Поперечные ходы при разработке грунта. Справочная энциклопедия дорожника (том I) Строительство и реконструкция автомобильных дорог. Под ред. Васильева А.П - файл n1.doc. Производство земляных работ грейдерами
Общие положения. Строительство земляного полотна автомобильных дорог в горной местности осложняется, как правило, тем, что в местах проложения трассы существуют крутые склоны с интенсивным проявлением экзогенных процессов (оползни, обвалы, вывалы, осыпи) на определенном участке малой протяженности В связи с эти рекомендуется при составлении проекта производства работ (ППР) учитывать инженерно-геологические особенности участка или группы участков, которые различаются по указанным признакам. Рекомендуется назначать технологию производства работ по сооружению земляного полотна, учитывая особенности конструкции насыпи или выемки, региона строительства в целом, строение склона (косогора) и свойства слагаемых пород.
В ППР необходимо предусмотреть комплекс технологических мероприятий, обеспечивающих устойчивость природных склонов и откосов выемок в процессе строительства и последующей эксплуатации дороги.
При разработке ППР, выборе технологии, машин и метода буровзрывных работ учитывают наличие трещин в разрабатываемом массиве и характер слоистости осадочных пород.
Наличие трещин в скальных изверженных породах снижает устойчивость склонов и откосов выемок. Падение трещин под углом более 35° в сторону дороги способствует возникновению оползней, обвалов, вывалов уже в процессе производства работ. Безопасным является падение трещин в сторону массива.
Слоистость приводит к ослаблению массива в склонах и откосах, особенно при их подрезке или подработке.
С увеличением угла встречи простирания слоистости с продольной осью дороги устойчивость откосов и склонов резко возрастает. Наиболее устойчивое положение угла встречи напластования по отношению к оси дороги будет 90°. При совпадении азимута простирания слоистости с направлением оси дороги подрезаемые или подрабатываемые склоны и откосы выемок разрушаются только по плоскостям напластования.
При строительстве дорог в горных условиях основные трудности связаны с разработкой скальных пород, сокращением фронта работ, ограниченной транспортной доступностью рабочей зоны, перемещением, разравниванием, уплотнением крупнообломочных грунтов, отделочными работами.
При недоступности рабочей зоны для непосредственной работы машин первый этап строительства должен включать прокладку пионерной дороги по проектируемой трассе. Если прокладка пионерной дороги по запроектированной трассе невозможна, ее устраивают в максимальном приближении к ней с подходами к зоне работ отдельных сооружений. В этом случае по самой трассе прокладывается пешеходная тропа.
Рыхление и разработка скальных пород, относящихся по трудности разработки к V группе и выше, выполняется взрывным методом. Взрывной метод рекомендуется использовать также для образования глубоких выемок массовыми взрывами на выброс или целенаправленными взрывами для сооружения насыпей в труднодоступных местах горного рельефа.
На всех этапах производства работ должны постоянно приниматься меры на откосах и склонах для предупреждения геодинамических явлений (оползни, осыпи, лавины и т. п.), которые могут представлять опасность для работающих людей, техники, сооружений. В этих целях до начала работ, а также в процессе разработки горных склонов должно быть организовано постоянное наблюдение за устойчивостью как отдельных скальных обломков, так и всего склона с верховой стороны. В случае обнаружения признаков неустойчивости должны быть немедленно приняты меры безопасности, например, подрывание и удаление нависающих каменных глыб. При наличии действующих оползней, интенсивных обвалов, крупных вывалов буровзрывные работы выполняются только для рыхления мелкошпуровыми зарядами.
Работы по сооружению земляного полотна на косогорах, устойчивых и оползневых склонах включают: подготовительный комплекс, связанный с разбивочными работами, снятием растительного грунта; устройство построечного водоотвода, стоянок для размещения техники, специальных противооползневых сооружений; основные работы по сооружению земляного полотна, располагаемого на различных элементах склонового рельефа или в его среде и комплекс противооползневых мероприятий.
Следует иметь в виду, что выбор технологии связан также с необходимостью разработки делювиальных, скальных или полускальных пород, а также их использования в виде крупнообломочных грунтов для отсыпки насыпей. Последнее зависит от прохождения трассы в условиях сильнопересеченной местности.
Сооружение насыпей и выемок. Сооружение земляного полотна в горной местности включает устройство следующих конструкций в зависимости от условий проложения трассы в конкретном регионе и районе горной местности, их гипсометрических, геоморфологических и инженерно-геологических особенностей: земляное полотно в полке, полунасыпь-полувыемка, выемка в скальном массиве, насыпь из скальных или крупнообломочных грунтов.
