Часть I
Земная поверхность крайне неровна. На ней выделяются суша и океан. В их пределах имеются горные цепи и океанические впадины, обширные равнины и подводные плато, низменности, балки, рытвины и др. Совокупность неровностей земной поверхности называется рельефом. От него зависят внешние очертания земной поверхности.
Основные формы рельефа суши - равнины и горы - образовались в результате геологических процессов, которые на протяжении всей истории формировали лик Земли. Многочисленные и разнообразные более мелкие формы рельефа – долины, террасы, осыпи, моренные возвышенности, карстовые провалы и т.п. – образуются в ходе различных внешних процессов.
Равнины – обширные пространства суши со спокойным, плоским или холмистым рельефом, с малыми колебаниями высот, с медленно текущими в широких долинах извилистыми реками. На поверхности суши равнины занимают 65% площади.
Горы – значительные участки земной поверхности, которые высоко поднимаются над уровнем моря и в пределах которых наблюдаются резкие колебания относительных высот. По внешнему виду горы подразделяются на горные хребты, цепи, кряжи и горные страны. Морфологическими элементами гор являются: основание (или подошва); склоны; вершина – у гор, гребень – у хребтов.
Небольшая гора называется холмом или сопкой, а искусственный холм – курганом.
Хребет – возвышенность, вытянутая в одном направлении и образованная двумя противоположными скатами.
Седловина – понижение между двумя соседними горными вершинами или возвышенностями.
Котловина – чашеобразное, замкнутое со всех сторон углубление.
Лощина – вытянутое в одном направлении желобообразное углубление с наклоном в одну сторону. Широкая лощина с пологим уклоном называется долиной, а узкая с крупными сколами называется ущельем.
На крупномасштабных планах и картах, служащих для нужд строительства, рельеф изображается горизонталями.
Горизонталь – замкнутая кривая линия, все точки которой имеют одну и ту же высоту над поверхностью, принятой за начальную.
Направления понижения скатов показывается черточками, называемыми бергштрихами. Для указания высот горизонталей их отметки подписывают в разрывах горизонталей, располагая верх цифр по направлению верха ската. Для большей выразительности рельефа, как правило, пятая, а иногда десятая горизонталь утолщаются. Разность высот двух соседних горизонталей называется высотой сечения рельефа.
Расстояние между двумя смежными горизонталями на плоскости называется заложением.
Уклоном ι линии называется отношение превышения h к ее заложению d. Уклон ι является мерой крутизны ската.
Следовательно, уклон линии есть тангенс угла наклона ее к горизонту. Уклоны линий выражаются в процентах, десятичных дробях или промилле.
Для оценки участка предполагаемого строительства комплексно проводят изыскания: основные (инженерно – геологические, инженерно – геодезические, гидрогеологические), гидрометеорологические, климатологические, почвенно-геоботанические и др. Основные изыскания выполняются в первую очередь на всех типах сооружений.
Инженерно – геодезические изыскания позволяют получить информацию о рельефе и ситуации местности и служат основой не только для проектирования, но и для проведения других видов изысканий и обследований.
Каждая площадка, которая предназначается для строительства сооружения, должна отвечать определенным техническим требованиям, удовлетворяющим условиям нормальной эксплуатации и минимальных затрат на подготовительные работы и освоение.
Площадку выбирают по возможности в малопересеченной местности с благоприятными для строительства геологическими и гидрогеологическими условиями. Рельеф площадки должен быть спокойным, с уклоном в одну сторону или от середины к краям, обеспечивающим быстрый сток поверхностных вод. Желательно, чтобы общее направление горизонталей было вдоль длинной стороны площадки, чтобы вертикальная планировка не требовала большого объема земляных работ, т.е. минимальные уклоны местности должны составлять 0,003...0,005, а максимальные – 0,06...0,08.
Для строительных нужд рельеф по крутизне поверхности подразделяется на шесть категорий:
|
Категория |
Уклон |
Строительная оценка рельефа |
|
I |
0.2 |
Очень неблагоприятен и сложен для планировки застроек и благ. Очень сложен для трассирования улиц и прокладывания подземных коммуникаций. Вызывает очень большие проблемы при вертикальной планировке. |
По сложности рельеф подразделяется на простой, относительно простой, сложный, относительно сложный.
Выбор площадки начинают в камеральных условиях. Путем сравнения вариантов выбирают наиболее выгодную площадку для полевого обследования. В натуре, в первую очередь уточняют инженерно – геологические и гидрогеологические условия.
Для разработки проекта намеченную площадку и часть прилегающей к ней территории снимают в масштабе 1:2000 с сечением рельефа через один метр. Дополнительно составляют ситуационный план района строительства в масштабе 1:10000 – 1:25000. Съемку площадки производят топографическими или фотограмметрическими методами. При слабо выраженном рельефе часто производят нивелирование поверхности по квадратам 20×20 или 30×30 метров. На стадии изысканий целесообразно проводить аэрофотосъемку.
