01 tehnologii speciale - curs 1 [lucrari de terasamente]

TEHNOLOGII SPECIALE IN CONSTRUCTII

UNIVERSITATEA TEHNICĂ “GH. ASACHI” IAȘI FACULTATEA DE CONSTRUCȚII ȘI INSTALAȚII

Titular sl. dr. ing. Radu LUPĂȘTEANU

2013 - 2014

CAPITOLUL 1 – LUCRARI DE TERASAMENTE

Pamanturile sunt definite ca medii disperse alcatuite din mai multe faze: - faza solida – particulele solide ce formeaza scheletul mineral; - faza lichida – apa din spatiile intre particulele solide, numite pori; - faza gazoasa – aerul si gazele din pori. ! Intre toate fazele pamanturilor exista o interactiune.

1. Notiuni generale, clasificarea si proprietatile pamantului

In functie de absenta sau de prezenta unor forte de legatura intre particulele solide, pamanturile se impart in doua categorii, coezive si necoezive.

Pamanturile necoezive sunt alcatuite din fragmente de roca (particule, granule etc.) intre care nu exista forte de legatura (de coeziune). Geologic, functie de marimea dominanta a fragmentelor solide care alcatuiesc pamanturile, se poate face urmatoarea clasificare:

- Blocuri (dimensiuni peste 200mm); - Bolovanis (dimensiuni intre 20 - 200mm); - Pietris (dimensiuni intre 2 - 20mm); - Nisipuri (dimensiuni intre 0.05 - 2mm).

Pamanturile coezive sunt formate din particule intre care exista forte de legatura sau de coeziune. Exista o mare diversitate de pamanturi coezive care se deosebesc dupa originea geologica, compozitia mineralogica, transformarile petrecute in timp etc. Asupra coeziuneii influenteaza dimensiunea si granulometria particulelor, umiditatea, sistemul capilar – poros etc.

In categoria pamanturilor coezive intra: pamanturile argiloase (agrila grasa, argila prafoasa, argila nisipoasa) si pamanturile prafoase (praf, praf argilos, praf nisipos, praf argilos nisipos).



Tab. 1 – Clasificarea pamanturilor si a altor roci dezagregate, dupa natura lor, dupa proprietatile lor coezive si modul de comportare la sapat (Cf. Indicator Norme de Deviz TS – Vol. 1)

Nr. crt.

Denumirea pamantului si a altor

roci dezagregate

Proprietati coezive

Categoria terenului, dupa modul de comportare Greutatea medie in situ (in

sapatura) (kg/m3)

Afanarea dupa

executare a sapaturii (%)

Manual Mecanizat

Cu lopata, cazma,

tarnacop, ranga

Excavator cu lingura sau echipament de draglina

Buldozer, autogreder,

greder cu tractor

Motos-creper cu

rotor

1. Turba fara radacini sau cu radacini pana la 3mm grosime

Slab coeziv Mijlociu I I I 1100-1250 5-10%

2. Teren saraturos si saratura de consistenta moale

Coeziune mijlocie

Mijlociu I I I 1500-1700 14-28%

3. Pamant vegetal de suprafata pana la 0.3m grosime

Slab coeziv Usor I I I 1200-1400 14-28%

4. Mal namol consistent Coeziune mijlocie

Usor I I I 1400-1600 14-28%

5. Argila nisipoasa (lut) Coeziune mijlocie

Tare I I I 1800-2000 26-32%

6. Praf argilos nisipos (loess)




Tabel 1 - continuare

Nr. crt.


roci dezagregate

Proprietati coezive


sapatura) (kg/m3)

Afanarea dupa


Manual Mecanizat

Cu lopata, cazma,

tarnacop, ranga



greder cu tractor

Motos-creper cu

rotor

7. Praf nisipos Slab coeziv Mijlociu I I I 1500-1700 14-28%

8. Zgura obisnuita afanata

Necoeziv Mijlociu I I I 1600-1700 5-7%

9. Pamant vegetal compactat cu sau fara radacini


10. Argila nisipoasa usoara cu continut de pietris max. 10%

Coeziune mijlocie

Tare I II I 1600-1800 26-32%

11. Nisip mijlociu Necoeziv Usor I II II 1600-1850 8-17%

12. Nisip mare Necoeziv Usor I II II 1650-1850 8-17%

13. Nisip prafos Slab coeziv Mijlociu I II II 1500-1700 8-17%

14. Nisip fin (fainos) Slab coeziv Mijlociu I II II 1400-1700 8-17%

15. Nisip argilos Slab coeziv Mijlociu I I I 1500-1700 8-17%




Nr. crt.


roci dezagregate

Proprietati coezive


sapatura) (kg/m3)

Afanarea dupa


Manual Mecanizat

Cu lopata, cazma,

tarnacop, ranga



greder cu tractor

Motos-creper cu

rotor

16. Praf argilos (loess) Slab coeziv Mijlociu II II II 1600-1700 8-17%

17. Nisip cu pietris (balast nisipos) cu dim. de pana la 70mm)

Slab coeziv Mijlociu II II II 1700-1900 14-28%

18. Pietris de rau cu nisip (balast) max. 150mm

Slab coeziv Tare II II - 1750-2000 14-28%

19. Turba cu radacini de peste 30mm grosime

Slab coeziv Tare II II - 1100-1300 5-10%

20. Pamant vegetal cu radacini cu grosime de peste 30mm

Slab coeziv Tare II II II 1400-1600 14-16%

21. Argila prafoasa (lut) Coeziune mijlocie

Tare II II II 1800-2000 24-30%

22. Argila prafoasa nisipoasa (ut)

Coeziune mijlocie

Tare I I I 1800-1900 24-30%




Nr. crt.


roci dezagregate

Proprietati coezive


sapatura) (kg/m3)

Afanarea dupa


Manual Mecanizat

Cu lopata, cazma,

tarnacop, ranga



greder cu tractor

Motos-creper cu

rotor

23. Argila nisipoasa compacta cu pietris de pana la 10%

Coeziune mijlocie

Tare II II II 1800-1900 24-30%

24.

Argila prafoasa compactata cu pietris, piatra sparta, bolovani, alicarie sau moloz

Coeziune mijlocie

Tare II II - 1800-2000 24-30%

25.

Argila grasa amestecata cu piatra sparta, pietris sa alicarie pana la 10% volum

Foarte coeziv

Foarte tare III III III 1800-2000 24-30%

26.

Agila grasa compactata in stare plastica (cu umiditate W>Wp)

Foarte coeziv

Foarte tare II II - 1900-2100 24-30%




Nr. crt.


roci dezagregate

Proprietati coezive


sapatura) (kg/m3)

Afanarea dupa


Manual Mecanizat

Cu lopata, cazma,

tarnacop, ranga



greder cu tractor

Motos-creper cu

rotor

27. Argila in genere Foarte coeziv

Foarte tare II II - 1800-2000 24-30%

28. Argola in stare plastica (W>Wp)

Foarte coeziv

Foarte tare II II - 1900-2100 24-30%

29. Argila marnoasa in stare plastica (W>Wp)

Foarte coeziv

Foarte tare II II - 1850-2050 24-30%

30. Deluviu cu fractiune dominanta de nisipuri si argile nisipoase

Coeziune mijlocie

Tare II II II 1750-1900 14-28%

31. Moloz afanat Necoeziv Tare II II II 1300-1500 5-10%

32. Zgura furnal sfarmata Necoeziv Tare II II II 1400-1600 5-10%

33. De completat


Caracteristica de variatie a volumului de pamant

In timpul lucrarilor de terasamente, pamantul se poate gasi in una din urmatoarele stari fizice: naturala, afanata si compactata.


Pamantul in stare naturala (N) este pamantul asa cum se gaseste inainte de sapare si se foloseste pentru a masura volumul de pamant in sapatura (in-situ). Pamantul in stare afanata (A) este pamantul asa cum rezulta dupa sapare si incarcare. Pamantul in stare compactata (C) este pamantul asa cum rezulta dupa compactarea terenului natural sau dupa imprastierea si compactarea umpluturilor, adica dupa indesarea artificiala a acestora prin actiunea masinilor de copactat.

Nr. crt.

Tipul de pamant Stari initiale

ale pamantului Transformare in stare

N A C

1 Argila N A C

1.00 0.79 1.11

1.27 1.00 1.41

0.90 0.71 1.00

2 Pamant obisnuit N A C

1.00 0.80 1.11

1.25 1.00 1.39

0.90 0.72 1.00

3 Nisip N A C

1.00 0.89 1.05

1.12 1.00 1.18

0.95 0.85 1.00

4 Piatra sparta N A C

1.00 0.67 0.77

1.50 1.00 1.15

1.30 1.87 1.00

Tab. 1 – Factorii de transformare a volumelor de pamant dintr-o stare fizica in

alta la compactarea pamantului in straturi


Caracteristica pamanturilor de a fi sau nu coezive este foarte importanta sub aspect tehnologic deoarce in functie de ea, in principal, se stabileste solutia de executare a sapaturilor, cu sau fara sprijiniri. In cazul saparii fara sprijiniri (sapare deschisa), sau executarii umpluturilor, taluzul trebuie sa fie stabil, adica sa nu alunece sau sa se prabuseasca.


Taluzarea consta in saparea, respectiv asezarea in umplutura a pamanturilor sub un unghi cu orizontala, care sa-i asigure stabilitatea.

La pamanturile necoezive stabilitatea unui taluz este asigurata daca:

tan 𝛽 ≤tan 𝜑

𝑐𝑠

Unde: 𝛽 – unghiul cu orizontala al taluzului realizat; 𝜑 – unghiul taluzului natural (unghiul pe care il formeaza taluzul unui volum de pamant necoeziv cu orizontala la limita echilibrului, numit si unghi de frecare interna); 𝑐𝑠 – coeficient de siguranta (1,1 … 1,5).

La pamanturile coezive asigurarea stabilitatii taluzului este influnetata nu numai de "𝜑" si "𝑐𝑠", ci si de greutatea specifica aparenta a pamantului "𝛾" si inaltimea taluzului "ℎ“ si coeziunea pamantului "𝑐“.



Adancimea sapaturii

Natura terenului Pana la 3m Peste 3m

tg β = h/b tg β = h/b

Nisip, pietris 1/1.25 1/1.50

Nisip argilos 1/0.67 1/1

Argila nisipoasa 1/0.67 1/0.75

Argila 1/0.50 1/0.67

Loess 1/0.50 1/0.75

Tab. 2 - Valorile maxime ale pantei taluzului, definite prin tangenta unghiului de inclinare fata de orizontala (cf. C169/88)


Variatia la sapare a volumului de pamant caracterizeaza cresterea volumului de pamant odata cu saparea acestuia. Afanarea (infoierea) se numeste initiala, daca este imediat dupa sapare, si remanenta, daca are loc dupa trecerea unei perioade mai mari de timp (peste 1-2 ani) de la sapare, interval in care are loc o indesare naturala a pamantului. Marimea afanarii se exprima prin coeficientul (indicele, gradul) de afanare Ka, care se determina cu relatia:

𝑲𝒂 = 𝜸𝒏

𝜸𝒂

≥ 1

Unde: 𝜸𝒏 – greutatea volumica a pamantului in stare naturala;

𝜸𝒂 – greutatea volumica a pamantului in stare afanata.


Pentru a simplifica transformarea volumelor de pamant din starea afanata in starea normala, se foloseste adesea termenul coeficient de incarcare (Ki), care arata ce volum de pamant in stare normala se poate invarca intr-o anumita capacitate geometrica de cupa excavator, lada-screper, bena autobasculanta etc.

