WYKŁAD 3

PN-B-06050-1999 ROBOTY ZIEMNE wymagania ogólne

NTURALNE GRUNTY RODZIME

mineralne składają się z cząstek tworzących tzw. szkielet gruntowy i porów. Pory miedzy poszczególnymi cząstkami mogą być wypełnione powietrzem, powietrzem i wodą lub wodą.

Grunty spoiste

Są zbudowane zazwyczaj z cząstek mniejszych od 0,05 mm. Są to grunty pyłowe lessy, gliny, iły. Charakteryzują się przyczepnością między cząsteczkami, tzw. spójnością, inaczej kohezją. Przy ich wysychaniu następuje silne wzajemne przywieranie cząstek do siebie i twardnienie.

Grunt sypkie

Piaski, żwiry, pospółki, w stanie suchym i mokrym praktycznie nie wykazują spójności między ziarnami. W stanie małego zawilgocenia spójność między ziarnami jest nieznaczna.

Porowatość gruntu

Określa się w procentach, wyraża proporcję objętości porów do objętości gruntu razem z porami (pozornej)

Rodzaj gruntu porowatość

Piasek ze żwirem 15-30%

Piasek 25-50%

Glina pylasta 25-40%

Less 40-60%

Iły świeżo osiadłe, torfy 70-90%

Iły(łupkowe, zwartym miękkie) 5-70%

Łupki ilaste 0,5-5%

Gęstość szkieletu gruntowego

Wyraża proporcję jego masy (cząstek suchych) do ich objętości i przyjmuje się średnio(dla piasków, glin, lessów i iłów)

Ρ=2,65 t/m³

Gęstość objętościowa (pozorna)

Wyraża proporcję ρ₀ wyrażona w t/m³, w technologii robót ziemnych jest przyjmowana, jako porcja masy gruntu w stanie rodzimym, do jego objętości wraz z porami.

Spulchnienie gruntu

Przejawia się zwiększeniem objętości pozornej w następstwie odspojenia od calizny i wzajemnego przemieszczenia się cząstek tworzących szkielet gruntowy. W zależności od rodzaju gruntu, sposobu odspojenia, oddziaływania sił oraz występujących warunków atmosferycznych z upływem czasu spulchnianie zmniejsza się (zanika).

Współczynnik spulchnienia gruntu s_sp

Wyraża proporcję objętości gruntu w stanie spulchnionym do objętości gruntu i porów razem, w stanie rodzimym.

Woda znajdująca się w gruncie

Występuje jako: woda gruntowa, kapilarna (włoskowata), błonkowa oraz związana chemicznie.

Grunty, zależnie od wilgotności

Są łatwiej lub trudniej odspajane, np. grunty gliniaste w stanie suchym są znacznie trudniejsze do odspojenia niż wilgotne.

Grunty torfiaste i czarnoziem

Łatwo pochłaniają wodę oraz osiadają pod wpływem obciążeń

Długo utrzymują wodę grunty gliniaste i lessowe.

Natomiast piaszczyste i żwirowe łatwo wodę oddają.

Rozmywanie gruntów

Polega na wypłukiwaniu drobniejszych cząstek gruntu przez płynącą wodę. Pozmywanie w rezultacie może doprowadzić do zniszczenia budowli ziemnej.

Prędkość przepływu wody, również rowach i kanałach nie może przekroczyć, tzw. Szybkości bezpiecznych, wynoszących w m/s, np. dla gruntów piaszczystych 0,15-0,8 gliniastych 0,8-1,8 kamienistych 2-3,5.

W wykonawstwie robót budowlanych i ziemnych dąży Się do ich przeprowadzenia powyżej powierzchni wody gruntowej równocześnie z zabezpieczeniem przed zmiennością warunków wodnych i ich destrukcyjnym oddziaływaniem.

Przed rozpoczęciem robót budowlanych należy wyknać prace związane z odprowadzniem napływających wod powierzchnowych oraz jeśli to Konieczne odwodnienie wgłębne podłoża gruntowego.