С помощью плана организации рельефа решаются задачи по преобразованию рельефа данной территории для приспособления его к застройке, благоустройству и инженерно – транспортным нуждам. Организация рельефа обеспечивает высотное решение площадей, улиц, проездов; размещение зданий, сооружений и подземных коммуникаций; возможность стока ливневых вод и канализации.
Определяющим документом проекта является схема организации рельефа, составляемая на топографическом плане в масштабе 1:5000 или 1:2000.
Проектные решения по организации рельефа приводятся на схеме в основном по осям проектируемых проездов в виде проектных отметок точек пересечения осей и перегибов продольного профиля. На схеме показывают также расстояние между точками пересечения осей и перегибов профиля, уклоны в промилле и направление стока воды.
Утвержденная схема организации рельефа является обязательной для всех ведомств и учреждений, выполняющих застройку и освоение территории.
Рабочий план организации рельефа составляют на топографическом плане. Исходными служат проектные отметки схемы организации рельефа.
Проектный рельеф, образуемый отдельными оформляющими плоскостями, может быть задан в виде профилей, либо проектными горизонталями в сочетании с проектными отметками.
В методе профилей на топографический план наносят сетку, по линиям которой составляют продольные профили в масштабе плана проекта. Расстояния между профилями при планировке кварталов принимают равным 20 – 50 метрам, а при планировке больших территорий – 100 – 200 метров. Метод профилей трудоемкий и поэтому применяется редко.
Метод проектных горизонталей заключается в том, что на плане проводят проектные горизонтали рельефа, образующегося после изменения естественного рельефа путем срезок и подсыпок. Проектные горизонтали между линиями перегибов скатов изображаются прямыми равно отстоящими друг от друга параллельными линиями. Сечение h для проектных горизонталей в пределах 0,1 – 0,5 метров выбирают в зависимости от характера естественного рельефа. Для планов масштаба 1:500 при сравнительно спокойном рельефе чаще всего применяют сечение, равное 0,1 метра.
Положение проектных горизонталей на плане определяют по проектным отметкам точек пересечения осей проездов и точек перегиба проектного рельефа. Расстояние d (заложение) между смежными проектными горизонталями на плане подсчитывают по формуле
d = h/iM,
где i – продольный проектный угол; M – знаменатель численного масштаба плана.
На границе двух оформляющих плоскостей проектные горизонтали имеют излом.
Составление плана организации рельефа начинают с улиц. Первоначально проектируют горизонтали по проезду, а затем развивают их до фасадной линии застройки. При этом учитывают поперечные уклоны проездов, газонов и тротуаров, а также высоты бордюрных камней.
При проектировании рельефа на внутриквартальных территориях исходными являются проектные отметки вертикальной планировки по улицам. Вертикальная планировка внутриквартальных проездов и пешеходных дорожек должна обеспечивать сбор и отвод поверхностной воды с территории квартала на прилегающие уличные проезды или в специальную водосточную сеть. Проектные горизонтали на внутриквартальной территории проводят с учетом характера естественного рельефа, предусматривая наименьший объем земляных работ. Крутые склоны или возвышенные места оформляют озелененными откосами, подпорными стенками, пандусами, лестницами.
На плане организации рельефа указывают отметки “чистого пола” первого этажа, проектные и существующие отметки углов зданий и сооружений.
Разрабатывая план организации рельефа, составляют план земельных масс – проектный документ, определяющий объемы земляных масс, подлежащих перемещению.
План земляных масс представляет собой чертеж в виде сетки квадратов со стороной 5, 10 или 20 м в зависимости от масштаба плана и требуемой точности подсчета объема земляных работ. В углах каждого квадрата подписывают проектные отметки, отметки естественного рельефа с соответствующим знаком их разности, называемые рабочими отметками. По рабочим отметкам и площадям квадратов (с учетом выемок и насыпей) подсчитывают объемы земляных работ.
Объем работ Vr в отдельных фигурах вычисляют по формуле
Vr = Prhср ,
где Pr – площадь отдельной фигуры; hср – средняя рабочая отметка этой фигуры.
Вычисленные объемы в метрах кубических по каждому квадрату выписывают с соответствующим знаком в таблицу земляных масс.
При резко пересеченной местности для подсчета объема земляных масс применяют способ вертикальных профилей. Используют для этой же цели и план земляных работ.
Определив общие объемы выемок и насыпей, сводят баланс земляных масс, т.е. определяют, компенсируют ли друг друга выемки и насыпи. На практике предпочитают, чтобы объем выемок несколько превышал объем насыпей, так как вывезти лишний грунт легче, чем отыскать резервный грунт для насыпи.
Перенос проекта организации рельефа в натуру выполняется в такой последовательности:
отыскивают на местности реперы и марки высотной сети и в случае недостаточного их числа производят необходимое сгущение;
выносят на местность проект организации рельефа проезда;
переносят на местность проектные отметки точек красных линий;
выносят на местность проект организации рельефа квартала (вначале внутриквартальные проезды, затем дорожки, тротуары, углы зданий и проектный рельеф незастроенной части).
Перенос проекта организации рельефа проезда в натуру начинают с его оси. Для этого по оси проезда отмечают все пикеты и точки перегиба проектного профиля и закрепляют их деревянными кольями или столбами.