Marimea coeficinetului de incarcare se determina cu expresiile:

𝑲𝒊 = 𝜸𝒂

𝜸𝒏

≤ 1

Valoarea coeficientului de incarcare este valoarea inversa a coeficientului de afanare:

𝑲𝒊 = 𝟏

𝑲𝒂 ≤ 1



Nr. crt

Tipul de pamant Uscat Umed

Masa volumica a pamantului in stare Coef. de afanare, Ka

Coef. de incarcare, Kf Naturala (kg/m3) Afanata (kg/m3)

1 Argila uscat umed

1570 2120

1245 1600

1.26 1.33

0.79 0.75

2 Argila cu pietris uscat umed

1660 1840

1420 1540

1.17 1.19

0.85 0.84

3 Pamant obisnuit uscat umed

1690 2000

1310 1630

1.29 1.23

0.78 0.81

4 Pietris uscat umed

1730 2090

1610 1830

1.07 1.14

0.93 0.88

5 Nisip uscat umed

1730 2090

1540 1840

1.12 1.14

0.89 0.88

6 Balast uscat umed

1930 2220

1720 2020

1.12 1.10

0.89 0.91

Tab. 3 – Valorile coeficientilor de afanare si de incarcare, in functie de tipul de pamant



Gradul de indesarea caracterizeaza posibilitatea unui pamant de a mai fi indesat prin aplicarea unor incarcari suplimentare. Valoarea gradului (ID) se calculeaza cu relatia:

𝑰𝑫 = 𝒆𝒎𝒂𝒙 − 𝒆

𝒆𝒎𝒂𝒙 − 𝒆𝒎𝒊𝒏∙ 𝟏𝟎𝟎

Unde: 𝒆 – indicele porilor pamantului in stare naturala; 𝒆𝒎𝒂𝒙 – indicele porilor in stare de afanare maxima; 𝒆𝒎𝒊𝒏 – indicele porilor in stare de indesare maxima;

Starea de indesare a pamanturilor necoezive (nisipuri se poate aprecia valorile lui ID astfel: afanat (ID = 0…33%), mediu indesat (ID = 34…66%), indesat (ID = 67…100%).

Capacitatea de indesarea exprima proprietatea pamanturilor necoezive de a-si reduce volumul printr-o redistribuire (apropiere) a particulelor in detrimentul volumului de goluri, sub actiunea unor forte exterioare.

𝑪𝒊 = 𝒆𝒎𝒂𝒙 − 𝒆𝒎𝒊𝒏

𝒆𝒎𝒊𝒏

Cu cat este mai mare capacitatea de indesare, cu atat pamantul considerat poate avea variatii mai mari de volum. Pamanturile necoezive pot avea: capacitate mica de indesare (Ci ≤ 0.4), capacitate mijlocie de indesare (0.4 < Ci ≤ 0.6), capacitate mare de indesare (Ci > 0.6).


Umiditatea afecteaza greutatea pamantului ce urmeaza sa fie sapat si transportat, precum si folosirea lui in procesul de imprastiere si compactare. Gradul de umiditate (Sr) reprezinta raportul dintre volumul apei continuta in porii pamantului (Va) si volumul total al porilor (Vp) si se calculeaza cu relatia:

𝑺𝒓 = 𝜸𝒔 ∙ 𝑾

𝟏𝟎𝟎 ∙ 𝒆 ∙ 𝜸𝒘

Unde: 𝜸𝒔 – greutatea volumica a scheletului pamantului;

W – umiditatea naturala a pamantului; 𝜸𝒘 – greutatea specifica a apei;

e – indicele porilor.


Plasticitatea este o proprietate a pamanturilor coezive aflate intre anumite limite de umiditate. Ea reprezinta capacitatea pamanturilor de a se deforma sub actiunea fortelor exterioare, fara variatia volumului si fara aparitia unor discontinuitati in masa lor. Aceasta se apreciaza pe baza indicilor de plasticitate (Ip), de consistenta (Ic) si de lichiditate (IL).

𝑰𝒑 = 𝑾𝑳 − 𝑾𝑷 %

𝑰𝒄 = 𝑾𝑳−𝑾

𝑰𝑷 (%)

𝑰𝑳 = 𝑾−𝑾𝒑

𝑰𝑷 (%)

Dupa gradul de umiditate, pamanturile pot fi: uscate (0 < Sr ≤ 0.4), umede (0.4 < Sr ≤ 0.8), foarte umede (0.8 Sr ≤ 1.0).

Dupa valoarea lui Ip, pamanturile pot fi: neplastice (Ip = 0): nisip, nisip prafos; cu plasticitate redusa (Ip ≤ 10): nisipuri sau prafuri argiloase; cu plasticitate mijlocie (Ip = 11 … 20): argila nisipoasa sau prafoasa; cu plasticitate mare (Ip = 21 … 35): argila slaba; cu plasticitate foarte mare (Ip > 35): argila grasa.


Suprafata terenului pe care urmeaza sa se execute constructii trebuie pregatita in prealabil prin lucrari specifice, numite si lucrari pregatitoare; dupa caz, pot cuprinde urmatoarele procese tehnologice: - Defrisarea mecanizata a terenului; - Curatirea (dezafectarea) terenului; - Scarificarea mecanizata a terenului; - Saparea si indepartarea (decaparea, decopertarea) stratului vegetal; - Demolarea si indepartarea materialelor rezultate; - Trasarea si sablonarea lucrarilor de pamant. In mod obligatoriu se identifica, se marcheaza si se protejeaza instalatiile subterane existente pe amplasament.

2. Lucrari pregatitoare

A. Defirsarea mecanizata a terenului

Defrisarea mecanizata a terenului consta in scoaterea si indepartarea de pe amplasament a tufisurilor, arbustilor, arborilor, precum si a radacinilor, cioatelor sau alte materiale lemnoase. In cazul ramanerii lor in pamant, prin putrezire, ar produce goluri ce pot constitui surse de infiltratie a apelor sau pot favoriza tasari neuniforme cu consecinte grave asupra constructiei.

Suprafata pe care se executa defrisarea va fi mai mare decat suprafata amplasamentului constructiei, adaugandu-se pe ambele directii fasii adiacente de 4..5m. Defrisarea unei suprafete mai mari este necesara pentru a asigura atat indepartarea totala a materialului lemnos cat si pentru a favoriza accesul utilajelor la punctele de lucru.


A. Defrisarea mecanizata a terenului

Suprafata pe care se executa defrisarea va fi mai mare decat suprafata amplasamentului constructiei, adaugandu-se pe ambele directii fasii adiacente d=4..5m. Pentru executarea mecanizata a lucrarilor, suprafata de defrisat se imparte in sectoare de lucru (I, II, III, IV) a caror suprafata se dimensioneaza in functie de anotimp si de productivitatea utilajelor. (L=50-100m, l=20-50m). Deplasarea utilajelor intr-un sector se face fie longitudinal fie transversal, lasand in urma o fasie de lucru. Fasiile adiacente se suprapun, s=15-25cm.

Utilajele folosite sunt: defrisatorul ca echipament montat pe tractor, taietor de tufisuri sau boldozer. De asemenea se pot folosi si exacavatoare echipa cu draglina, in special in cazul extragerii radacinilor din pamant.

In functie de conditiile de lucru exista si alte scheme de mecanizare: in zig-zag (transversal sau longitudinal), circulara (eliptica) sau in spirala.

De asemenea, volumul de lucru poate impune folosirea mai multor utilaje (grupate in convoaie).


B. Curatarea mecanizata a terenului

In procesul tehnologic de curatire a terenului pot interveni urmatoarele activitati:

- Indepartarea crengilor, cioatelor sau radacinilor scoase, precum si a pietrelor de dimensiuni mici aflate la suprafata terenului. Acestea se strang in grupuri provizorii formate pe amplasament sau in afara acestuia cu ajutorul buldozerului, autogrederului sau echipamentului de defrisat si strans atasat la tractor.

- Saparea si indepartarea vegetatiei de balta se realizeaza dupa lucrarile de scurgere si indepartare a apelor de suprfata (epuismente). Se executa, in cele mai multe cazuri, cu excavatoare dotate cu cupa graifar, care asigura prinderea vegetatiei si descarcarea in autovehicule.

- Indepartarea deseurilor de pe amplasament este indicat a se realiza printr-o mecanizare complexa, cu buldozerul, excavatorul si autobasculanta.

Schemele tehnologice de lucru pentru curatirea terenului sunt similare cu cele folosite la defrisare.

Echipament de defrisat atasat Excavator cu cupa graifar Autogreder si scarificator


C. Afanarea terenului

In alegerea solutiei optime de afanare trebuie sa se tina seama de: categoria de teren, volumul de lucrari si metoda de sapare aleasa. Afanarea cu pluguri trase de tractor se foloseste in terenuri de categoriile I si II de dificultate, cand saparea se executa cu screpere, buldozere si gredere, pentru volume reduse de pamant. Afanarea cu scarificare este solutia cea mai des aplicata. Utilajele folosite sunt echipamente de scarificare cu dinti sau cu discuri, purtate sau tractate.

Functie de natura pamantului si de scopul tehnologic urmarit, se pot distinge urmatoarele situatii:

- Scarificarea in terenuri tari si foarte tari, se face in straturi de 20-30cm pentru reducerea rezistentei pamantului sapat cu screpere, autoscrepere, autogredere, buldozere. - Scarificarea dupa defrisare se face in scopul dezgolirii radacinilor si cioatelor mici ingropate in teren. Se introduc dintii pana la 50cm in teren si se executa doua treceri perpendiculare (longitudinal si transversal). - Scarificarea pentru desfacerea imbracamintilor vechi de drumuri. Procesul tehnologic este similar cu scarificarea terenurilor tari si foarte tari.

Autogreder si scarificator Tractor cu scarificator

Executarea sapaturilor in terenurile a caror categorie de dificultate la sapare este superioara categoriei specifice mijloacelor de care se dispune, necesita o afanare prealabila.

Afanarea sau scarificarea consta in dislocarea pamantului la suprafata terenului, pe o adancime de 10..100cm si intoarcerea sau rascolirea lui. Se poate realiza cu pluguri trase de tractoare, scarificatoare, ciocane pneumatice de abataj si explozibil.


D. Saparea si indepartarea stratului vegetal

Se deosebesc doua procedee tehnologice de sapare si indepartare a stratului vegetal:

- Saparea cu deplasarea (transportarea) stratului vegetal pentru formarea de depozite in apropierea amplasamentului. Procesul tehnologic se realizeaza cu: buldozere cand transportul pamantului se face pana la 100m; screpere tractate pentru distanta de transport de 200..500m; autoscrepere, pentru transport la 1500m; autogreder, in cazul transportului la cel mult 50m;

- Saparea stratului vegetal si strangerea lui in depozite provizorii formate pe amplasament sau langa amplasament de unde se incarca in mijloace de transport rutier si se transporta in zona unde se utilizeaza. Utilajele folosite sunt: buldozerele, autograderele sau incarcatoarele pe pneuri pentru sapare si strangere in gramezi, incarcatoarele sau excavatoarele echipate cu cupa de incarcator, cupa dreapta, pentru incarcarea in mijloace de transport (autobasculante, dumpere, remorci).

Schemele tehnologice de mecanizare se alcatuiesc in functie de pozitia sectorului de lucru in cadrul amplasamentului si de solutia de depozitare a stratului vegetal. De asemenea, acestea se pot stabili si functie de tipul si numarul utilajelor folosite la acest proces.

Buldozer

Screper

Executarea acestei activitati este necesara din considerente tehnologice, caracteristicile fizico-mecanice ale pamantului vegetal fiind improprii utilizarii lui in cazul lucrarilor de umplutura sau preluarii incarcarilor de la constructii, dar este necesara si din considerente economice, deoarece stratul vegetal reprezinta o valoare funciara si necesita reintroducerea lui in circuitul economic.


