группе трудности их разработки той или иной землеройной машиной. Одна и та же разновидность грунта для различных машин может иметь разные группы трудности по разработке. Более того, в зависимости от влажности и плотности грунта одной и тоже разновидности, наличия в нем посторонних включений группы трудности может изменяться и для одной и той же машины. Например, растительный грунт относится к грунтам первой (I) группы по трудности разработки бульдозером в том случае если в нем отсутствуют корни деревьев и кустарника. Если в растительном грунте имеются корни кустарника и деревьев, то трудность его разработки возрастает, и такой грунт относят уже ко второй (II) группе по трудности разработки бульдозером. Группа трудности грунта по разработки обуславливает сопротивление этого грунта резанию. Поэтому зарезание грунтов различных групп трудности производят по различным схемам. Например, если растительный грунт имеет небольшую толщину и относится к грунтам первой группы по трудности разработки бульдозером, а бульдозер обладает достаточной мощностью, то зарезание грунта производят на полную глубину по всей длине участка, в пределах которого происходит наполнение отвала бульдозера. Такая схема зарезания называется ленточной. Название схем происходит от формы срезаемой стружки грунта. Ленточная схема зарезания применяется и при разработке наиболее трудных грунтов, относящихся кIVгруппе. Однако в этом случае отвал бульдозера заглубляется в грунт не на всю высоту, а длина участка, в пределах которого отвал наполняется грунтом, существенно увеличивается. Это приводит к резкому снижению производительности бульдозера. В случае если мощности бульдозера не хватает для того, чтобы предоолевать сопротивление грунта, производя его зарезание на полную глубину по всей длине участка, отвал по мере движения бульдозера вперед приподнимают. При этом стружка срезаемого грунта имеет форму клина, а схема зарезания называется клиновой. Клиновая схема зарезания грунта применяется при разработке грунтовIIгруппы по трудности разработки. Анализируя изложенный материал, мы должны уяснить, что схема зарезания грунта обуславливается его группой трудности по разработке и мощностью бульдозера. Причем во всех случаях бульдозер необходимо подбирать так, чтобы его мощность соответствовала группе трудности грунта. В этом случае мы исключаем влияние фактора мощности бульдозера на схему зарезания грунта. Трудность грунтов по разработке можно уменьшить, выполнив дополнительные технологические операции. Например, сухие грунты и грунты имеющие посторонние включения можно разрыхлить рыхлителем непосредственно перед разработкой грунта. Переувлажненные грунты, в которых возникает налипание грунта к ножу и режущей кромки землеройных машин, а так же возникают неудобства по перемещению машин можно осушить при помощи строительства систем поверхностного и глубинного водоотвода. При этом необходимо иметь ввиду, что любое наше решение должно быть обосновано. Например, если технико-экономические показатели повышаются при выполнении операций, направленных на уменьшение трудности разработки грунтов, то эти дополнительные работы оправданы с позиций экономики и трудоемкости. В противном случае дополнительные операции производить не целесообразно.
На рисунке 5 приведены схемы зарезания растительного грунта бульдозером.
Рисунок 5 – Схемы зарезания растительного грунта I и II группы
трудности бульдозером: а) ленточная; б) – клиновая.
Поверхность площадки в зоне строительства планируют бульдозером с приданием уклонов, обеспечивающих сток воды от трубы.