Na terenie planowanych robót przed ich rozpoczęciem

• Istniejęce zbiorniki i cieki wodne powinny być osuszone, przełożone lub uregulowane, wg odrębnego projeku
  

• W przypadku konieczności obniżenia poziomu wody gruntowej, np. dla posadowienia konstrukcji lub umozliwnieia wykonania robót stosowanymi

W przepadku obniżania poziomu wody gruntowej, należy wykonać odrębny:

• Projekt badania i sprawdzenia z monitorem poziomu wody gruntowej i przemieczczen podłoza gruntowego oraz wpływu na wznoszone pobliskie konstrukcje,

• Przy stałych odwodnieniach z trwałym obniżeniem zwierciadła wody gruntowej należy przewidzieć i sprawdzić automatyczna sygnalizacje przerw w działaniu urządzeń odwadniających oraz działanie (włączanie ) pomp rezerwowych i drugich niezależnych zasilań

• Urządzenia musza być ciągle kontrolowane i konserwowane

Kolejność robót w każdej fazie musi zapewniac powierzchniowy odpływ wod opadowych poza teren budowych

Przy pracach niwelacyjnych i gruntach nieprzepuszczalnych powierzchnię należy ukształtować ze spadkami poprzecznymi 3-5%

Rowy powinny zapełniać odprowadzenie powierzchniowych i przesączających się wód

Rowy odwadniające

• Płytkie do 40 cm, szerokośći 30-60 ze skarpami o nachyleniu od 1:1 do 1:3 o spadku nie miniejszym niż 0,2% dostosowane do rodzaj u gurny szczelnie i starannie wykonane oraz okresowo czyszczone.

• Odległość między krawędzią dna rowu a krawędzia dna wykopu lub obiektu powinna być obliczona lecz >=1,2m

WYKŁAD 4

Budowle ziemne stałe

Są to wykopy i nasypy z gwarantowaną, trwałą statecznością. Posiadają konstrukcję dostosowaną do przeniesienia najniekorzystniejszych obciążeń przy (równoczesnym najkorzystniejszym) oddziaływaniu występujących warunków atmosferycznych i wód, w zaplanowanym wieloletnim okresie czasu.

Budowle ziemne stałe, to wykopy i nasypy:

-liniowe, dla dróg i kolei oraz towarzyszących budowli inżynierskich

-makroniwelacyjne, dla lotnisk, zakładów, osiedli, stadionów

-hydrotechniczne, tj. zapory ziemne, obwałowania rzek, kanały żeglowne, rowy odprowadzające wodę i inne

Budowle ziemne czasowe

Mają zapewnioną stateczność na zaplanowany kilkumiesięczny lub inny okres istnienia

Są one wykonywane z uwzględnieniem oddziaływania przewidywanych sił i obciążeń zewnętrznych oraz występujących warunków atmosferycznych i gruntowo-wodnych ale w dostosowaniu do ograniczonego, planowanego okresu ich istnienia.

Budowle ziemne czasowe, to wykopy najczęściej udostępniające przestrzeń na okres wykonywania robót i ewentualnie towarzyszące im odkłady (nasypy czasowe) występujące:

-przy wykonywaniu fundamentów budynków mieszkalnych i przemysłowych oraz całych lub części inżynieryjnych budowli podziemnych, w tym metro i zapór wodnych z przynależnymi obiektami

-przy układaniu instalacji podziemnych oraz dla tymczasowych rowów odpływowych

Wykop

Stanowi przestrzeń użytkową powstałą w miejscu usuniętego gruntu (rodzimego). Ukształtowanie i wymiary wykopu zależą od jego głębokości i rodzajów gruntów oraz warunków hydrologicznych, klimatycznych i okresu użytkowania

Wykop czasowy

Jest przeznaczony do wykorzystywania w określonym przedziale czasu, kilkumiesięcznym albo innym i występuje jako rów do odprowadzania wody lub inny udostępniony obszar umożliwiający wykonanie robót przy fundamentach i podziemnych częściach lub całych obiektach a, którego niezabudowana przestrzeń po zrealizowaniu przewidzianych procesów na ogół zostaje zasypana, zazwyczaj gruntem z tego wykopu.