Prin trasare se intelege operatia de transpunere din planurile de executie, pe teren, a formei si dimensiunilor exacte a constructiei ce urmeaza sa se execute. Dandu-se in proiect coordonatele in plan (x,y) si de nivel (H), ale punctelor unei constructii, se cere sa se fixeze pe teren pozitia acestor punct conform proiectului. Pentru trasare este necesara stabilirea unei retele de puncte fixe, de coordonate cunoscute, materializate pe teren. Aceste retele pot fi, dupa caz: - Retea de constructii; - Retea de triangulatie geodezica sau topografica locala (retea de coordonate); - Retea de patrate sau dreptunghiuri, creata special pe teren, care se numeste retea specifica de trasare.

3. Trasarea lucrarilor de pamant

Pentru trasarea in detaliu a constructiilor sunt necesare urmatoarele piese:

- Planul general de situatie care contine caracteristicile constructiei, legarea topografica in plan si pe inaltime a constructiei, avand indicat sistemul de coordonate utilizat pentru trasare. - Planul de trasare, a axelor principale de constructie care serveste ca plan de baza pentru trasari de detaliu. Pe plan se noteaza cota zero si corespondenta sa ca valoare absoluta. - Planul fundatiilor pe care sunt indicate toate axele de trasare; in plan se indica latimea fundatiilor. - Planul fundatiilor pentru instalatii, care contin amplasamentul fundatiilor elementelor mici si izolate. - Sectiunile verticale care caracterizeaza forma constructiei, adancimea de fundare, inaltimile nivelurilor.

Trasarea pe teren a constructiilor cuprinde urmatoarele lucrari:

- Identificarea, reconstituirea si, dupa caz, rematerializarea reperelor de trasare. - Fixarea pozitiei constructiei pe amplasament prin marcarea pe teren a punctelor caracteristice si trasarea axelor principale ale constructiei. - Verificari de autocontrol prevazute in documentatia de tratare.


Excavatoarele sunt masini specializate pentru saparea pamantului, care executa si un transport la mica distanta necesar descarcarii materialului in mijloace de transport sau in depozite. Din punct de vedere al modului de alcatuire si functionare, acestea pot fi cu o cupa (cu functionare ciclica) sau cu mai multe cupe (cu functionare continua).

4. TEHNOLOGIA SAPARII CU EXCAVATOARE

Echipamentul excavatorului pentru lucrarile de sapare a pamantului pot fi:

- Cupa (lingura) dreapta; - Cupa (lingura) inversa; - Cupa draglina; - Cupa de graifar.

In functie de capacitatea cupei, excavatoarele se impart in:

- Excavatoare cu capacitate mica (<0.5mc); - Excavatoare cu capacitate mijlocie (0.5mc … 1mc); - Excavatoare cu capacitate mare (1 … 3mc). (acestea din urma fiind folosite la lucrarile de mare volum (lucrari hidrotehnice, exploatari miniere de suprafata etc.);

Dupa modul de actionare, se deosebesc doua grupe:

- Excavatoare mecanice (cu cabluri); - Excavatoare hidraulice. Dupa tipul motorului principal, se deosebesc:

- Excavatoare cu motor termic (diesel); - Excavatoare cu motor electric.

Sistemul de deplasare al excavatoarelor poate fi:

- Pe pneuri – au capacitati reduse, max. 0.7mc; - Pe senile – utile pentru terenurile dificile, neamenajate. Cele mai raspandite; - Pe cai de rulare (pe sine) – se folosesc indeosebi la realizarea infrastructurii cailor ferate; - Pasitoare - se folosesc numai cu echipamente de capacitate foarte mare (peste 3mc). Sunt utilizate foarte rar in constructiile civile si industriale.

Excavatoarele echipate cu o singura cupa efectueaza urmatoarele tipuri de lucrari: saparea in spatii largi a gropilor de fundatie, executarea rambleelor, exploatarea zacamintelor de nisip, pietris, carbune, sapaturi pentru constructii hidrotehnice.


4.1. Tehnologia saparii cu excavatoare echipate cu cupa (lingura) dreapta

1 – Mecanism de deplasare 2 – Platforma rotitoare (3600) 3 – Tractor 4 – Brat fix sau mobil 5 – Brat mobil (rotire) 6 – Cupa

Principalele componente si caracteristicile geometrice mai importante ale excavatorului echipa cu cupa dreapta sunt prezentate in figura de mai jos:

a – cota superioara a benei b – latimea benzii de circulatie c – distanta minima de siguranta h – inaltimea caii de circulatie NCA – nivel de circulatie bascula NSE – nivel de stationare excavator

Rsm – raza minima de sapare RsM – raza maxima de sapare Rd – raza de descarcare AM – latimea maxima a abatajului HMS – inaltimea maxima de sapare Hd – inaltimea de descarcare



Excavatoarul cu cupa dreapta sapa din pozitie fixa, stationand la partea inferioara a sapaturii; frontul de lucru (sapatura) se afla deasupra nivelului de stationare-deplasare a excavatorului.

Un ciclu de sapare consta din: coborarea cupei pana la baza sapaturii si infigerea dintilor cupei in pamant, taierea pamantului si umplerea cupei prin miscari simultane de impingere si rdicare a cupei, continuarea miscarii de ridicare a cupei concomitent cu miscarea de retragere a ei, rotirea si coborarea cupei, prin rotirea platformei, pana deasupra mijlocului de transport in care se descarca.



Tipuri si scheme de abataj: Dupa directia de inaintare a excavatorului, in raport cu frontul de lucru se deosebesc: abataje laterale si abataje frontale.

In abatajul lateral (Figura 1) excavatorul inainteaza paralel cu directia frontului de sapare. Se recomanda la lucrarile de sapatura cu lungime mare si pentru terenuri de categoria I si II.

In abatajul frontal (Figura 2) excavatorul inainteaza in directie normala pe frontul de lucru, axa principala a abatajului suprapunandu-se cu directia de inaintare a utilajului. E specific pamanturilor de categorie III si IV.

Figura 1 Figura 2


4.2. Tehnologia saparii cu excavatoare echipate cu cupa (lingura) inversa

1 – Mecanism de deplasare 5 – Brat 2 – Platforma rotitoare (3600) 6 – Cupa 3 – Tractor 4 – Sageata

Alcatuirea generala a excavatoarelor cu lingura inversa este similara cu cea a celor cu lingura dreapta, diferenta esentiala constand in echipamentul de lucru. Cupa este fixata articulat de brat si intoarsa pentru sapare cu sectiunea deschisa si dintii in jos.

DMO – distanta maxima de sapare la orizontala ADS – adancimea maxima de sapare Rd – inaltimea maxima de incarcare HMS – inaltimea maxima de sapare

Cupa nu are capac de descarcare; materialul rezultat prin sapare este retinut in cupa prin rotirea in plan vertical a acesteia, astfel incat sectiunea deschisa sa fie orientata in sus; descarcarea cupei se face prin rotirea acesteia in sens invers incarcarii, incat sectiunea deschisa sa fie orientata in jos. Capacitatea cupeul este diferita, similara cu a excavatorului cu cupa dreapta. Excavatoarele cu lingura inversa pot fi folosite la saparea tuturor categoriilor de pamant (I … IV).



Excavatoarul cu cupa dreapta sapa din pozitie fixa, sub nivelul la care stationeaza sau se deplaseaza. In timpul lucrului, excavatorul se afla la partea superioara a sapaturii (abatajului).

Un ciclu de sapare consta din: coborarea sagetii si impingerea cupei la o distanta cat mai mare de excavator, sageata si bratul fiind, aproximativ, in prelungire. Urmeaza infigerea dintilor cupei in pamant, continuand coborarea si rotirea bratului in jurul articulatiei cu care este prins de sageata; pamantul este taiat si introdus in cupa. Concomitent, cupa este rotita in jurul articulatiei cu care este prinsa de brat pentru a o aduce intr-o pozitie in care materialul sapat si incarcat sa nu cada. Urmeaza ridicarea cupei si rotirea platformei pentru aducerea ei deasupra depozitului. Descarcarea se face prin indepartarea bratului si rotirea cupei invers fata de incarcare. La final se roteste platforma in sens invers si se reia ciclul de sapare.



Tipuri si scheme de abataj: Dupa directia de inaintare a excavatorului, in raport cu frontul de lucru se deosebesc: abataje laterale si abataje frontale dar si abataje inguste si abataje largi

In abatajul lateral ingust (Figura 1) directia de deplasare a excavatorului este paralela cu directia frontului de lucru executat prin sapatura laterala. Este recomandata la lucrari in terenuri slabe, canale etc.

In abatajul frontal ingust saparea pamantului se realizeaza in fasii frontale, prin retragerea excavatorului. Abatajele frontale se aplica in cazul terenurilor tari si foarte tari.

Figura 1 Figura 2

In cazul abatajelor largi (Figura 2), sapatura se executa prin deplasari in zig-zag ale excavatorului.


4.3. Tehnologia saparii cu excavatoare echipate cu draglina

1 – Mecanism de deplasare 6 – Cablu de tractiune 2 – Platforma rotitoare (3600) 7 – Cablu de echilibrare 3 – Sageata 8,9 – Lanturi de sustinere 4 – Cupa 10 – Cablu de basculare a sagetii 5 – Cablu de ridicare 11 – Bloc motor

Alcatuirea nu difera de celalalte excavatoare cu o cupa, decat in ceea ce priveste echipamentul de lucru. Acesta consta dintr-o sageata articulata la platforma rotitoare si o cupa de forma speciala suspendata de cablul de ridicare. Cupa este legata si de un cablu de tractiune pentru sapare (umplere). Unghiul α a sagetii poate fi modificat

RSM – Raza de sapare Rd – Raza de descarcare Us – Adancimea de sapare Hd – Inaltimea de descarcare

Excavatorul echipat cu draglina sapa din pozitie fixa, in general sub nivelul la care se deplaseaza.

Echipamentul draglina prezinta avantajul unei lungimi mari a bratului, ceea ce permite saparea si descarcarea la raze mari de lucru.

Cand capacitatea cupei este sub 3mc, draglinele sunt folosite atat pentru lucru cu descarcarea in depozit, cat si pentru descarcare in mijloace de transport.

Draglinele cu capacitate mai mare de 3mc lucreaza de obicei cu descarcare in depozit.



Draglinele sunt utilizate la sapaturi de santuri, gropi, executarea de rablee, canale, excavatii de balast din albia raurilor, cupa lucrand sub nivelul apei. Din punct de vedere al naturii terenului domeniul de utilizare al excavatorului echipat cu draglina este mai redus, fiind limitat la categoriile I si II si la o parte din terenurile care se incadreaza in categoria III.



Procesul de sapare al excavatorului echipat cu draglina este asemanator cu cel al excavatorului cu cupa inversa, si, in consecinta, deosebim: saparea in abataj lateral si saparea in abataj frontal.

Abatajele inguste sunt concepute pentru saparea cu descare in depozite si sapare cu descarcare in autovehicule. Doua scheme de abataje inguste, lateral si frontal sunt prezentate in Figura 1 si 2.

Abatajele largi se pot obtine lucrand cu o singura draglina sau cu doua dragline, descarcarea pamantului efectuandu-se fie in autobasculante, fine in depozite. Schemele sunt similare cu cele la exc. cu cupa inversa.

Figura 1 Figura 2


4.4. Tehnologia saparii cu excavatoare echipate cu cupa graifar

1 – Mecanism de deplasare 6 – Cablu de inclinare a falcilor 2 – Platforma rotitoare (3600) 7 – Articulatie centrala 3 – Sageata 8,9 – Pargie si cablu de retinere 4 – Cupa de grafar cu doua falci 10 – Cablu de actionare sageata 5 – Cablu de ridicare 11 – Bloc motor

Echipamentul de graifar este intalnit in special la excavatoarele hidraulice pentru cupe de capacitati mici, unde cupa se inchide si se deschide hidraulic, precum si la excavatoarele mecanice, pentru cupe de capacitati mari, care sunt manevrate prin cabluri. Alcatuirea este similara cu cea a excavatoarelor echipat cu cupa inversa sau draglina.