Точки проектного профиля по оси проезда выносят через каждые 10 – 20 м. Затем в этих точках разбивают поперечники, закрепляют на них по обе стороны от оси точки, расположенные на оси лотка, на бордюрном камне тротуара и около фасадной линии.
В случае если из-за выемки или высокой насыпи установить кол на высокую отметку невозможно, то поступают следующим образом: забивают кол до прочного положения в грунте и нивелируют его. Вычисленную отметку сравнивают с проектной и разность с соответствующим знаком выписывают на боковую поверхность кола. При планировке отмеряют эту разность от верхнего среза кола до рабочей поверхности грунта.
Разбивку на местности проектной линии, заключенной между двумя точками перегиба профиля, производят с помощью наклонного луча нивелира, теодолита, а также с помощью лазерных приборов.
Проект организации рельефа на внутриквартальной территории и на площадях переносят в натуру путем разбивки сетки квадратов со сторонами 10 или 20 м. В вершинах квадратов закрепляют колья и устанавливают их на проектную отметку описанным выше способом.
Если запроектированный рельеф участка представляет наклонную плоскость одного уклона, то проект организации рельефа переносят, например наклонным лучом нивелира.
Иногда проектную плоскость разбивают на отдельные профили, и каждый профиль переносят в натуру наклонным лучом нивелира, теодолита или лазерного прибора.
Перенос на местность проектов организации рельефа производят в основном приборами и методами, обеспечивающими точность технического нивелирования.
Выбор пятна застройки – самый первый этап реализации строительства. На этом этапе, исходя из поставленных задач, определяется наиболее оптимально расположенный земельный участок, удовлетворяющий как требованиям рационального снабжения строительными материалами, конструкциями и ресурсообеспечением на период строительства, так и отвечающий необходимым требованиям эксплуатации. Осуществляется государственное оформление, отвод земельного участка под строительство и подготовка архитектурно – планировочного задания.
Подготовка площадки является обязательным примерно схожим по составу работ этапом для промышленного и гражданского строительства. В основном, под подготовкой площадки понимается проведение инженерных изысканий, привязка объема, снос старых строений, перекладка сетей, строение временных зданий и сооружений.
Практическое значение рельефа очень велико. Например, выбор строительных площадок, наиболее удобных створов и районов для гидротехнического строительства, планировка городов сопровождаются детальным изучением рельефа, особенно в районах распространения вечной мерзлоты, карстовых и оползневых явлений.
По типам и формам рельефа можно судить о строении недр, что способствует поиску полезных ископаемых, разрешению вопросов водоснабжения населенных пунктов и предприятий.
Рельеф играет большую роль в формировании ландшафтов. От него зависят характер стока, климата, распределение растительного покрова.
Изучением рельефа Земли занимается наука геоморфология. Геоморфологические условия – это сумма знаний о рельефе, происхождении и закономерностях его динамики. При решении градостроительных задач большое значение имеют крутизна рельефа, особенности его форм и степень всхолмленности. Не менее важны данные о техногенных изменениях поверхности земли и в ходе эксплуатации застройки.
Часть II
Строительство является одной из основных сфер производственной деятельности человека. В результате строительного производства создается законченная строительная продукция – здание или сооружение различного функционального назначения. Многообразие конструкций зданий и сооружений порождает необходимость разработки и применения широкого спектра строительных технологий. Ведущим элементом любой строительной технологии является строительный процесс.
Количество технологий в строительном производстве велико, они постоянно обновляются, прогрессируют, развиваются. Основные направления дальнейшего совершенствования строительных технологий связаны с решением задач ресурсосбережения, повышения уровня гибкости строительных технологий, их безопасности, качества, снижения нагрузки на окружающую природную и социальную среду.
Одним из прогрессивных приемов строительства является вертикальная планировка.
Вертикальная планировка – это инженерное мероприятие по искусственному изменению, преобразованию и улучшению существующего рельефа местности для использования в строительных целях.
Задачи вертикальной планировки:
организация стока поверхностных вод (дождевых, ливневых, талых);
обеспечение дополнительных уклонов улиц, площадей, перекрестков для безопасного и удобного движения транспортных потоков;
создание благоприятных условий для размещения зданий и прокладывания подземных инженерных сетей;
организация рельефа при наличии неблагоприятных геологических процессов;
придание рельефу наибольшей архитектурной выразительности;
создание в необходимых случаях искусственного рельефа;
решение задач строительства уникальных сооружений.
Основной целью вертикальной планировки является отвод поверхностных вод с территории и обеспечение удобства застройки, прокладки дорог, а также коллекторов при минимуме земляных работ.
Работы по отводу поверхностных и грунтовых вод включают:
устройство нагорных и водоотводных канав, обваловывание;
открытый и закрытый дренаж;
планировку поверхности складских и монтажных площадок.
Поверхностные воды образуются из атмосферных осадков. Различают поверхностные воды «чужие», поступающие с повышенных соседних участков, и «свои», образующиеся непосредственно на строительной площадке.