Złoże

Stanowi grunt naturalny lub skała, nagromadzone w danej przestrzeni, przydatne do budowy nasypów (zastosowanie tylko w przypadku konieczności)

Ukop

To wykop nieużytkowy, powstający przy wydobyciu gruntu potrzebnego do budowy nasypu, na ogół zlokalizowany w bezpośrednim jego sąsiedztwie (nie powinien być planowany)

Urobek

Stanowi grunt odspojony i wydobyty z wykopu lub ze złoża

Nasyp

Jest to budowla ziemna wykonana na podłożu o wymaganej nośności, głównie z określonych rodzajów gruntów na ogół, uformowanych powyżej powierzchni terenu i zagęszczonych mechanicznie. Poniżej poziomu terenu występuje, np. nasyp przy wymianie gruntu, zaś nie zagęszczony mechanicznie jest np. nasyp małej architektury.

Odkład

To nasyp nieużytkowy, powstały zazwyczaj z gruntu nieprzydatnego do wbudowania, np. ze względu na niekorzystne własności (właściwości)

Rodzaj odkładu, tzw. „odwał” stanowi grunt, ze względu na pozostającą nadwyżkę z bilansu (przy większej objętości wykopów niż nasypów; nie powinien być planowany)

Odkład czasowy

Jest tworzony na określony okres czasu, kilkumiesięczny lub inny, na ogół w sąsiedztwie wykopu do późniejszego jego zasypywania lub do rozplantowania przy wyrównywaniu terenu oraz niekiedy do budowy nasypu

Bilans mas ziemnych

Stanowi różnicę między objętością gruntu rodzimego z wykopów wraz z urobkiem dostarczonym ze złoża, a ich objętością wbudowaną w nasypy oraz odłożoną na odkładzie

Nachylenie skarpy

Wykopu lub nasypu, zazwyczaj określa się wartością, tangensa kąta zawartego między skarpą i poziomem oraz oznacza się przez 1:m

tg alfa = h/a = 1:m

rys 1.

h i a – długości rzutów skarpy wykopu, odpowiednio poziomego i pionowego

Kategorie urabialności gruntów (nieważne)

Grunty i skały podzielono na siedem kategorii, w zależności od specyfikacji i trudności urabiania (odspajania) w złożu.

Kategoria 1:gleba

Wierzchnia warstwa gruntu zawierająca oprócz materiałów nieorganicznych: żwiru, piasku, pyłu, iłu, również cząstki organiczne

Kategoria 2:grunty płynne

Grunty w stanie płynnym, trudno oddające wodę

Kategoria 3: grunty łatwo urabialne

-grunty niespoiste i mało spoiste: grunty frakcji żwirowej lub piaskowej oraz ich mieszaniny z domieszką do 15% cząstek frakcji pyłowej i iłowej, zawierające mniej niż 30% kamieni i głazów o objętości do 0,01m3

-grunty organiczne o małej zawartości wody, dobrze rozłożone, słabo skonsolidowane

Kategoria4: grunty średnio urabialne

-mieszaniny frakcji żwirowej, piaskowej, pyłowej i iłowej, zawierające więcej niż 15% cząstek frakcji pyłowej i iłowej

-grunty spoiste, w stanie od plastycznego do półzwartego, zawierające nie więcej niż 30% kamieni i głazów ….

Kategoria 5: grunty trudno urabialne

-grunty jak w kategorii 3 i 4 lecz zawierające więcej niż 30% kamieni i głazów o objętości do 0,01m3

-grunty niespoiste i spoiste zawierające mniej niż 30% głazów o objętości od 0,01 m3 do 0,1m3

-grunty bardzo spoiste, w stanie od plastycznego do półzwartego

Kategoria6: skały łatwo urabialne i porównywalne rodzaje gruntów

-skały mające wewnętrzną cementację ziaren, lecz mocno spękane, łamliwe, kruche, łupkowate, miękkie lub zwietrzałe

-porównywalne grunty zwięzłe lub zespolone, np. przez wyschnięcie, zamrożenie, związane chemicznie, spoiste lub niespoiste

-grunty niespoiste i spoiste zawierające więcej niż 30% głazów o objętości od 0,01 do 0,1m3

Kategoria7:skały trudno urabialne

-skały mające wewnętrzną cementację ziaren i dużą wytrzymałość strukturalną, lecz spękane lub zwietrzałe,

-zwięzłe lub zwietrzałe łupki ilaste, warstwy zlepieńców

…..

Wykopy nieobudowane o ścianach pionowych lub ze skarpami o nachyleniu większym od bezpiecznego, bez podparcia lub rozparcia mogą być wykonane

-w skałach i gruntach nienawodnionych, z wyjątkiem ekspansywnych iłów i terenów osuwiskowych,

-gdy nie jest obciążony naziom przylegający do górnej krawędzi skarpy w pasie o szerokości równej głębokości wykopu

Rys2.