Rs – Raza de sapare Rd – Raza de descarcare Us – Adancimea de sapare Hd – Inaltimea de descarcare

Cupa este alcatuita din doua parti articulate intre ele, prevazute la partea inferioara cu dinti. Cupa este suspendata de cablul de ridicare, iar elementele din care este alcatuita sunt prinse cu cablul de inchidere. Prin intermediul parghiilor se produce inchiderea falcilor. Pentru evitarea rasucirii cupei in aer, graifarul este dotat cu cablu de retinere ce are un dispozitiv automat de intindere.


4.4. Tehnologia saparii cu excavatoare echipate cu cupa graifar

Modul de lucru se deosebeste de al excavatoarelor prevazute cu celalalte echipamente prin faptul ca raza de sapare este constanta pentru aceeasi inclinare a sagetii si poate fi modificata doar atunci cand excavatorul nu lucreaza.

Excavatorul cu cupa graifar sapa din pozitie fixa sub nivelul de deplasare, pe aceeasi verticala sau descriind in plan o circumferinta de raza constanta. Saparea se desfasoara astfel: prin slabirea cablului de ridicare cupa reazema in cablul de tractiune si se deschide; in aceasta situatie se deruleaza simultan ambele cabluri iar cupa este lasata sa cada pe verticala si sa se infiga cu dintii in pamant; prin manevrarea concomitenta a cablurilor de ridicare si tractiune , cupa se inchide executand saparea pamantului si umplerea ei; cupa plina este ridicata cu ajutorul cablurilor de ridicare si de tractiune care tine inchisa cupa; prin rotirea excavatorului cupa este adusa deasupra locului de descarcare, operatie care se produce prin slabirea cablului de ridicare, ceea ce are drept efect deschiderea cupei ramasa agatata in cablul de tractiune.

Se utilizeaza cu bune rezultate la saparea pamanturilor in categoriile I si II in cazul pamanturilor coezive cu umiditate mare sau la saparea sub apa. Nu pot fi folosite la pamanturile de categorie III si IV.



Graifarele sunt folosite intr-o masura mai mica la saparea pamantului in spatii largi, insa sunt indicate pentru spatii restranse si inguste atat pentru sapare cat si pentru asezarea pamantului in straturi la lucrarile de umplutura. Excavatoarele cu cupa graifar executa sapaturi in abataje laterale sau frontale. Pentru a reduce efectul suprasarcinii pe care o constituie prezenta excavatorului pe marginea gropii, se urmareste ca acesta sa fie amplasat, in timpul lucrului, in dreptul unui colt. Este de asemenea important sa se sape intai conturul si apoi mijlocul sectiunii pentru a impiedica aluneacrea cupei spre centru.

Figura 2 Abataj frontal

Figura 2 Abataj lateral


5. TEHNOLOGIA DE SAPARE CU BULDOZERUL

Echipamentul de lucru este constituit dintr-o lama sustinuta de un cadru care este actionata de cilindrii hidrauluici sau de cabluri, in cazul tipurilor mai vechi. Lama dreapta perpendiculara pe directia de mers constituie echipamentul propriu-zis de buldozer, lama articulata in ax, cu posibilitatea de variere a unghiului fiecareia dintre cele doua jumatati fata de directia de mers, de la un unghi ascutit la unul obtuz, constituie echipamentul de varidozer; cand lama este orientata in plan orizontal, putandu-se modifica unghiul aceteia fata de directia de mers (pana la250), echipamentul se numeste angledozer; posibilitatea de rotire a lemei in plan vertical caracterizeaza echoipamentul de tiltdozer.

5.1. Descriere, caracteristici tehnice si domenii de utilizare

1 – Tractor pe senile 4 – Lama 2 – Cadru de impingere 5 – Cilindri hidraulici 3 –Brate de sprijin reglabile 6 – Articulatie sferica

Buldozer Varidozer

Angledozer Tiltdozer



Saparea cu buldozerul presupune infigerea lamei in pamant si apoi prin impingere, taierea unui strat de pamant a carui grosime variaza intre 10…20cm. In fata lamei se formeaza o prisma de pamant care este deplasata prin impingere la locul de depozitare sau daca pamantul trebuie imprastiat, cutitul lamei se mentine ridicat fata de suprafata solului. Distantele de transport variaza intre 50 si 200mm. Buldozerul are o utilizare complexa, fie ca utilaj independent, fie care utilaj de completare intr-o sistema de masini, la urmatoarele lucrari: saparea pamantului (din gropi de imprumut pt. executarea rambeelor, pt. executarea debleelor cu deplasarea pamantului in depozite, pe terenuri cu declivitati, pt. gropi de fundatii), nivelarea (umpluturilor in straturi uniforme si a terenurilor ondulate, curatirea si defrisarea terenurilor naturale, decaparea stratului vegetal etc.), executarea umpluturilor (generale, pentru acoperirea gropilor de fundatie si a conductelor), deplasarea pamantului (sapat si de ale utilaje, cu formarea depozitelor).

5.1. Descriere, caracteristici tehnice si domenii de utilizare



Saparea cu formarea prismei de pamant in fata lamei foloseste cca. 30% din durata totala a ciclului de lucru a buldozerului, consumand cea mai mare parte din energia necesara efectuarii unui ciclu. Pentru evitarea suprasolicitarii motorului ca si pentru sporirea productivitatii se utilizeaza urmatoarele procedee de sapare: - In panta (fig. a) creste forta de tractiune a buldozerului dar scade rezistenta la deplasare a utilajului si a prismei - In trepte cu variante de taiere, in forma de pana (fig. b), dinti de fierastrau (fig c.) si dreptunghiulara (fig. d). Rezistenta de deplasare creste progresiv pe masaura formarii primsmei de pamant in fata lamei. Reducerea rezistentei si cresterea productivitatii se obtine prin saparea in forma de pana sau dinti de fierastrau avand timpul de taiere de 60% si respectiv 70% din timpul necesare taierii dreptunghiulare.

5.2. Scheme tehnologice de lucru cu buldozerul

Figura a – Sapare in panta

Figura b – Sapare in trepte ( forma de pana)

Figura c – Sapare in trepte ( forma dinti de fierastrau) Figura d – Sapare in trepte ( forma dreptunghiulara)


6. EXECUTAREA UMPLUTURILOR DE PAMANT

Lucrarile de umpluturi cuprind urmatoarele activitati tehnologice: - Imprastierea (asternerea) in straturi uniforme a materialului rezultat din sapatura; - Udarea fiecarui strat in parte sau uscarea lui atunci cand este cazul, in vederea compactarii; - Compactarea pamantului strat cu strat. 6.1. Imprastierea pamantului In functie de dimensiunile frontului de lucru se deosebesc: imprastieri ale pamantului in spatii largi si imprastieri in spatii inguste sau restranse.

In cazul imprastierii in spatii largi, pamantul se aduce pe sectorul de lucru cu mijloace de transport, se descarca in depozite provizorii de unde se preia cu buldozere sau autogredere, care il imprastie in straturi uniforme. Imprastierea se mai poate realiza cu screpere, incarcatoare cu cupa dubla sau remorci cu descarcare la partea inferioara. Grosimea totala a umpluturii se realizeaza din mai multe straturi asezate uniform, nivelate si compactate fiecare in parte. Pentru sectoarele de lucru in care terenul este denivelat, umplutura se realizeaza in straturi orizontale discontinue a.i. profilul longitudinal al sectorului de lucru sa ajunga cat mai repede la o linie orizontala.

In categoria imprastierilor in spatii inguste se restrase intra: umpluturile pentru santuri de conducte, la fundatii de silozuri, cosuri de fum, in jurul fundatiilor izolate sau continue etc. O solutie tehnologica este folosirea excavatorului echipa cu graifar, care se deplaseaza de-a lungul marginii superioare a sapaturii, pe perimetrul ei, preia pamant din depozit si il asterne in umplutura. Imprastierea se executa manual.

Umpluturile de pamant se realizeaza la platforme pentru constructii industriale, la fundatii de silozuri, cosuri de fum, in jurul fundatiilor izolate sau continue ale constructiilor, la santuri pentru conducte, la diguri, la infrastructura cailor ferate etc.



- Pamantul se aseaza in umplutura in straturi orizontale pe toata latimea rambleului, cu grosimi de 15..100cm, corelate cu tipul constructiv al utilajului care efectueaza compactarea si categoria terenului din care provine pamantul. Grosimea stratului in care se asterne pamantul este : H0 = i·h/c (h-grosimea stratului de pamant ce poate fi compactat cu mijlocul utilizat; i-indicele de infoiere remanenta naturala a pamantului; c-indicele de compactare prevazut). - La intreruperea lucrarilor de pe o zi pe alta, se vor lua masuri care sa asigure scurgerea apelor. - Suprafetele straturilor intermediare ale umpluturilor se vor cilindra astfel incat sa nu ramana denivelari, gropi, in care sa se formeze balti sau pungi de apa. - In dreptul vailor se vor lua masuri ca sa se evite patrunderea in teren a apelor pluviale, prin colectarea lor in santuri care sa le conduca la locurile de scurgere naturala. - La punerea in opera a pamanturilor argiloase si prafoase cu umiditate mare, se recomanda sa se intercaleze la fiecare 0.8-1.0m intaltime de rambleu cate un strat filtrant de 0.2-0.3m din material granular. - Umpluturile alcatuite exclusiv din materiale granulare pietroase (blocuri, piatra sparta, balast), se vor executa cu materiale de dimensiuni descrescatoare, de jos in sus. - Pamanturile necoezive se pun in opera la partea de sus iar cele coezive, pe cat posibil, la partea de jos. - Umpluturile se realizeaza din pamanturi coezive, slab coezive si necoezive rezultate din lucrarile de sapatura. - Se pot utiliza, de asemenea, zguri, reziduuri din exploatari miniere, etc. cu conditia ca inainte de punerea in opera a acestora sa fie studiate din punct de vedere al posibilitatii de compactare. - Se interzice realizarea umpluturilor din pamanturi cu umflari si contractii mari, maluri, prafuri, argile moi cu continut organic, resturi de lemn, bulgari etc.

Este important sa se tina seama de urmatoarele reguli pentru executarea umpluturilor: - Inainte de executarea umpluturii se compacteaza pamantul natural de la baza acesteia. - Umiditatea pamantului asezat in umpluturi sa fie cat mai apropiata de cea optima; se admite o variate de ± 2%. In caz contrar, se vor lua masuri de uscare sau de umezire.



Prin incercari de laborator si de teren s-a determinat umiditatea optima de copactare (wopt), la care pamantul compactat ajunge la o greutate volumica in stare uscata maxima, cu un consum redus de energie de compactare. Umiditatea optima depinde de natura pamantului si de caracteristicile utilajelor de compactare.

Pentru umiditatea reala (w) a materialelor de umplutura se admit abateri de cel mult ±3% fata de umiditatea optima.

Cand umiditatea reala a pamantului w < wopt energia de compactare se consuma in principal pentru invingerea frecarii. In aceasta situatie este necesara udarea pamantului strat cu strat, aducand astfel umiditatea lui la valoarea umiditatii optime. Udarea se realizeaza cu stropirea fiecarui strat de pamant asternut (imprastiat) inainte de compactare: cu 1-2 ore, pamanturile prafoase si cu 24 ore, pamanturile argiloase.