Территория площадки должна быть защищена от поступления «чужих» поверхностных вод, для чего их перехватывают и отводят за пределы площадки. Для перехвата вод устраивают нагорные и водоотводные канавы или обваловывание вдоль границ строительной площадки в повышенной ее части. Водоотводные канавы должны обеспечивать пропуск ливневых и талых вод в пониженные точки местности за пределы строительной площадки. В зависимости от планируемого дебита воды, водоотводные канавы устраивают глубиной не менее 0,5м, шириной 0,5…0,6м, с высотой бровки над расчетным уровнем воды не менее 0,1…0,2м. Для предохранения лотка канавы от размыва скорость движения воды не должна превышать для песка 0,5…0,6м/с, для суглинка – 1,2…1,4м/с. Канаву устраивают на расстоянии не менее 5м от постоянной выемки и 3м – от временной. Для предохранения от возможного заиливания продольный профиль водоотводных канав делают не менее 0,002. Стенки и дно канавы защищают дерном, камнями, фашинами.
«Свои» поверхностные воды отводят приданием соответствующего уклона при вертикальной планировке площадки и устройством сети открытого или закрытого водостока, а также с помощью принудительного сброса через водоотводные трубопроводы посредством электрических насосов.
При сильном обводнении площадки грунтовыми водами с высоким уровнем горизонта осушение осуществляют дренажными системами, которые бывают открытого и закрытого типов. Дренажные системы предназначены для улучшения общесанитарных и строительных условий и предусматривают понижение уровня грунтовых вод.
Открытый дренаж применяют в грунтах с малым коэффициентом фильтрации при необходимости понижения уровня грунтовых вод на небольшую глубину – порядка 0,3…0,4м. Дренаж устраивают в виде канав глубиной 0,5…0,7м, на дно которых укладывают слой крупнозернистого песка, гравия или щебня толщиной 10…15см.
Закрытый дренаж – это обычно траншеи глубокого заложения с устройством колодцев для ревизии системы и с уклоном в сторону сброса воды, заполняемые дренируемым материалом (щебень, гравий, крупный песок). Поверху дренажную канаву закрывают местным грунтом.
При устройстве более эффективных дренажей на дно такой траншеи укладывают перфорированные в боковых поверхностях трубы – керамические, бетонные, асбестоцементные диаметром 125…300мм, иногда просто лотки. Зазоры труб не заделывают, трубы сверху засыпают хорошо дренирующим материалом. Глубина дренажных канав 1,5…2,0м и ширина поверху 0,8…1,0м. Снизу под трубой часто укладывают щебеночное основание толщиной до 0,3м.
Рекомендуемое распределение слоев грунта:
дренажная труба, укладываемая в слой гравия;
слой крупнозернистого песка;
слой средне- или мелкозернистого песка, толщина всех слоев не менее 40см;
слой толщиной до 30см местного грунта.
Такие дренажи собирают воду из прилегающих слоев грунта и отводят воду лучше, так как скорость движения воды в трубах выше, чем в дренирующем материале. Закрытые дренажи должны быть заложены ниже уровня промерзания грунта и иметь продольный уклон не менее 0,005%. Устройство дренажа необходимо выполнить до начала возведения зданий и сооружений.
Для трубчатых дренажей в последние годы широко используют трубофильтры из пористого бетона и керамзитостекла.
Применение трубофильтров значительно снижает трудозатраты и стоимость работ. Они представляют собой трубы диаметром 100 и 150мм с большим количеством сквозных отверстий (пор) в стенке, по которым вода просачивается внутрь трубопровода и отводится. Конструкция труб позволяет их машинную укладку по предварительно разровненному основанию.
Инженерные сооружения состоят из надземной части и фундамента. Основное назначение фундамента – передать грунту давление от собственного веса сооружения и действующих на него нагрузок. Массив грунта, воспринимающий давление от фундамента, называется основанием. Чтобы обеспечить устойчивость сооружения, фундаменты располагают на прочных грунтах. От глубины залегания прочных грунтов зависят условия работы фундамента в грунте, его конструкция и способ возведения.
В основаниях фундаментах могут залегать различные горные породы. По принятой в нашей стране классификации они подразделяются на скальные, крупнообломочные, песчаные и глинистые.
Меры, с помощью которых удается улучшить грунтовые основания, могут быть механическими, физическими и химическими. Первые сводятся к замене слабых грунтов более прочными или их уплотнению, вторые – к осушению, а в некоторых условиях - к обводнению грунтов (например, лессовидных), третьи – к созданию новых, более прочных связей между частицами грунта химическими реактивами, цементацией, термическим и электрохимическим закреплением.
Если под подошвой фундамента залегают слабые, сильно сжимаемые грунты, то их удаляют на некоторую глубину и заменяют песчаной подушкой. Песчаная подушка за счет рассеивания в ее толще давлений от фундамента снижает напряжения в слабом грунте и тем самым повышает несущую способность, а так же уменьшает сжимаемость основания.
Высота подушки h должна быть такой, чтобы давление на слабый грунт не превышало его несущей способности.