… zaś głębokość wykopu nie może przekraczać:

-1,0 m w piaskach, zwietrzelinach, rumoszach, w skałach spękanych

-1,25m w gruntach spoistych i w mieszaninach frakcji piaskowej z iłową i pyłową (mało spoistych, m.in. piaski gliniaste, pyły, lessy, gliny zwałowe)

-4,0m w skałach litych, odspajanych mechanicznie

Wykopy ze skarpami o bezpiecznym nachyleniu

Można wykonywać, gdy są spełnione warunki, jak dla wykopów nieobudowanych oraz nie przewiduje się podparcia lub rozparcia ścian i jeżeli w projekcie nie ustalono inaczej

…wówczas dopuszcza się stosowanie następujących bezpiecznych pochyleń skarp wykopów tymczasowych o głębokości do 4,0m

1:0,5-w iłach i mieszaninach frakcji iłowej z piaskową i pyłową zawierających powyżej 10% frakcji iłowej, w stanie co najmniej twardoplastycznym, tj. w zwięzłych i bardzo spoistych iłąch oraz glinach

(gość: w gruntach kategorii 5)

1:1 w skałach spękanych i rumoszach zwietrzelinowych

1:1,25 w mieszaninach frakcji piaskowej z iłową i pyłową, mało spoistych (piaski gliniaste, pyły, lessy, gliny zwałowe) oraz w rumoszach zwietrzelinowych zawierających powyżej 2% frakcji iłowej(gliniastych)

1:1,5 w gruntach niespoistych oraz w gruntach spoistych w stanie plastycznym

Nachylenie skarp wykopów stałych nie powinno być większe niż

1:1,25 przy głębokości do 2 m

1:1,75 przy głębokości od 2 do 4 m

1:2 przy głębokości od 4 do 6m

Dla ochrony struktury gruntu w nie wykopu prace należy realizować:

-0,2m płycej, przy wykonywaniu ręcznym oraz

-0,3 do 0,6m płycej zależnie od rodzaju gruntu, przy wykonywaniu z zastosowaniem maszyn

Pozostawiona warstwa, bez naruszenia struktury gruntu rodzimego, musi być usunięta bezpośrednio przed realizacją fundamentów lub ułożeniem instalacji

Bez przestrzeni roboczej

Minimalna szerokość dna wykopu o głębokości od 1,0 do 1,25m, bez przestrzeni roboczej, powinna wynosić:

-0,6m przy układaniu przewodów podziemnych lub

-0,3m z każdej strony przy układaniu rurociągów i drenaży

Rys3.

Bardzo ważne:

W przypadku wykopu głębszego niż zaplanowano wymaganą nośność podłoża należy zapewnić np. przez wykonanie warstwy chudego betonu lub stabilizowanej spoiwem, zagęszczonej podsypki piaskowo-żwirowej

W przypadku wykopów ze skarpami, o bezpiecznym nachyleniu, powinny być spełnione następujące warunki:

-w przylegającym do górnej krawędzi skarpy, pasie naziomu o szerokości równej trzykrotnej głębokości wykopu, powierzchnia terenu powinna mieć spadki umożliwiające łatwy odpływ wody do krawędzi wykopu

-podnóże skarpy wykopu w gruntach spoistych powinno być zabezpieczone przed rozmoczeniem wodami opadowymi przez wykonanie w dnie wykopu przy skarpie, spadku w kierunku środka wykopu

-naruszenie stanu naturalnego gruntu na powierzchni skarpy wykopu, np. rozmyciem przez wody opadowe, powinno być usuwane z zachowaniem bezpiecznych nachyleń w każdym punkcie skarpy

-stan skarpy należy okresowo sprawdzać, w zależności od występowania czynników działających destrukcyjnie (opady, mróz itp.)

W przypadku natrafienia na nieprzewidziane w dokumentacji instalacje elektryczne, gazowe i inne, kanały, resztki konstrukcji, pokłady żwiru, pisku – prace należy przerwać do chwili uzgodnienia dalszego postępowania.