Udarea pamantului in spatii largi se executa mecanizat, prin stropirea din mers cu autocisterna (5,8 mc), precum si cu cisterna tractata prevazuta cu dispozitiv de stropire.

Udarea pamantului in spatii inguste se realizeaza manual cu un furtun sau cu o stropitoare.

Daca umiditatea pamantului este w > wopt porii existenti sunt in majoritate umpluti cu apa, pamantul devenind un fluid vascos. Cand umiditatea depaseste cu putin pe cea optima, inainte de compactare se efectueaza uscarea pamantului timp de 2-3 zile prin intinderea si intoarcerea lui de 2-3 ori, iar daca depasirea umiditatii optime este mare, pamantul se trateaza cu var nestins, zgura sau stabilizatori chimici. La pamanturi necoezive influenta unui exces de umiditate este neinsemnata pentru compactare.

6.2. Udarea pamantului Marimea umiditatii pamantului in momentul compactarii are un rol important, influentand proprietati, cum sunt: capacitatea de compactare, greutatea volumica, rezistenta mecanica si lucrul mecanic de compactare necesar.



Prin activitatea de compactare se obtin urmatoarele efecte: eliminarea sau reducerea accentuata a tasarilor ulterioara a pamantului, cresterea masei volumice, marirea capacitatii portante a terenului, reducerea permeabilitatii si a sensibilitatii la umezire etc. Se foloseste expresia de compactare start cu strat, deoarece activitatea se aplica in cazul lucrarilor de umpluturi in straturi de pana la 1.0m grosime. 6.3.1. Gradul de compactare (D) Acesta este principalul indice de calitate al compactarii. Gradul de compactare de utilajul folosit, de natura si umiditatea pamantului, de grosimea stratului supus compactarii, de deformabilitatea suportului. Dipa metoda greutatii volumice relative, gradul de compactare se defineste ca fiind raportul dintre starea de indesare realizata la un moment dat si starea de indesare maxima a pamantului. Se determina cu relatia:

𝑫 = 𝜸𝒅𝒆

𝜸𝒅𝒎𝒂𝒙∙ 𝟏𝟎𝟎 (%)

Unde: 𝜸𝒅𝒆 - greutatea volumica in stare uscata; 𝜸𝒅𝒎𝒂𝒙 - greutatea volumica in stare uscata maxima, obtinuta prin diagrama Proctor. Greutatea volumica in stare uscata efectiv realizata se determina prin cantarire, prin masuratori pe cate trei probe prelevate de la suprafata, din mijlocul si din baza stratului respectiv. In laborator, compactarea se realizeaza cu ajutorul aparatului Proctor.

6.3. Compactarea pamantului Compactarea pamantului se efectueaza in scopul consolidarii terenului si cresterii stabilitatii lui. Prin compactare se reduce volumul de goluri dintre particulele solide, in care se gaseste apa si aer, rezultat o micsorare a volumului initial a pamantului.



* Metoda Proctor normal, care consta in determinarea greutatii volumice maxime (𝜸𝒅𝒎𝒂𝒙) in stare uscata si a umiditatii optime de compactare, prin trasarea unei curbe de variatie a greutatii volumice uscate (d), in raport cu umiditatea (W), la care pentru obtinerea fiecare perechi de valori (𝜸𝒅𝒎𝒂𝒙, W) s-a consumat un lucru mecanic de compactare de 600 KNm/m3. Se foloseste la pamanturile pentru drumuri, cai ferate, piste de aviatie etc. * Metoda Proctor modificat utilizeaza un lucru mecanic specific de compactare L=27000 KNm/m3. Graficul de variatie a greutatii volumice in stare uscata maxima, functie de umiditate (curba de compactare) pentru doua tipuri de pamant trasat dupa metoda proctor normal, este ilustrat in figura de mai jos (incluzand si curba de saturatie).

Pentru alegerea celui mai bun pamant pentru realizarea umpluturii se folosesc doua metode de determinare a caracteristicilor de compactare a pamanturilor si anume:

Curba de variatie a gradului de compactare, pentru doua tipuri de pamant 1) si 2) trasat dupa Proctor normal; 3) curba de saturatie 100%

Fiecare pamant are curba sa specifica de compactare. Ramura ascendenta a curbe indica o crestere a greutatii volumice uscate odata cu cresterea umiditatii care favorizeaza compactarea; Pentru valori ale umiditatii mai mari decat cele optime (care conduc la copactarea maxima), curba devine descendenta, compactarea fiind impiedicata de apa care incepe sa umple porii. Pamantul devine un fluid vascos. Umiditatea optima de compactare a principalelor tipuri de pamant este:

Tipul terenului W optim (%)

Nisipuri mari Nisipuri fine si argiloase Argile nisipoase usoare Argile nisipoase grele

Argile foarte compacte

8-10 12-15 15-17 21-28 30-35



6.3.3. Forta de compactare Compactarea se defineste ca o actiune de reorientare si apropiere intre ele a particulelor solide si consta in actionarea unor forte asupra materialului de compactat. Fortele de compactare pot fi: forta de presiune (apasare statica), forta de framantare, forta de impact, vibratii.

6.3.4. Procedee si mijloace de compactare Se caracterizeaza prin dimensiunile spatiilor in care se face umplutura si prin mijloacele utilizate. Se disting: - Compactarea umpluturilor in spatii largi in care este posibila deplasarea unor utilaje mari (L=lungimea frontului de lucru, Lu=lungimea utilajului; L>10Lu); - Compactarea umpluturilor in spatii restrase sau inguste, cand dimensiunile frontului de lucru nu permit circulatia mijloacelor de tip autovehicul, compactarea realizandu-se cu mijloace specifice; - Compactarea umpluturilor la profilul taluzului.

Principalele metode folosite la compactarea pamantului sunt urmatoarele: copactare prin rulare, compactare prin batere, compactare prin vibrare, modeto combinate (cilindrare si batere, vibrare si batere).

6.3.2. Numarul de treceri Fiecare strat elementar orizontal de pamant, se compacteaza separat si numa idupa compactarea completa a stratului respectiv se procedeaza la imprastierea pamantului pentru stratul urmator. Numarul de treceri (nt) reprezinta raportul intre lucrul mecanic de compactare necesar si lucrul mecanic realizat de utilaj la o singura trecere. Numarul de treceri depinde de tipul constructiv al utilajului (Tu), marimea parametrior constructivi ai utilajului (P), natura pamantului (NP) si umiditatea pamantului la compactare (W):

nt = f(Tu,P,Np,W)



6.3.5. Utilaje folosite Functie de dimensiunle frontului de lucru (spatii largi sau inguste) de natura terenului si de grosimea stratului elementar, in cadrul lucrarilor de compactare se pot folosi diverse utilaje cu dimensiuni, caracteristici si moduri de actionare diferite.

Cilindru compactor cu 1 rulou neted Cilindru compactor cu 2 rulouri netede Cilindru compactor cu 1 rulou striat

Compactor manual Mai compactor manual Placa vibranta compactoare Rulou compactor manual


7. EVACUAREA APELOR DIN INCINTA SAPATURILOR PRIN LUCRARI DE EPUISMENTE

Se disting doua metode de lucru pentru executarea lucrarilor de evacuare a apelor din incinta sapaturilor si anume: - Epuismente directe, constand in pomparea directa si continua a apelor din precipitatii care cad chiar in incinta sapaturii si pe taluzele acesteia, precum si a celor care se infiltreaza prin pereti sau partea inferioara a sapaturii, in asa fel ca sa se asigure o incinta uscata. - Epuismente indirecte, constand in coborarea generala temporara, a nivelului panzei freatice, sub nivelul cotei inferioare a sapaturii ce trebuie sa se realizeze, astfel incat lucrarile sa se realizeze in teren uscat. La randul lor, terasamentele indirecte se impart in drenuri care folosesc energia gravitationala si instalatii mecanice de epuisment: puturi filtrante si filtre aciculare. Alegerea metodei optime de evacuare a apelor presupune, in primul rand, cunoasterea surselor (provenientei) apelor, debitul probabil si a variatiei acestuia in timp, a coeficientului de permeabilitate a terenului “K” s.a.

Evacuarea directa a apelor din incinta sapaturii se aplica, in principal, cand afluxul apelor infiltrate nu este prea mare, iar pamantul este coeziv in granulatie mare si formeaza straturi stabile. Utilizarea pomparii directe a apelor in cazul pamanturilor cu granulatie fina, provoaca antrenarea acestor particule, periclitand stabilitatea generala a pamantului din incinta. Pentru evacuare apele se colecteaza in santuri deschise amplasate la nivelul cel mai de jos al sapaturii. De regula, santurile se executa in afara amprizei lucrarilor de baza, mai ales cand sapaturile sunt taluzate (fig. 1b). In cazul sapaturilor sprijinite, santurile de scurgerea apei se fac in incinta acestora (fig. 1a). Apele sunt dirijate prin pantele fundului santurilor spre unul sau mai multe puncte de colectare (puturi, base), de unde se evacueaza prin pompare in afara incintei. Cand executarea fundatiei dureaza un timp mai indelungat (ex. cazul celor de tip radier), pe conturul gropii de fundatie, in afara amprizei lucrarilor si sub cota de fundare, se executa santuri colectoare in care se pun rigole. Spre a evita patrunderea pamantului in rigole (prin orificiile acestora), este necesar ca in jurul lor sa se prevada un strat de pietris marunt sau nisip grauntos (fig. 1c).

7.1. Epuismente directe


FIGURA 1 – EPUISMENTE DIRECTE

a)

b)

c)

Sectiune a-a

Sectiune b-b

Sectiune c-c

1 – put colector, 2-sapatura cu maluri sprijinite, 3-sant de scurgere a apei, 4-sapaturi taluzate, 5-canal colector cu drenaj (rigola), 6-dren secundar, 7-limita fundatiei, 8-carton asfaltat, 9-fundatie.



7.1. Epuismente directe Pentru pomparea directa a apelor se folosesc pompe centrifuge absorbante-refulante, monoetajate, de joasa presiune. Debitele variaza de la 3 la 200mc/h ajungand chiar pana la 1000mc/h iar adancimea de absorbtie poate fi 6-10m.

In punctele de colectare a apelor se amenajeaza cate un put (basa), de volum suficient pentru ca sorbul pompei sa poata fi mentinut permanent sub apa; in caz contrar se produce dezamorsarea pompei. Pompa (P) de debit este amplasata la cota terenului natural pe un sasiu monoax, pe roti cu pneuri, pe un suport de tip sanie, sau pe un esafodaj din lemn. Pentru absorbtie, pompa are un sorb (S), protejat de o cutie din sita (PS), racordat la un furtun de cauciuc-armat – coloana de absorbtie (CA); pentru refulare se monteaza o conducta (CR0 metalica de diametru corespunzator, care trebuie sa conduca apa in afara zonei de alimentare a panzei freatice din incinta.

Nivelul inferior al putului trebuie sa fie sub cota sapaturii cu (a+b+c+d)cm pentru a asigura incinta sapaturii impotriva patrunderii apei. Astfel: a = 20 cm – inaltimea de siguranta necesara pentru impiedicarea colmatarii sorbului b = 25-35cm – inaltimea sorbului (S) c = 30-40cm – inaltimea de siguranta necesara functionarii pompei in regim infundat d = este spatiul de siguranta impotriva patrunderii apei in incinta sapaturii si poate avea valori de: d=30-50cm cand eventuala ridicare a apei in incinta sapaturii nu comporomite lucrarile si d=80-120cm cand ridicarea apei ar compromite lucrarile. Ex: izolatii, betoane neintarite etc.



7.1. Epuismente directe Pompele submersibile functioneaza total sau partial sub nivelul apei; in sistem de auto-amorsare debitul variind intre 25 si 500mc/h. Pentru obtinerea unor intaltimi foarte mari de refulare pot fi cuplate succesiv mai multe pompe submersibile, inaltimea maxima a unei pompe fiind intre 10 si 25m.