Песчаные подушки отсыпают из чистого крупнозернистого песка слоями толщиной 15 – 20см, поливают водой и тщательно уплотняют до плотности 1,6 – 1,7тс/м3. Применение песчаных подушек не рекомендуется при переменном уровне грунтовых вод, когда возможно заиливание песка. При лессовых грунтах песчаные подушки способствуют увлажнению и просадкам грунта. В этих случаях подушки делают из глины или местного перемятого грунта.
Уплотнение грунтов достигается укаткой, трамбованием, вибрированием, устройством песчаных и грунтовых свай. Укатку катками применяют для уплотнения супесей, суглинков и глин с коэффициентом водонасыщения не более 0,7. При соответствующей массе катка и числе проходов удается уплотнить грунт на глубину до 1…1,5м. Более глубокое уплотнение достигается тяжелыми механическими, дизельными или пневматическими трамбовками. Трамбование производят до тех пор, пока не будет достигнут «отказ» - понижение поверхности грунта от удара трамбовки на постоянную величину, равную 1 -2см для глинистых грунтов, 0,5 – 1см для песчаных и 1 – 1,5см для лессовидных. Наиболее простой и часто применяемый способ уплотнения – трамбование механическими трамбовками. Уплотнение грунта трамбованием возможно, если его водонасыщение не превышает 0,6.
Осушение применяют для упрочнения водонасыщенных глинистых грунтов путем устройства вертикальных песчаных дрен. Дрены изготовляют, погружая в грунт обсадные инвентарные трубы диаметром 30…50см и заполняя образующиеся скважины песком. При обжатии грунта нагрузкой вода выдавливается из его пор и через дрены удаляется наружу. Для ускорения осушения на поверхности дрен отсыпают подушки из песка. Дрены располагают на взаимном расстоянии 2…10м. Вместо песка скважины могут быть заполнены другим фильтрующим материалом, например картоном.
Для защиты лессовидных грунтов от увлажнения и просадки нужно отводить поверхностные и производственные воды от фундаментов путем соответствующей планировки застраиваемой территории, устройств вокруг зданий водонепроницаемого покрытия, заполнения пазух котлованов местным перемятым водонепроницаемым грунтом. Ширина водонепроницаемого покрытия равна примерно удвоенной глубине заложения фундамента.
При мощности просадочного грунта более 10м прибегают к предварительному его замачиванию. Предпостроечное замачивание имеет целью искусственно вызвать просадку грунтов до возведения на них сооружения и тем предохранить его от опасных деформаций. Замачивают грунт в котловане небольшой глубины слоем воды толщиной 0,4…0,6м. Уплотнение грунта считается законченным, если просадка достигнет 0,5м в сутки. После того как верхний слой грунта подсохнет, его уплотняют трамбованием.
Закрепление грунтов нагнетанием цементного раствора применяют для крупнозернистых песков, отложений гальки и гравия, трещиноватых скальных пород с коэффициентом фильтрации от 80 до 200м/сут. Цементация производится водно – цементными или песчано-цементными растворами через циркуляционные инъекторы. Цементация считается оконченной, если поглощение раствора в течение 20мин при заданном давлении не превышает 0,5л. Для цементации применяют цементы тонкого помола марки не ниже 400. Если грунтовые воды агрессивны, то употребляют соответствующие устойчивые виды цементов.
Для прокладки подземных сетей чаще всего используют открытый способ, при котором коммуникации укладываются в траншеи. Разбивочные работы по устройству траншей начинают с выноса на местность оси трассы и характерных ее точек. При разбивке коммуникаций, идущих рядом в несколько параллельных ниток (например, кабелей), выносят на местность оси двух крайних. Для производства земляных работ трассу коммуникации закрепляют кольями через 5…20м. Одновременно с этим обозначают грани траншеи. При рытье траншеи возникает необходимость зачистки ее дна до проектной отметки. Эту работу во многих случаях выполняют способом визирок, сущность которого заключается в следующем: в обносках закрепляют опорные визирки таким образом, чтобы плоскость, проведенная через их верхние грани, была параллельна дну запроектированной траншеи с соблюдением проектного уклона. Перемещая ходовую визирку вдоль дна траншеи через 3..5м, определяют проектные отметки, по которым окончательно зачищают дно траншеи. Аналогичным образом используют способ визирок и при укладке труб. Однако этот способ не обеспечивает требуемую точность на уклонах, меньших 0,003.
При проектировании и строительстве дорог и мостов используют метод камерального трассирования. Трассирование выполняют способом попыток или построением линии допустимого уклона.
Способ попыток, применяемый в равнинной местности, состоит в следующем: между заданными точками намечают на карте кратчайшую трассу, по которой составляют продольный профиль с проектом линии будущей дороги. На основании анализа продольного профиля выявляют места, в которых трассу целесообразно сдвинуть вправо или влево, чтобы отметки местности совпали с проектными.
В условиях местности со сложным рельефом самый распространенный прием – построение в заданном направлении линии предельно допустимого уклона для данной категории трассы. Для этого по карте данного масштаба 1:М и по высоте сечения рельефа h определяют величину заложения d для предельно допустимого уклона iпред. По найденному заложению d на карте выделяют участки, отличающиеся по характеру трассирования, так называемые участки вольного и напряженного ходов. Участки местности, для которых средний уклон больше предельно допустимого, называют напряженным ходом. Участки, где уклон меньше допустимого, называют участками вольного хода.