Выбор технологии разработки выемок и сооружения насыпей определяется конструктивными особенностями земляного полотна, категорией скальных пород по трудности их разработки, источниками получения скального или крупнообломочного грунта для земляного полотна насыпей.
Сооружение земляного полотна в полках на прижимных участках с крутизной склона более 1:3 в скальных породах выполняют путем взрывания с последующей экскавацией взорванной массы, ее транспортировкой на участки насыпи. При наличии на склонах делювиальных отложений земляное полотно в полке разрабатывают путем первоначальной подрезки склона мощными бульдозерами класса 250-300 тс с последующей доработкой экскаваторами и транспортировкой крупнообломочных грунтов автосамосвалами.
Сооружение насыпей и выемок на косогорах крутизной 1:3 и более выполняется методом последовательного нарезания полок для выемок или полувыемок или уступов в основании насыпи. Нарезание уступов (полок) выполняется, как правило, начиная с верхнего яруса. При обеспеченной устойчивости откоса и необходимости создания проезда для ведения буровых работ первая полка вырабатывается на уровне нижней бровки выемки (полки).
Разработку выемок в скальных породах ведут сразу с небольшим перебором во избежание последующей трудной и дорогостоящей работы по снятию недовыбранного тонкого слоя скальных грунтов. Выравнивают земляное полотно до проектных отметок мелким рваным камнем и щебнем.
Разработку выемок в делювиальных грунтах, размягчаемых и сильно выветрелых разборных, трещиноватых породах рекомендуется выполнять по схеме «скользящей полки», когда после осуществления пионерной траншеи-забоя, необходимой для размещения и безопасной работы экскаватора, к нему сверху вниз грунт разрабатывается и перемещается мощными бульдозерами класса 250-300 тс. При помощи экскаватора происходит последующая доработка грунта и его погрузка в транспортные средства с перемещением на участки сооружения насыпей.
Для образования ровных поверхностей откосов при устройстве выемок и полувыемок в благоприятных инженерно-геологических условиях (слабая трещиностойкость пород, раздельность на прямоугольные отдельности с вертикальным направлением плоскостей раздела, способность пород к хрупкому сколу и т. п.) применяют контурное взрывание.
Выбор метода и параметров рыхления скального и крупнообломочного грунта следует осуществлять в соответствии с группой грунта по трудности разработки, с областью и условиями его применения. При превышении расчетного количества негабаритов в разрыхленном грунте и их максимального размера необходимо вносить соответствующие изменения в схему и параметры рыхления.
До выполнения буровзрывных работ производят снятие и удаление растительного покрова, плодородного слоя почвы и вскрышных пород. При мощности вскрышных пород не более 1/3 глубины выработки рыхление скального грунта допускается производить без их удаления.
Буровзрывные работы и погрузку рыхленой скальной породы экскаваторами можно вести параллельно. При этом первые работы должны выполняться с опережением. Если для рыхления в выемках или уступах глубиной до 5 м применяют метод шпуровых зарядов, буровзрывные работы следует выполнять с опережением, обеспечивающим не менее чем сменный запас взорванной породы. При этом должно быть выдержано минимальное расстояние опережения в соответствии с Едиными правилами безопасности при взрывных работах (М.: Недра, 1985).
Перед началом работы экскаватора негабариты, расположенные в верхнем слое взорванного грунта, дробятся дополнительными взрывами. В процессе разработки выемки негабариты отваливают в сторону и затем также дробят взрывами, перемещая взорванную породу бульдозером к экскаваторному забою.
При разработке полувыемок на скальных косогорах сначала устраивают полку для рабочего проезда шириной 3,5 м, обеспечивающую возможность прохода основных машин (буровых станков, экскаваторов, бульдозеров, автомобилей-самосвалов и др.). Затем полку уширяют, доводя земляное полотно до проектного очертания.
При разработке выемок рыхление скальных пород до требуемых размеров частиц должно обеспечиваться надлежащей технологией буровзрывных работ и исходить из требуемых условий уплотнения, предусмотренных СНиП 2.05.02-85. Дробление крупных негабаритных обломков осуществляется накладными зарядами. Этот метод применяют при ограниченной производительности компрессоров или при отсутствии бурильных молотков и незначительном количестве негабарита. Оставшиеся на откосах и основной площадке выемки выступы скального грунта также дробятся.