Proiectarea instalatiei de pompare consta in stabilirea debitului C (mc/h) colectat de put sau basa:

C= q·A Unde: A – suprafata excavatiei care se afla sub nivelul apei subterane inclusiv, sectiunea putului (basei) (mp); q – debitul specific al pamantului (mc/mph);

Debitul specific q pentru diverse pamanturi nisipoase este, dupa cum urmeaza: - Nisipuri fine q = 0.1 – 0.2 mc/mph; - Nisipuri mijlocii q = 0.2 – 0.3 mc/mph; - Nisipuri mari q = 2.0 – 3.0 mc/mph; - Stanca fisurata q = 0.2 – 0.5 mc/mph;

Pompa se alege astfel ca debitul acesteia sa fie: Q=C + S·h/t

Unde: Q – debitul pompei (mc/h); S – sectiunea putului de colectare (basei) (mp); h – adancimea utila a putului – de la nivelul superior al sorbului la nivelul santurilor colectoare care aduc apele in put (basa) (m); t – durata de functionare a pompei intre pornirea si oprirea ei (h).

Pompa submersibilia 1 – tablou electric;

2- cablu electric de alimentare; 3 – pompa submersibila;

4 – sita de admisie a apei in pompa;

5 – conducta de refulare.



7.2. Epuismente indirecte. Coborarea nivelului panzei freatice • Epuismente indirecte gravitationale (drenuri) Drenurile de adancime intercepteaza apa subterana din stratul freatic-permeabil la nivelul de separatie, cu stratul inferior-impermeabil. Drenarea apei subterane se recomanda cand stratul impermeabil este inclinat, debitul apei este relativ mic, iar coborarea panzei freatice este necesara atat in timpul executiei cat si a exploatarii constructiei.

Drenul consta dintr-un sant cu pereti verticali umplut cu material de drenare care realizeaza un filtru invers; arimea granulelor umpluturii “d” creste de sus in jos iar raportul dintre granulele a doua straturi vecine este:

𝒅𝟏

𝒅𝟐=

𝒅𝟐

𝒅𝟑= …

𝟏

𝟒 …

𝟏

𝟔

La partea inferioara a drenului se pozitioneaza o rigola de scurgere a apelor colectate de acesta. Rigola se poate executa din beton, metal sau materiale plastice. Aceasta are o panta de 1-2% iar colectarea apei se realizeaza prin orificii perforate in suprafata exterioara. La realizarea straturilor superioare rigolei, trebuie acordata atentie sporita granulatiei acestora, pentru a se asigura eficienta sistemului. Pentru ca apele de la suprafata sa nu patrunda in corpul drenului, acesta se acopera la partea superioara cu un strat de minim 50cm din argila bine compactata.

Apele colectate sunt dirijate intr-o zona de acumulare (camin, basa) si pot fi evacuate cu ajutorul pompelor absorbante-refulante sau a celor submersibile.


7. EVACUAREA APELOR DIN INCINTA SAPATURILOR PRIN LUCRARI DE EPUISMENTE 7.2. Epuismente indirecte. Coborarea nivelului panzei freatice • Epuismente indirecte mecanice Coborarea nivelului panzei freatice sub nivelul platformei ce trebuie sa se realizeze, astfel incat lucrarile de fundatii sa se desfasoare in uscat, este indicata sa se efectueze prin epuismente indirecte mecanice, cand debitele de infiltratie sunt mari si este necesar sa se evite dezavantajele epuizarii directe (antrenarea particulelor de pamant, refacerea permanenta a debitului etc.) Pentru coborarea temporara a nivelului panzei freatice se utilizeaza doua sisteme de lucru: puturi filtrate de diametru mare (pentru terenuri coezive, cu permeabilitate mare) si puturi filtrante cu diametru mic numite si filtre aciculare (terenuri necoezive cu permeabilitate mica).

• Puturi filtrante de diametru mare

Tehnologia de executie presupune urmatoarele etape:

- Se foreaza o gaura cu diametru de 40..60cm pana la stratul impermeabil , sau pana la o adancime suficient de mare sub cota de sapatura, in care se introduce o camasa metalica si se tubeaza prin batere cu soneta, prin spalare cu apa sub presiune mare sau prin folosirea utilajelor specifice pe baza de noroi de foraj cu circulatie inversa.

- In interiorul acestui tub se introduce un alt tub cu diametru de 15..30cm, care are la partea inferioara o portiune filtranta de 2-4m. Aceasta este infasurata intr-o tesatura din sarma de cupru cu ochiuri fine pentru a opri particulele fine antrenate de apa.

- Pentru evacuarea apei acumulate, in interiorul tubului filtrat se introduce sorbul unei pompe aflata la nivelul terenului sau pompe submersibile. Inainte de extragerea camasii metalice din pamant, in spatiul dintre aceasta si tubul filtrant se introduce un material granular (pietris, nisip grauntos) ce are rolul de filtru invers. Camasa metalica este ridicata pe masura ce se realizeaza filtrul invers.


7. EVACUAREA APELOR DIN INCINTA SAPATURILOR PRIN LUCRARI DE EPUISMENTE 7.2. Epuismente indirecte. Coborarea nivelului panzei freatice • Epuismente indirecte mecanice – Puturi filtrante de diametru mare

Coborarea nivelului panzei freatice prin puturi filtrante de diametru mare

PF – Put filtrant R – Racord CC – Conducta colectoare CF – Cota fundatiei NAS – Nivelul apelor subterane CTN – Cota terenului natural H – Adanacimea putului S – diferenta de cota intre nivelul maxim al panzei de apa dintre doua puturi si nivelul apei din put L – distanta dintre puturi - (1.5 .. 3)H R – raza de influenta a unui put filtrant din

care se pompeaza apa: 𝑹 = 𝟓𝟕𝟓𝒔 𝑲𝑯 K – coeficient de permeabilitate a pamantului, stabilit prin pompari de proba

Cu cat puturile sunt mai adanci, raza lor de actiune pentru un anumit tip de pamant creste si deci pot fi plasate la distante mari. Forma curbei depresionale depinde de permeabilitatea pamantului: in nisipuri si pietrisuri, curba este plata, deci au distanta dintre doua puturi (L) este mare, debitele pompate fiind si ele mari, in pamanturi prafoase L este mai mic iar debitele pompate sunt mai mici.


7. EVACUAREA APELOR DIN INCINTA SAPATURILOR PRIN LUCRARI DE EPUISMENTE 7.2. Epuismente indirecte. Coborarea nivelului panzei freatice • Epuismente indirecte mecanice – Instalatii de filtre aciculare

Instalatia de filtre aciculare este alcatuita din urmatoarele subansamble: - Filtre aciculare (organe active) cu tuburi prelungitoare, racorduri flexibile si conducta colectoare de aspiratie; - Agregat de infigere hidraulica a filtrelor aciculare; - Agregat de epuisment: pompa de vacuum, pompa de apa; - Accesorii: imbinari, flanse de capat, coturi, piese T, tronsoane flexibile etc. Filtrul aciculare are, de regula, diametrul exterior de 50-75mm si 1-2m lungime. Este format din doua tevi concentrice, una interioara cu perete plin pentru aspiratie, cealalta exterioara, pentru accesul apei din teren, perforata si infasurata intr-o plasa din sarma de cupru sau din metal plastic dur. Filtrul acicular se continua la partea superioara cu un tub de prelungire, ajungand la o lungime totala de 5-9m. Vartul filtrului numit de “spalare” sau “cap hidraulic” este prevazut cu un ventil sferic. Tubul de prelungire se racordeaza printr-un furtun flexibil la conducta colectoare ce debuseaza intr-un recipient din care aerul este extras cu o pompa de vid. Pompa creeaza un vacuum (depresiune) de 0.7-0.8 daN/cmp, pentru a mentine nivelul de apa necesar lucrului continuu.

Varful (de spalare) al filtrului acicular a) In timpul infigerii in pamant

b) In timpul absorbtiei 1 – teava de injectie a apei sub

presiune sau de absorbtie 2 – filtru acicular 3 – ventil sferic

4 – filtru natural invers


7. EVACUAREA APELOR DIN INCINTA SAPATURILOR PRIN LUCRARI DE EPUISMENTE 7.2. Epuismente indirecte. Coborarea nivelului panzei freatice • Epuismente indirecte mecanice – Instalatii de filtre aciculare

Filtrul acicular se infige in pamant proiectand, prin capul hidraulic, jeturi de apa cu presiune de 5..6 daN/mp. Ca urmare, materialul de sub varful de spalare se afaneaza iar partea fina este antrenata spre suprafata, creandu-se un filtru natural invers, cu diametrul de 15..25cm. Sub efectul jeturilor de apa, filtrul acicular patrunde prin greutatea proprie in pamant, trebuind doar sa fie ghidat de personal instruit. In pamanturile tari, infigerea se realizeaza si prin batere folosind o soneta, usoara, cu ciocan sau prin vibroinfigere. Extragerea filtrului acicular se face, de regula, hidraulic, iar in unele situatii cu cricul mecanic sau cu un alt utilaj de ridicat. Punerea in functiune a epuismentelor incepe prin pornirea pompei de vacuum pentru amorsare, dupa care se porneste pompa de apa. Apa subterana intra in filtru prin ferforatii si curge in jos spre “capul hidraulic” de unde este aspirata prin teava interioara. De aici circula prin conductele flexibile (furtunuri), conducta colectoare si ajunge la agregatul de epuisment, care inglobeaza 1-2 pompe submersibile de apa, de unde este evacuata. Filtrele vacuumate se protejeaza pe o adancime de 1-1.5m de la suprafata cu cate un dop etans de argila.

Principalele faze ale infigerii filtrului acicular in pamant 1 – jet de apa 2 – dop din argila 3 – furtun flexibil 4 – conducta colectoare


8. SPRIJINIREA MALURILOR SAPATURILOR

Stabilitatea malurilor sapaturilor de pamant se asigura in general prin realizarea unor taluze a caror inclinare fata de orizontala este mai mica de cat unghiul limita al taluzului stabil, iar in cazul terenurilor necoezive, decat unghiul taluzului natural ϕ.

Sapaturile nesprijinite cu pereti in taluz verticalse pot executa in orice fel de teren daca sunt indeplinite urmatoarele conditii: - Pamantului are umiditate naturala de 12..18% - Sapatura de fundatie ramane deschisa un timp relativ redus - Panta taluzului sapaturii nu depaseste valorile unghiului β, Se pot executa sapaturi nesprijinite si cu pereti verticali daca umiditatea naturala a pamantului este redusa, partea inferioara a sapaturii este deasupra nivelului apelor subterane, iar timpul in care sapatura ramane deschisa, este scurt. Adancimea acestor sapaturi h0 poate fi de maxim 2,5m, chiar si in cazul terenurilor foarte tari (cf. Tabel ......). Exista situatii cand malurile sapaturii se realizeaza cu pereti verticali, dar pentru asigurarea stabilitatii sunt necesare sprijiniri: - Cand in vecinatatea sapaturii exista constructii sau instalatii care nu permit realizarea taluzului cu inclinarea necesara; - Cand sapatura cu taluz este neeconomica, adancimea sapaturii este mare, iar unghiul limita al taluzului stabilit, relativ mic, astfel incat rezulta volume importante de pamant sapat care in unele cazuri (dupa o indepartare temporara) trebuie adus inapoi si compactat pentru restabilirrea nivelului initial al platformei.