На участке вольного хода трассу намечают по кратчайшему направлению, обходя лишь контурные препятствия. При этом, чтобы удлинение трассы было минимальным, углы поворота трассы должны быть не более 15…25о.
На участках напряженного хода для соблюдения предельного уклона предварительно намечают линию нулевых работ, для которой заданный проектный уклон выдерживается без устройства насыпей и выемок. Однако линия нулевых работ еще не может быть осью будущей дороги, так как она состоит из большого числа коротких звеньев, сопряжение которых кривыми невозможно из-за ограничений минимальных радиусов. Поэтому линию нулевых работ заменяют участками более длинных прямых (спрямляют). Спрямление вызывает необходимость земляных работ.
Затем по трассе намечают положение пикетов и характерных точек рельефа. Пикет – точка оси трассы, предназначенная для закрепления заданного интервала. Характерные перегибы рельефа или контурные точки, определяющие пересекаемые трассой сооружения, водотоки, границы угодий, линии связи и т.д., называют полосовыми точками. По отметкам и пикетажу строят продольный профиль местности по трассе, а затем проектируют профиль будущей дороги.
Автодорожное полотно состоит из проезжей части, обочин, откосов и кюветов. Проезжая часть магистральных автодорог состоит из искусственного покрытия (бетонное, каменное и др.). Для устройства этого покрытия в дорожном полотне делают специальное земляное корыто. Для быстрого стока воды поверхность дорожного полотна имеет поперечный уклон от середины к бровкам. Величину этого уклона назначают в зависимости от типа покрытия. На цементно-бетонных и асфальтобетонных дорогах поперечный уклон проезжей части составляет 1,5…2,0%, щебеночных и гравийных – 2,0…3,0%, на мостовых – 3,0…4,0%. Поперечный уклон обочин на 2,0% больше уклона проезжей части. Поперечный уклон дна корыта, как правило, равен уклону проезжей части.
Основной частью железнодорожного полотна служит верхнее строение – рельсы со шпалами, уложенные на балластный слой. Для лучшего стока воды земляное основание под балластным слоем устраивают в виде сливной призмы. Вдоль дорожного полотна устраивают боковые водоотводные канавы – кюветы, средняя глубина которых составляет 0,6м. Продольный уклон дна кювета должен быть не менее 0,3%.
Для выполнения земляных работ производят детальную разбивку земляного полотна, которая состоит в обозначении на местности всех характерных точек поперечного профиля полотна: оси, бровок, кюветов, подошвы насыпей и т.д.
Покрытие на автомобильных дорогах строится в приготовленном для этого земляном корыте и состоит из песчаной или гравийной подушки, бетонного или каменного несущего слоя и верхнего асфальтового слоя.
Верхнее строение железных дорог состоит из балластного слоя (песок, гравий, щебень), шпал и рельсов. Толщина балластного слоя принимается не менее 35см на магистральных дорогах и 25см на местных.
Инженерное благоустройство наиболее сложно на территориях, подверженных динамичным геологическим процессам. Эти процессы могут привести к сокращению долговечности зданий и застройки в целом. Они несут в себе угрозу разрушений и катастроф. По этим признакам различают пять категорий городских земель.
опасная. Карстово-суффозионные провалы и мульды оседания земной поверхности; глубокие оползни. Не рекомендуется для новых застроек; имеющиеся объекты должны находиться под постоянным наблюдением. Защитные мероприятия: снижение обводненности; предотвращение динамических воздействий; инъектирование песчано-цементных смесей в закарстованные толщи; строительство подпорных стенок на глубоком свайном основании, устройство дренажных систем; комплексный мониторинг за геологической средой и сооружениями.
Весьма опасное. Сочетания потенциальных карстово-суффозионных провалов и мелких оползней; потенциальных карстово-суффозионных провалов и подтопления; мелких оползней и подтопления. Допустимо промышленное и гражданское строительство при выполнении мероприятий по снижению геологического риска. Защитные мероприятия: строительство дренажных систем; гидроизоляция заглубленных частей здания; создание сопутствующих дренажей инженерных сетей; восстановление засыпанных естественных дрен; наблюдение за подвижкой оползней и оседанием территории.
Опасная. Подтопление, сочетание мелких оползней и потенциального подтопления. Допустимо строительство при выполнении мероприятий по снижению геологического риска. Защитные мероприятия: создание локальных дренажных сетей; фитомелиорация; наблюдение за уровнем подземных вод и подвижностью оползневых участков.
Малоопасная. Мелкие оползни, потенциальное подтопление. Возможно градостроительное использование без ограничений при выполнении мероприятий по снижению геологического риска. Защитные мероприятия: создание водоотводящих систем, наблюдение за оседанием территории.
Неопасная. Процессы, обусловливающие геологический риск, отсутствуют. Возможно градостроительное использование без ограничений. Защитные мероприятия: предотвращение чрезмерного увлажнения территории; поддержание в необходимом техническом состоянии водонесущих коммуникаций; наблюдение за уровнем подземных вод.