Podobnie należy prace przerwać do chwili uzgodnienia dalszego postępowania, przy stwierdzeniu innych warunków posadowienia,

Przy osuwiskach dodatkowo należy zabezpieczyć obszar przed dostępem ludzi i jeśli to możliwe przed dalszym naruszeniem struktury gruntu. W przypadku wykopalisk archeologicznych lub niewypałów zawiadomić władze i zabezpieczyć przed dostępem

Składowanie ukopanego gruntu

Wydobyty grunt winien być niezwłocznie przetransportowany do miejsca przeznaczenia lub na odkład czasowy, jako przewidziany do zasypania wykopu

Składowanie ukopanego grunty bezpośredni przy wykonywanym wykopie jest dozwolone tylko w przypadku wykopu obudowanego, gdy obudowa została obliczona na dodatkowe obciążenie odkładem gruntu

Odkłady gruntu powinny być wykonane w postaci nasypów o wysokości do 2m , o nachyleniu skarp 1:1,5 i spadku korony 2 do 5%

Zasypywanie wykopów

-jeśli w projekcie nie ustalono inaczej zaleca się zasypywanie gruntu (…)

-Materiał zasypki nie powinien być zamknięty ani zawierać zanieczyszczeń, np. torfu, darniny, korzeni, odpadków budowlanych

-zasypywanie należy wykopać warstwami, które po ułożeniu powinny być zagęszczone, miąższość warstw powinna być dobrana do przyjętej metody zagęszczania

-nasypywanie i zagęszczanie gruntu w pobliżu ścian obiektów powinno być dokonywane w taki sposób, aby nie spowodowało uszkodzenia ściany lub izolacji wodochronnej albo przeciwwilgociowej

-jeśli w zasypywanym wykopie znajduje się przewód lub rurociąg, to użyty materiał i sposób zasypywania nie powinien spowodować uszkodzenia lub przemieszczenia przewodu ani jego izolacji (wodochronnej, przeciwwilgociowej, cieplnej)

WYKŁAD 5

INWENTARYZOWANE OBUDOWY WYKOPÓW

Wykopy wykonywane z tarcicy

Obudowy wykopów do głębokości 3,0m

Tarcze są symetryczne względem siebie

Moduły o długości 50 cm(2,0 2,5 3,0m)

Najczęściej rozstaw 3,0m

Wysokość najczęściej 1,60m (1,50m wykopu)

Światło wewnątrz 60-65 cm co najmniej do 1,5m

(Inne systemy pozwalają na większą rozpiętość. )

WAŻNE

Światło pod rozporami dolnymi powyżej 80cm

Gdy chcemy większą wysokość stosujemy system nadstawowy. Stosujemy specjalne łączniki. (wysokość nadstawki do ok.1m). Obciążenia przenoszone 15-17 kN/m²

Systemy z rozporami po środku stosujemy w gruntach spoistych.

Systemy z rozporami na końcach w gruntach bardziej sypkich.

Masy elementów

Podstawa 800-1800kg

Nadstawki 600-1200kg

Zawsze obudowy wystają co najmniej 10cm aby nie zasypywało nam gruntu.

Obudowy do wykopów 6m

Masywniejsze 2800-3000kg

Przenoszą obciążenia 30-35 kN/m2

Długości ok. 3,0m

Światło dołem ok. 2,5m

Masa nadstawę większe. Nadstawki są samonośne.

Systemy obudów dwuwarstwowych

Kompletowane z elementów

Słupki i rozpory (do 3m-4,5m) z nadstawkami nawet do 7m

Tarcze to są płyty samonośne (3-4m)

Są tarcze zewnętrzne i wewnętrzne

Tarcze wewnętrzne służą za deskowanie do betonowania.

Szerokości do ok. 5,5m

Systemy to 9 i więcej metrów

Najpierw wykop do 1m. potem tarcze o dużej nośności 50-60kN/m2. Potem zabijamy palami stalowymi . trzeba wbić na 2 m głębiej aby zakotwić w ziemi i wybieramy z wnętrza grunt na wysokość jaką potrzebujemy.