In cazul excavatiilor cu adancimi mai mari de 3m, masurate de la suprafata terenului, aflate in zone urbane, proiectarea si monitorizarea acestora presupune aspecte suplimentare prezentate in cadrul normativului NP120-06. Acesta cuprinde indicatii de proiectare si executie atat pentru excavatiile taluzate cat si pentru cele verticale sprijinite.



Categoria Denumirea terenului Categ. de sapare cu

excavatorul

Adancimea sapaturii h

h < 3.0m h ≥ 3.0m

β h/b β h/b

I Terenuri usoare I 39 1/1.25 34 1/1.5

II Terenuri mijlocii I-II 56 1/0.67 45 1/1

III Terenuri tari I-III 63 1/0.5 56 1/0.67

IV Terenuri foarte tari III-IV 71 1/0.34 63 1/0.5

V Roci semidure V 84 1/0.1 76 1/0.25

VI Roci dure si foarte dure VI 90 - 90 -

𝒕𝒈𝜷 =𝒕𝒈𝝋

𝑪𝒔

Panta taluzului pentru sapaturi nesprijinite

β – unghiul cu orizontala al taluzului (umiditatea terenului fiind 12-18%). Cs – coeficient de siguranta = 1.1 … 1.5.

Tipul solului Adancimea maxima (m)

Nisipuri, pietris 0.75

Pamaturi cu coeziune medie (pamanturi obisnuite)

1.25

Pamanturi cu coeziune ridicata 2.00

Adancimea maxima a sapaturii nesprijinite



8.1. Sprijiniri simple Sprijinirile simple sunt lucrari de sustinere cu caracter temporar, utilizate pentru sprijinirea excavatiilor, atunci cand adancimea sapaturii este mai mare decat inaltimea la care pamantul s-ar mentine la verticala nesprijinit sau atunci cand realizarea unei sapaturi taluzate are fi imposibila sau neeconomica.

Elementul principal al unei sprijiniri simple este constituit de dulapi, care sunt cei care vin in contact direct cu pamantul. Ei pot fi orizontali sau verticali. In primul caz, dulapii orizontali sunt montanti dupa ce a fost realizata excavatia (pe tronsoane). Ei sunt utilizati atunci cand pamantul se poate mentine la verticala nesprijinit pe adancimea unui tronson de exavare (pamanturi cu coeziune suficienta). Dulapii verticali sunt introdusi in teren inaintea realizarii sapaturii, fiind utilizati in cazul pamanturilor necoezive. Elementele sprijinirilor simple sunt realizate de regula din lemn si/sau metal. Avantajul acestor sprijiniri este dat de simplitatea executiei si de costul relativ redus. Datorita faptului ca nu sunt etanse nu pot fi folosite sub nivelul apelor subterane decat in cazul in care se aplica metode speciale de coborare a nivelului hidrologic subteran.

8.1.1. Sprijiniri cu dulapi orizontali Sprijinirea cu dulapi orizontali este alcatuita din urmatoarele elemente (Figura 1): dulapi orizontali (dispusi fara interspatii in cazul pamanturilor necoezive si cu interspatii pentru pamanturi coezive), filate (elemente verticale de solidarizare a dulapilor, dispuse discontinuu pe inaltime, spraituri (elemente de sprijinire a filatelor, dispuse orizontal sau inclinat, fixate prin impanare. Dulapii si filatele sunt realizate din lemn iar spraiturile din lemn rotund (bile) sau elemente metalice. In cazul sapaturilor cu latime mare, peste 6m, spraiturile orizontale trebuie contravantuite prin grinzi si contrafise in plan orizontal si sprijinite pe verticala in dreptul nodurilor (cu popi) pentru a evita cedarea prin flambaj sau incovoierea sub greutate proprie (Figura 2). O alta solutie pentru sprijinirea excavatiilor de dimensiuni mari este prezentat in Figura 3 si Figura 4.


8. SPRIJINIREA MALURILOR SAPATURILOR 8.1.1. Sprijiniri cu dulapi orizontali

Figura 1 – Sprijinire cu dulapi orizontali

Figura 2 – Sprijinire cu dulapi orizontali cu spraituri contravantuite

Figura 3 – Sprijinire cu dulapi orizontali cu spraituri inclinate



Dezavantajul acestui sistem este obturarea suprafetei de lucru de catre contrafise. Pentru a impiedica alunecarea pe grinzile orizontale, precum si ridicarea acestora, contrafisele trebuie sa aiba o inclinare redusa fata de orizontala.

Figura 4 – Sistem de sustinere cu profile metalice si dulapi orizontali cu

contrafise inclinate si talpi



Figura 5 – Sprijinire cu dulapi orizontali – sprijinire

pe grinzi metalice

In unele cazuri este necesar ca spatiul ocupat de sprijiniri (in special de spraituri) sa fie cat mai redus. In acest caz se folosesc pentru sprijinire grinzi metalice care se bat in teren la distante de 1.5 – 2.0m, pe care se sprijina dulapi orizontali fixati cu pene sau cu dispozitive metalice (Figura 5). In cazul sapaturilor adanci, grinzile metalice se ancoreaza la partea superioara . Pentru adancimi de excavatie de maximul 3-4m, grinzile metalice pot fi inlocuite cu piloti de lemn la partea superioara (Figura 6).

Figura 6 – Sprijinire cu dulapi orizontali fara

spraituri, cu piloti din lemn


8. SPRIJINIREA MALURILOR SAPATURILOR 8.1.2. Sprijiniri cu dulapi verticali Sprijinirea cu dulapi verticali este alcatuita din urmatoarele elemente: dulapi verticali, filate (elemente orizontale de solidarizare a dulapilor, dispuse discontinuu pe inaltime), spraituri (elemente de sprijinire a filatelor, dispuse orizontal, fixate prin impanare. Dulapii verticali sunt introdusi in teren prin batere, treptat, pe masura avansarii sapaturii, devansand-o pe aceasta. Varful dulapilor trebuie intotdeauna sa se gaseasca la cel putin 0.30m sub nivelul sapaturii. Sistemul din figura 7 se utilizeaza in cazul unor sapaturi continue, in spatii inguste, a caror adancime nu depaseste lungimea dulapilor. Pentru spatiile largi, filatele si spraiturile se inlocuiesc cu cadre orizontale din bile sau grinzi ecarisate legate pe verticala prin popi (Figura 8). Daca dimensiunile cadrelor sunt mari, se contravantuiesc in plan orizontal (Figura 9). Figura 7 – Sprijinire cu dulapi verticali Figura 8 – Sprijinire cu dulapi verticali

cu cadre orizontale Figura 9 – Sprijinire cu dulapi verticali

Si cadre contravantuite


8. SPRIJINIREA MALURILOR SAPATURILOR 8.1.2. Sprijiniri cu dulapi verticali

Pentru excavatii de adancimi mari se utilizeaza metoda telescopica – sectiunea sapaturii se reduce treptat pentru a se asigura spatiul de batere pentru randurile succesive de dulapi (Figura 10). Daca pamantul se evacueaza manual, se amenajeaza platforme pentru depozitarea acestuia. Metoda telescopica duce la consum mare de de material lemnos si la volume de excavatie mai mari decat necesar.

Figura 10 – Sprijinire cu dulapi verticali – metoda telescopica


8. SPRIJINIREA MALURILOR SAPATURILOR 8.1.3. Sprijiniri cu elemente de inventar Sprijinirile din elemente metalice de inventar se trateaza din punct de vedere al alcatuirii si al calcului precum sprijinirile simple din lemn. Toate cele trei elemente ale unei sprijiniri simple (dulapi, filate si spraituri) se regasesc sub forma metalica, cu dimensiuni in general modulate. Spraiturile sunt telescopice, permitand adaptarea lor la diferite dimensiuni (Figura 11).

Figura 11 – Sprijinire cu elemente metalice de inventar



8.2. Ziduri de sprijin Zidurile de sprijin sunt lucrari de sustinere, in general definitive, utilizate pentru a asigura trecerea intre doua cote, atunci cand spatiul nu este suficient pentru o sapatura taluzata. Zidurile de sprijin sunt lucrari de sustinere cu caracter continuu, la care impingerea pamantului se transmite integral, pe toata suprata de contact dintre lucrare si teren. Zidurile de sprijin sunt realizate din zidarie de piatra, beton , beton armat, elemente prefabricate (tip casoaie sau gabioane).

8.2.1. Zidurile de greutate Sunt lucrari de sustinere masiva care rezista impingerii pamantului prin propria lor greutate. Zidurile de greutate din beton sunt indicate pentru inaltimi de max 3m. Pentru economie de material se adopta sectiuni in trepte sau inclinate (c,e,f). Sectiunea de mai simpla (d) este indicata pentru inaltimi mici de pana la 1.5m.

Figura 12 - Tipuri de ziduri de greutate



8.2.1. Zidurile de greutate Zidurile de greutate din zidarie de piatra nearmata sunt indicate pentru inaltimi mici. Pentru inaltimi mai mici de 1.5m se poate adopta o sectiune simpla, iar pentru inaltimi mai mari sectiuni in trepte sau cu contraforti (Figura 13). Zidurile de greutate din zidarie de piatra nearmata sunt indicate pentru inaltimi mici. Pentru inaltimi mai mici de 1.5m se poate adopta o sectiune simpla, iar pentru inaltimi mai mari sectiuni in trepte sau cu contraforti. Pentru imbunatatirea stabilitatii zidurilor de greutate se poate adopta o talpa inclinata sau un pinten (Figura 14). Tot in categoria zidurilor de greutate intra si cele realizate din gabioane (cutii din plasa de sarma umplute cu piatra (Figura 15). Ele se pot realiza cu trepte spre amonte sau spre aval.

Figura 13 – Ziduri de greutate din zidarie de piatra nearmata

Figura 14 – Imbunatatirea stabilitatii zidurilor de greutate Figura 15 – Ziduri de sprijin din gabioane



8.2.1. Zidurile de greutate Zidurile de greutate pot fi realizate si din elemente prefabricate de tip casoaie. Casoaiele sunt constructii alcatuite din dulapi sau grinzi de lemen asamblate prin stivuire, delimitand incinte patrate sau rectangulare care umplu cu piatra sparta sau pamant necoeziv (Figura 16). Prin inlocuirea elementelor de lemn cu elemente prefabricate din beton armat (Figura 17) se pot realiza ziduri de inaltimi mari, de peste 10m (Figura 18).

Figura 16 – Zid de sprijin din casoaie de lemn



8.2.1. Zidurile de greutate

Figura 17 – Casoaie din beton

Figura 18 – Ziduri de sprijin din casoaie de beton



8.2.2. Zidurile cornier Sunt lucrari de sprijin realizate din beton armat, cu structura mai zvelta, care utilizeaza pamantul aflat deasupra consolei amonte pentru preluarea impingerii, reducand astfel greutate proprie a zidului. In Figura 19 se prezinta cateva tipuri de sectiuni de zid cornier. Pentru micsorarea consumului de armatura, la inaltimi de peste 6m se recomanda utilizarea de contraforti (Figuura 19 – c,d). Pentru aceasta situatie este mai economica adoptarea unei solutii de pamant armat cu geosintetice. Stabilitatea zidurilor de sprijin poate fi imbunatatita prin prevedrea de console de descarcare (Figura 20).