В условиях Северной климатической зоны вертикальная планировка строительной площадки производится в течение круглого года с сохранением естественного рельефа и растительности на свободных от застройки и проездов участках в пределах защитной зоны.
При этом соблюдаются следующие требования:
грунт в зимний период разрабатывается взрывным способом, выторфовыванием заболоченных участков с последующей засыпкой их послойным рыхлением машинами;
при использовании грунтов оснований в мерзлом состоянии планировка производится отсыпкой грунта;
если отсыпка не обеспечивает предохранения вечномерзлых глинистых грунтов от летнего протаивания, то перед отсыпкой грунта по дневной поверхности площадок на промерзший слой сезонного оттаивания укладывается теплоизоляция из торфа или дерново-мохового покрова;
при условии использования вечномерзлых глинистых грунтов с влажностью, равной или меньшей предела текучести, а также песчаных, крупнообломочных и скальных планировка производится срезкой грунта, но с восстановлением дерново-мохового покрова, а при необходимости и с укладкой дополнительного слоя теплоизоляции.
Слой грунта, отсыпаемый при планировке в холодный период года на промерзший слой должен быть толщиной не менее 0,2м. Перед отсыпкой площадка очищается от снега и льда. Отсыпанный грунт выравнивается и уплотняется; запрещается оставлять участки отсыпки неспланированными. Отсыпка производится талыми или сыпучемерзлыми грунтами; комья мерзлых грунтов должны быть меньше 15см и составлять не более 30% от общего объема отсыпаемого грунта.
При планировке площадки в теплый период года должны соблюдаться следующие правила производства работ:
отсыпка первого слоя толщиной 0,5…0,6м производится головным способом на всю ширину отсыпки непосредственно на растительный покров;
на первый слой послойно отсыпается грунт до проектной отметки с выравниванием и уплотнением.
Грунт срезается слоями 15-20см по мере его естественного оттаивания.
Перед планировочными работами вечномерзлые глинистые грунты с влажностью выше предела текучести предварительно осушаются.
Вечномерзлые глинистые грунты с влажностью ниже предела текучести, а также песчаные, крупнообломочные и скальные предварительно не осушаются.
Часть III
Общие экологические требования при размещении, проектировании, строительстве, реконструкции, вводе в эксплуатацию предприятий, сооружений и иных объектов в качестве исходных сформулированы в разделе VI Закона РФ “Об охране окружающей природной среды”.
Так, при размещении, технико-экономическом обосновании проекта и вплоть до ввода в эксплуатацию сооружений, оказывающих прямое или косвенное влияние на состояние окружающей природной среды, должны:
соблюдаться экологическая безопасность;
осуществляться охрана здоровья населения;
предусматриваться мероприятия по рациональному использованию и воспроизводству природных ресурсов, оздоровлению окружающей среды.
Законодательство об охране окружающей среды требует от строителей бережного отношения к природе, сохранения древесной растительности. Ценные деревья и кустарники, мешающие производству строительных работ, выкапывают и пересаживают на новое место или в охранную зону на территории строительной площадки.
Зеленые насаждения, не подлежащие вырубке или пересадке, обносят оградой, а стволы отдельно стоящих деревьев предохраняют от возможных повреждений отходами пиломатериалов.
Расчистку от ненужных деревьев производят с помощью пил или тракторами. Валят деревья с корнями, корчуют пни. Изъятые корни и остатки от деревьев удаляют с расчищенной территории для последующего сжигания или вывоза.
Плодородный слой почвы, подлежащий снятию с застраиваемых площадей, срезают и перемещают бульдозерами или автогрейдерами в специально выделенные места, где складируют для последующего использования. Иногда его отвозят на другие площадки для озеленения. При работе с плодородным слоем следует предохранять его от смешивания с нижележащим слоем, от загрязнения, размыва и выветривания. В зимних условиях допускается снимать плодородный слой лишь при наличии соответствующего обоснования в проекте.
Со строительной площадки должны быть убраны валуны. Они могут быть раздроблены на месте взрывным способом.
Снос зданий, сооружений и их фундаментов выполняют путем членения их на части (для последующего демонтажа) или обрушением. Деревянные строения разбирают, отбраковывая элементы для последующего их использования. Вертикальные части строений для предотвращения разброса обломков по площади следует обрушивать внутрь. Иногда обрушение осуществляют также и взрывным способом.
Отсоединение или перенос с площадки существующих инженерных сетей является важным и обязательным элементом подготовки строительной площадки. В отдельных случаях на подготавливаемой площадки могут быть расположены не только локальные, но и магистральные сети электроснабжения, водопровода, фекальной и ливневой канализации, газопровода, теплосети, телефонизации и телевидения. В этих случаях до начала строительства вышеназванные сети должны быть вынесены с пятна застройки и проложены за пределами площадки, чтобы обеспечить бесперебойное функционирование магистральных сетей.
Одной из главных проблем, с которой приходится сталкиваться в процессе возведения зданий в условиях плотной городской застройки, является обоюдное воздействие как реализуемых объектов на сложившуюся окружающую среду, так и воздействие этой среды на возводимый объект.