Długości 3-4m

Masy 1800-2300 kg

Jednorazowo obudowę można podnosić 30 cm –grunty sypkie

50cm grunty spoiste

Elementy systemu

1. Skrzynka kontrolna

Zbiera informacje ze wszystkich czujników oblicza wartości poprawek oraz wysyła sygnały korekcji do siłowników

1. Czujnik laserowy

Zapewnie stałą powierzchnię odniesienia

1. Dotykowy panel sterowania

2. Czujniki maszynowe

Wykopy obudowane

Jeśli nie są spełnione warunki j.w to ściany należy zabezpieczyć przed osunięciem się gruntu obudową z podparcie lub rozparciem przy uwzględnieniu wszystkich wpływów (oddziałujących sił), mogących naruszyć stateczność ścian wykopu i ich obudowy.

Warunki:

• Górne krawędzie obudowy powinny wystawać co najmniej 10 cm ponad teren dla ochrony przed wpadaniem do wykopu gruntu lub innych przedmiotów

• Rozpory powinny być trwale umocowane w sposób uniemożliwiający ich spadnięcie

• Powinny być awaryjne wyjścia nierzadziej niż 20m

Rysnek.1

• W każdej fazie robót pracownicy powinni się znajdować w obudowanej części wykopu

• Do pośredniego przerzutu urobku należy zbudować pomosty

• Stateczność obudowy musi być zapewniona w każdym stadium robót, od rozpoczęcia wykopu i konstruowania obudowy do osiągnięcia projektowanego dna wykopu a następnie do całkowitego zapełnienia wykopu i usunięcia obudowy

Szerokość przestrzeni roboczej

W wykopach obudowanych powinna wynosić

• Nie mniej niż0,5m oraz

• Nie mniej niż 0,8m w przypadku wykonywania izolacji na ścianach

Rozbiórka obudów wykopów

Rozbiórka obudowy ścian lub skarp wykopów powinna być przeprowadzona etapowo w miarę zasypywania wykopów, poczynając od dna.

Obudowę ścian wykopu można usunąć za każdym razem na wysokość nie większą niż

• 0,5m w gruntach spoistych

• 0,3m w gruntach sypkich

Pozostawienie obudowy w gruncie jest dopuszczalne tylko w przypadku braku technicznych możliwości jej usunięcia lub wtedy gdy wydobywanie elementów obudowy zagraża bezpieczeństwu pracy albo konstrukcji wykonanego lub sąsiedniego obiektu.

TECHNOLOGIA ROBÓT ZASTĘPOWANIE SPYCHAREK

Spycharki są to maszyny budowlane na bazie typowych ciągników na podwoziu gąsienicowym wyposażone z przodu w hydraulicznie podnoszony i opuszczany lemiesz przystosowany do płaskiego odspajania i przemieszczania gruntu w terenie najczęściej na niewielkie kilku-kilkudziesięciu metrowe odległości.

Mają zastosowanie głównie w robotach ziemnych do zdejmowania warstwy ziemi urodzajnej, do prac niwelacyjnych przy plantowaniu terenu, do wykonywania krótkich wykopów i ich zasypywania i formowania nasypów i piętrzenia gruntów na odkładzie, rozgarniania gruntu dostarczonego np. samochodami oraz w pracach przygotowawczych przy usuwaniu pni i likwacji obiektów, jak również w pracach zakończeniowych przy porządkowaniu terenu i wyrównywaniu powierzchni

Kąt natarcia 45-60^o

Im bardziej spoisty grunt tym kąt natarcia musi być większy. Jest tak ponieważ przy małych kątach łyżka się wbija w ziemie i nie odspaja gruntu

Tarczownica(taki trójkąt) do wyrywania pni.

Wysokość do szerokośc 0,2:0,4

Długości lemieszy 2m rzadko najczęściej 3-3,5m rzadziej 4-4,5 najwieksze 7m

Wysokości 0,60m - 1,5m

Spycharki:

• Małe do 37kW masy do 7ton

• Średnie do 75 kW masy 8-12-15 ton

• Duże 200-300(500)kW 60(dochodzą do 100) ton szerokość powyżej 3m (4-4,5m) długości do 12m?????

Prędkości robocze 3-5km/h rzadziej 6 bardzo szybki 10-12km/3600s

Dzielimy spycharki na

• Czołowe lemiesz prostopadle do kierunku jazdy

• Skośne lemiesz ustawiony pod kątem 60-70^o względem kierunku jazdy

• Nastawne siłownikami hydraulicznymi operator ustawia kąt względem kierunku jazdy (± 60-70^o)