Figura 19 – Ziduri de sprijin cornier

Figura 20 – Ziduri de sprijin tip cornier cu consola de descarcare



8.3. Sprijiniri mixte Sprijinirile de tip mixt formeaza pereti temporari de sustinere a unor excavatii care utilizeaza combinatiile intre diferite materiale pentru alcatuirea structurii de sustinere. Metal cu lemn, metal cu beton, beton cu metal si lemn. Dintre aceste tipuri de sprijiniri, cel mai raspandit este asa numitul “sistem berlinez”. Sistemul berlinez combina metalul cu lemnul, elementele de rezistenta verticale ffind alcatuite din profile metalice laminate (dublu T) amplasate la diferite distante (cca. 1-3m) pe conturul viitorului perete de sustinere, intre care, pe masura avansarii lucrarilor de excavare, se introduc dulapi orizontali care vor forma peretele propriu-zis de sprijinire. In Figura 21 este prezentata o sectiune orizontala printr-un astfel de perete de sprijin. Date fiind tehnologia de executie a unei astfel de sprijiniri, aceasta nu poate fi utilizata decat in terenuri care au suficienta coeziune pentru a se mentine nesprijinite pe o anumita inaltime pana la montarea dulapilor si deasupra apei subterane. In functie de adancimea excavatiei, profilele metalice pot fi introduse prin batere sau vibrare, sau pot fi introduse in gauri forate si incastrate prin betonare sub cota finala de excavare. Totodata, in functie de adancimea de excavare, peretele poate fi realizat autoportant sau sprijinit prin spraituri, respectiv ancoraje.

Figura 21 – Sprijinire de tip berlineza



8.4. Sprijiniri cu palplanse Palplansele sunt elemente prefabricate din metal, beton armat sau lemn, introduse in pamant prin batere, vibrare sau presare astfel incat sa formeze pereti continui cu rol de sustinere si etansare. Palplansele sunt prevazute cu imbinari care asigura continuitatea peretelui din punct de vedere al etansarii. Palplansele pot fi utilizate pentru lucrari definitive sau temporare. 8.4.1 Palplanse metalice Palplansele metalice au sectiunea in forma de Z, S sau U (Figura 22). Acestea pot fi combinate rezultand sectiuni compuse in functie de conditiile de stabilitate si rezistenta pe care trebuie sa le indeplineasca (Figura 23).

Figura 22 – Exemple de palplanse metalice si de tipuri de imbinari



8.4.1 Palplanse metalice Palplansele laminate la cald de tip Larssen sunt utilizate in cele mai multe cazuri, fiind foarte versatile. Gratie formei lor simetrice se pot reutiliza cu usurinta si permit o fixare facila a tirantilor, chiar si sub nivelul apei. Palplansele profilate la rece au grosimi limitate, dar latimi mari. Forma specifica este data prin pliere. Aceasta gama de produse ofera solutii foarte economice pentru lucrari de mica anvergura. Palplansele combinate de tip HZ/AZ sunt indicate lucrarilor mari, care necesita moduli de inertie si rezistenta mari (cheuri maritime, excavatii de dimensiuni foarte mari). Introducerea in teren a palplanselor metalice se realizeaza prin batere, vibrare sau presare. Presarea este indicata in zone in care vibratiile si zgomotele produse prin batere sau vibrare pot aduce prejudicii vecinatatilor. Utilizarea palplanselor in medii foarte corozive nu este indicata.

Figura 23 – Exemple de pereti de palplanse mixte



8.4.2 Palplanse din beton armat sau beton precomprimat Palplansele din beton armat sau beton precomprimat sunt utilizate, de regula, pentru lucrari definitive. Utilizarea lor pentru lucrari temporare nu este indicata din cauza recuperarii dificile datorate greutatii proprii mari. Transportul, manipularea si introducerea in teren ale palplanselor din beton armat sau precomprimat presupun masini si utilaje grele. Introducerea in teren se realizeaza prin batere sau vibrare. Palplansele din beton au sectiuni dreptunghiulare si sun prevazute cu imbinari pentru asigurarea etanseitatii (Figura 24).

Figura 24 – Exemple de palplanse din beton armat sau precomprimat si de tipuri de imbinari

8.4.3 Palplanse din lem Sunt confectionate din dulapi sau grinzi ecarisate din esente rasinoase sau din esente tari. Palplansele din lemn sunt introduse in teren prin batere. Pentru a nu se deteriora la introducerea in teren, acestea sunt protejate la capete cu platbande metalice. Utilizarea lor este limitata de lucrari temporare (sprijinirea peretilor gropii fundatiei). In functie de gradul de etansare necesare se pot adopta diferite tipuri de imbinari.



8.5 Pereti ingropati Dupa criteriul alcatuirii constructive, peretii ingropati se clasifica in: pereti din panouri si pereti din piloti forati. Dupa criteriul functiilor indeplinite de peretele ingropat in lungul aceleiasi verticale, peretii ingropati se clasifica in: pereti omogeni si pereti compusi. Peretii omogeni sunt acei pereti la care atat materialul cat si functia pe care o indeplinesc (de sustinere, de portanta sau de etansare) sunt identice in lungul aceleiasi verticale. Peretii compusi sunt acei pereti la care functiile de rezistenta, portanta si de etansare se separa pe verticala.

8.5.1 Pereti ingropati din panouri a) Peretii mulati sunt realizati prin turnarea in teren a betonului dupa ce in prealabil a fost realizata prin forare, sub protectia noroiului bentonitic, o trasee de dimensiuni stabilite prin proiectare. In Figura 25 este prezentata o sectiune printr-un astfel de perete. Panourile sunt armate cu carcase de armatura iar legatura dintre panouri trebuie tratata astfel incat sa asigure continuitatea peretelui din punct de vedere al rezistentei si etansarii.

Figura 25 – Perete din panouri



8.5.1 Pereti ingropati din panouri b) Pereti din elemente prefabricate Peretii ingropati din panouri prefabricate sunt realizati prin lansarea in transeea excavata a unor elemente prefabricate prevazute cu margini profilate care sa asigure imbinarea intre acestea. In Figura 26 sunt prezentate 2 exemple de realizare a peretilor din elemente prefabricate.

Figura 26 – Perete din panouri prefabricate



8.5.1 Pereti ingropati din panouri b) Pereti din elemente prefabricate Legatura ferma dintre perete si teren, precum si etansarea peretelui sunt asigurate prin intarirea noroiului de foraj autointaritor care este utilizat in astfel de cazuri (noroi bentonitic in care se introduce si o cantitate de ciment si un aditiv intarzietor de priza). Reteta noroiului autointaritor se determina prin incercari si trebuie sa corespunda cerintelor specifice ale lucrarii, printre care: - Densitatea, vascozitatea si celalalte caracteristici ale noroiului se aleg astfel incat sa permita excavarea panoului in timpul prevazut pentru aceasta operatie (o alternativa o reprezinta excavarea cu noroi obisnuit, urmata de substituirea acestuia cu noroi intaritor); - Aditivul trebuie sa asigure declansarea prizei dupa introducerea prefabricatelor in trasee; - Cresterea rezistentei in timp trebuie sa fie suficient de rapida astfel incat, la realizarea excavatiei protejata de perete, mortarul sa asigure legatura dintre prefabricate si teren.



8.5.2 Pereti ingropati din piloti forati In functie de conditiile de rezistenta si etansare pe care trebuie sa le indeplineasca peretele, pilotii pot fi dispusi cu distante intre ei, joantivi sau secanti. Peretii realizati din piloti se impun, de regula, atunci cand stabilitatea transeelor necesare pentru panouri nu este asigurata (ex. atunci cand in vecinatatea peretelui se gasesc fundatiile unor constructii cu incarcari mari) sau daca in cuprinsul stratificatiei se intalnesc maluri sau nisipuri antrenate de curentul de apa. In astfel de situatii se recurge la piloti forati cu tubaj recuperabil. In Figura 27 sunt prezentate cateva tipuri de pereti ingropati din piloti, diferentiate dupa modul de dispunere, material si de armarea pilotilor. In cazul pilotilor secanti, se poate recurge la armarea tuturor pilotilor, daca peretele este supus la incarcari mari care impun o rezistenta ridicata a acestuia, sau la armarea numai a pilotilor secundari, daca este importanta indeplinirea conditiei de etansare si peretele nu este supus la solicitari importante. In functie de conitiile pe care trebuie sa le indeplineasca peretele, pilotii nearmati (primari) pot fi realizati din material cu slabe rezistente care asigura numai conditia de etansare (amestec de noroi bentonitic cu ciment la care se poate adauga si nisip, cu rezistenta la compresiune de 1-2 N/mm2) sau din beton simplu.

Figura 27 – Pereti din piloti forati



8.6. Pereti de sustinere a excavatiilor – sisteme de sprijinire Dupa criteriul modului de preluare a solicitarilor la care sunt supusi, peretii de sustinere pentru excavatii se clasifica in: pereti de sustinere in consola si pereti de sustinere rezemati. Din punct de vedere al sistemului de rezemare a peretilor de sustinere se identifica trei principale solutii: - Cu spraituri: elemente metalice, ce preiau impingerea pamantului dar care sunt eliminate pe masura avansarii constructiei. Principalul dezavantaj consta in aglomerarea excavatiei; - Cu ancoraje: se poate realiza cu tiranti pasivi sau cu tiranti forati injectati sau pretensionati. Se folosesc doar in cazul terenurilor tari in vecinatatea carora nu se afla cladiri.

8.6.1. Pereti de sustinere in consola Stabilitatea unui perete de sustinere in consola pe parcursul lucrarilor de excavare este asigurata prin incastrarea acestuia in teren. Etapele de executia a unui perete de sustinere in consola sunt prezentate in Figura 28.

Figura 28 – Etapele de executie a unui perete de sustinere in consola



8.6.2. Pereti de sustinere rezemati Rezemarea peretelui de sustinere pe masura realizarii excavatiei reprezinta o alternativa care permite reducerea adancimii de incastrare a peretelui, precum si limitarea deplasarilor orizontale ale peretelui, comparativ cu solutia peretelui in consola. Etapele de executie sunt prezentate in Figura 29. Pe masura avansarii lucrarilor de excavare sunt amplasate sistemele de rezemare la cotele si la intervalele rezultate in urma calculelor de proiectare .

Figura 29 – Etapele de executie a unui perete de sustinere rezemat



8.6.2. Pereti de sustinere rezemati O varianta de rezemare a peretilor de sustinere prin insasi structura ingropata realizata sub protectia acestora o reprezinta procedeul de “sus in jos” sau top-down, cunoscut si sub numele de “metoda milaneza”. Structura subterana este realizata de sus in jos, pe masura avansarii lucrarilor de excavare, iar planseele acesteia devin pe rand rezemari ale peretelui de sustinere. Incarcarile verticale sunt preluate de stalpi si transmise unor barete sau piloti executati in prealabil. Procedeul permite realizarea, simultan cu subsolurile, a unor numar de niveluri din suprastructura constructiei. Executia lucrarilor este insa mai complexa si mai anevoioasa; spatiile de lucru sunt reduse – saparea terenului are loc sub fiecare planseu pe o inaltime egala cu cea a viitorului nivel; trebuie asigurate goluri pentru evacuarea pamantului sapat; sunt necesare utilaje cu gabarit redus.

Figura 30 – Etapele de executie in procedeul de sus in jos (top-down)



8.7 Pereti de sustinere realizati prin tehnologia “jet-grounting” O posibilitate de realizare a unor pereti de sustinere a excavatiilor o reprezinta injectarea unui mortar de ciment in teren prin tehnologia “jet-grounting”. Mortarul de ciment este injectat cu o presiune foarte mare care determina restructurarea pamantului si amestecul acestuia cu cimentul. Injectarea are lor radial, printr-o tija speciala, in jurul unui foraj, care constituie axa unei coloane de pamant amestecat cu mortar de ciment. Dispunerea secanta sau tangenta a acestor coloane permite realizarea unor ecrante de sustinere. Utilizarea acestei tehnice ramane totusi relativ restransa (cost foarte ridicat), fiind folosita mai ales in cazuri unor lucrari speciale (realizarea unor lucrari de subzidire, de exemplu).

Figura 31 –Principiul de realizare a unor pereti prin tehnica “jet grounting”

01 tehnologii speciale - curs 1 [lucrari de terasamente]

Documents