При взрывных методах разработки и рыхления недоборы по основанию выемок не допускаются. Недоборы по поверхности откосов не должны превышать 0,2 м при условии обеспечения их устойчивости. Величина переборов после окончательной зачистки дна и откосов выемок не должна быть больше значений, указанных в табл. 1.
При доработке выемок в скальных грунтах после взрывов на выброс следует соблюдать следующий порядок работ:
дробление расположенных на поверхности негабаритов, образовавшихся при взрыве траншеи;
разравнивание навалов разрыхленного грунта бульдозером;
удаление экскаватором взорванного грунта с откосов (оборка откосов);
снятие независающих камней и козырьков экскаватором и мелкими взрывами;
доработка выемки до проектного очертания взрывами; выравнивание основной площадки.
Таблица 1
Примечание. При буровых работах под водой и на морских акваториях и рейдах размеры переборов устанавливаются проектом организации строительства.
При ярусной разработке выемок каждый ярус должен быть доработан до проектного контура и очищен до начала работ на следующем ярусе.
При сооружении насыпей из крупнообломочных грунтов, являющихся продуктом рыхления или выветривания скальных пород, максимальный размер частиц глыбовой фракции должен назначаться в зависимости от толщины уплотняемого слоя, типа и технических параметров уплотняющих средств и физико-механических характеристик грунта, но не должен превышать 2/3 толщины уплотняемого слоя.
Негабаритные обломки, размеры которых не удовлетворяют указанным требованиям, допускается укладывать в боковых (откосных) частях и в нижнем слое насыпи в один ряд таким образом, чтобы они не попадали в рабочий слой насыпи.
При укладке в основание насыпи негабаритных обломков для исключения неравномерных осадок вследствие просыпания мелкозернистого заполнителя из вышележащих слоев в нижележащие следует устраивать прерывающие прослойки из щебенистых (галечниковых), песчаных или глинистых грунтов.
Отсыпку насыпи из крупнообломочных грунтов производят бульдозером способом «от себя» таким образом, чтобы наиболее крупные обломки располагались в нижних частях насыпи. Наиболее рационально применение бульдозера с универсальным отвалом, который позволяет в процессе распределения производить отбраковку негабаритов с последующей укладкой их в боковую часть насыпи.
Различают две схемы распределения крупнообломочного грунта: продольную и диагональную. В зависимости от способа отсыпки грунта продольная и диагональная схемы распределения могут быть односторонней или двухсторонней.
При осевой отсыпке применяется двухсторонняя схема распределения, при боковой отсыпке — односторонняя.
Рационально для отбраковки негабаритов применять специально оборудованные отвалы со смешанным сортировальным устройством по типу рыхлителя.
Перед уплотнением боковые части насыпи, включая откосы, выполненные из негабарита, выравнивают грунтом более мелких фракций. При устройстве земляного полотна на косогорах с крутизной более 1:3 выравнивание целесообразно устраивать из грунтов с песчаным заполнителем по способу расклинцовки.
Разработку крупнообломочных грунтов после взрывных работ целесообразно производить экскаватором с вместимостью ковша 0,65-1 м 3 с погрузкой в транспортные средства. При необходимости окучивания грунта отвала негабаритов на горизонтальных поверхностях и склонах крутизной до 1:3 применяют бульдозеры.
При слоистом залегании легковыветривающихся размягчаемых пород, перемежающихся со слоями глинистых грунтов, разработку ведут на всю толщину забоя с учетом того, чтобы в разрабатываемых грунтах содержалось 30-40 % (по массе) глинистого мелкозема. В противном случае разработку ведут отдельными слоями.
Укладка и уплотнение крупнообломочных грунтов. Крупнообломочные грунты каркасной и несовершенно-каркасной структуры из прочных водостойких пород следует уплотнять, как правило, вибрационным способом. Крупнообломочные грунты, содержащие более 30 % глинистого заполнителя, уплотняют при влажности, не превышающей допустимых значений для тяжелых супесей и легких суглинков, а при содержании глинистого заполнителя менее 30 % — при влажности, не превышающей допустимых значений для легких и пылеватых супесей.
Уплотнение крупнообломочных грунтов, прочность которых составляет менее 5,0 МПа (50 кг/см 2), следует осуществлять в два этапа: на первом — решетчатыми катками; на втором — катками на пневматических шинах массой не менее 25-30 т. При использовании размягчаемых крупнообломочных грунтов работы должны производиться в сухую погоду с минимальными разрывами во времени между отдельными технологическими операциями.