Защита существующей застройки. Воздействие объекта на окружающие здания и инфраструктуру в основном заключаются в следующем:
эффекте, сопутствующем любому строительному процессу;
динамическом воздействии от работающих машин и механизмов;
выбросе в атмосферу большого количества пылевых частиц мелких и средних фракций;
выработке огромного количества строительного и бытового мусора;
увеличении сброса стоков в существующие и реконструируемые городские сети, а также на рельеф;
нарушении привычных транспортных схем вследствие ограничения, а иногда и полного запрета движения по улицам, на которых осуществляется строительство.
Для снижения уровня шума на строительной площадке производителям работ предписывают использовать шумопонижающие методики и оборудование. Например, при проведении свайных и шпунтовых работ обязательным требованием является использование бурозавинчивающихся свай или погружение свай в пробуренные скважины. В качестве подъемных и бетоноподающих машин рекомендуется оборудование с меньшими шумовыми характеристиками при общих равных технических возможностях. Вызывающие особый шумовой эффект пневматические отбойные молотки заменяют на электромеханические. Вводится повременное ограничение на проведение всех видов работ на строительной площадке, с особым выделением разрешаемого периода проведения наиболее шумных работ.
Примерно в таком же ключе осуществляются действия по снижению динамического воздействия от работающих машин и механизмов. Кроме ведения ограничений на использование тех или иных средств механизации разрабатывают мероприятия по устройству технических сооружений, направленные на снижение динамических нагрузок на грунты и основания. Для этого в зонах установки кранов, бетоноподающих и других машин монтируются демпфирующие инженерные сооружения, значительно снижающие распространение динамических колебаний на окружающие основания и грунты, а, следовательно, и на существующую застройку.
Увеличение сброса стоков воды, ливневой и фекальной канализации в процессе строительства представляет серьезную экологическую проблему, поскольку на момент начала работ существующих мощностей городских сетей оказывается недостаточно, в результате чего возникает несанкционированный сброс сопутствующих стоков в окружающую среду. Чтобы это предотвратить, необходимо на стадии подготовительных работ обеспечить организованный сток со строительной площадки; реконструировать, согласно выданным техническим условиям на периоды строительства и эксплуатации построенного здания, существующие городские сети; привязать зоны мойки колес к сетям ливневой канализации; установить зоны на строительной площадке, в которых разрешается пользоваться водой, канализацией для бытовых и производственных нужд. В процессе проведения работ запретить любой сброс воды на строительной площадке за пределами установленных зон.
В условиях плотной городской застройки новое строительство ведется, как правило, вдоль существующих транспортных магистралей, а иногда и пересекая их, нарушая тем самым сложившуюся систему привычных транспортных схем. Это приводит не только к усложнению движения, но и образованию усеченных транспортных потоков, пробок, дополнительному выхлопу вредных газов от транспортных средств, но и к ухудшению экологической ситуации в городе. Поэтому при согласовании стройгенплана совместно с органами безопасности дорожного движения разрабатываются схемы рационального движения транспорта вокруг строительной площадки. Вокруг пятна застройки устанавливают стандартные дорожные знаки, предписывающие участникам дорожного движения проезды, объезды и зоны остановки, а в случае необходимости устройства дополнительных зон пешеходных переходов - дополнительные светофоры. Перечисленные мероприятия позволяют осуществлять безопасное движение пешеходов и обеспечивать бесперебойный проезд производственной техники, частного и городского транспорта.
Строительство на техногенно – загрязненных грунтах является одним из видов природоохранного строительства, так как в процессе освоения загрязненных территорий одновременно решается много вопросов, связанных с повышением уровня экологической безопасности.
В зависимости от способов воздействия на грунтовую среду такое строительство может включать:
замену загрязненного грунта;
очистку и санацию загрязненного грунта;
консервацию загрязненного грунта;
рекультивацию территорий.
В случае если принимается решение о вывозе загрязненного грунта с площадки, то его разработка, погрузка в транспортные средства и транспортировка к месту отвала ведется с использованием технологий переработки грунта, с соблюдением мер предохранения рабочих, занятых на этих работах.
Особую сложность представляет производство такого рода работ на территории, занятой постройками. В этом случае загрязненный грунт снимается слоями с учетом требования обеспечения устойчивости зданий.
Все виды работ по сооружению, реконструкции, преобразованию предприятий, жилых зданий и иных объектов должны проводиться в строгом соответствии с действующими природоохранительными и санитарными нормами и правилами.
Данилова Н.Н. «Технология строительных процессов», Москва, «Высшая школа»,1997
Дубовик О.Л. «Экологические преступления», Москва, «Спарк»,1998
Завриев В.Г. «Пособие по географии для поступающих в ВУЗы», Минск, «Высшая школа»,1978
Киселев М.И. «Основы геодезии», Москва, «Высшая школа»,2001
Протасов В.Ф. «Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России», Москва, «Финансы и статистика»,1999
Теличенко В.И. «Технология возведения зданий и сооружений», Москва, «Высшая школа», 2001
Шепелев Н.П. «Реконструкция городской застройки», Москва, «Высшая школа»,2000