Способы и технические средства уплотнения легко выветривающихся неводостойких крупнообломочных грунтов назначают из условия обеспечения разрушения агрегатов до заполнения пор мелкоземом. Для повышения эффективности разрушения агрегатов производят их периодическое увлажнение.
Хорошие результаты дает технологическая схема уплотнения в два этапа: на первом (непосредственно после разравнивания и увлажнения) — решетчатыми катками, которые осуществляют дополнительное дробление грунта, на втором — тяжелыми катками на пневматических шинах. Требуемая степень уплотнения грунтов достигается после 10-12 проходов по одному следу катков на пневматических шинах массой 25-30 т. Для крупнообломочных грунтов малой прочности эффективно уплотнение трамбованием.
При невозможности обеспечения разрушения агрегатов неводостойких пород следует предусматривать их защиту в насыпи от воздействия погодно-климатических факторов. При устройстве защитных слоев из глинистых или суглинистых грунтов последние досыпаются на заданную толщину послойно вровень со слоем обломочного грунта и уплотняются совместно с ним.
При устройстве защитного слоя толщиной 15-20 см из грунтов, укрепленных органическими вяжущими, грунт предварительно смешивается с вяжущими материалами в стационарных или передвижных установках и вывозится автомобилями-самосвалами к месту укладки. Для распределения смеси на поверхности откосов рекомендуются бульдозеры или экскаваторы-планировщики. В качестве уплотняющих средств могут быть применены площадочные вибраторы или виброрейки, перемещаемые по откосу сверху-вниз или снизу-вверх.
Контроль качества работ при сооружении земляного полотна на косогорах, устойчивых и оползневых склонах помимо общих требований, предусмотренных СНиП 3.06.03-85, включает: контроль за восстановлением, закреплением и разбивкой земляного полотна на отмеченных элементах рельефа; контроль качества нарезки уступов (с соблюдением проектных геометрических параметров), за соблюдением технологии разработки косогоров и склонов при устройстве земляного полотна в полке и последовательностью комплекса противооползневых мероприятий (водоотвода, дренажных и удерживающих конструкций).
Организация работ по строительству автомобильных дорог при наличии оползней включает два самостоятельных вопроса: сооружение земляного полотна и строительство комплекса противооползневых конструкций, установленных проектом. Последовательность этих работ определяется конкретными условиями территории, расположением земляного полотна, составом и типами противооползневых конструкций и должна быть оговорена в проектной и расчетной документации. В практике встречается несколько вариантов организации последовательности выполнения земляных работ и устройства противооползневых конструкций: строительство комплекса противооползневых конструкций до сооружения земляного полотна; выполнение противооползневых конструкций в процессе его сооружения; строительство противооползневых конструкций после возведения насыпей или разработки выемок.
Как правило, первая схема наиболее целесообразна при строительстве дороги на оползневых склонах, когда сооружение земляного полотна возможно только под непосредственной защитой поддерживающих сооружений или после проведения мероприятий по регулированию поверхностного и подземного стока. Вторая схема применяется при расположении земляного полотна в глубоких выемках и высоких насыпях. Например, по мере разработки каждого яруса выемки осуществляют укрепление откосов и сооружение дренажных конструкций. Третья схема используется во многих случаях при строительстве дорог в горных условиях, когда в частности после устройства земляного полотна в полке сооружают верховые подпорные стенки или анкерные конструкции.
Безусловно, многообразие сложных условий строительства автомобильных дорог в оползневых или потенциально оползневых районах требует творческого применения указанных схем с последующей разработкой до конкретных технологических и организационных решений в проектах производства работ. В данном разделе рассматриваются только общие вопросы организации строительства в оползневых районах и не освещается специфика строительства конкретных видов противооползневых конструкций, которая отражена в других главах.
Помимо особенностей, связанных с последовательностью выполнения земляных работ и строительства противооползневых конструкций, необходимо отметить, что технология производства земляных работ во многом зависит от принципов проектирования (по отношению к рельефу) автомобильных дорог. Различают следующие виды индивидуальных технологических схем организации производства земляных работ: разработку глубоких выемок и сооружение высоких насыпей; сооружение насыпей на склонах с пересечением оползневых участков; устройство земляного полотна в полках. Одним из наиболее сложных случаев производства работ является их проведение на аварийных объектах, когда оползнями разрушены участки эксплуатируемых дорог.
Установленный неоднократными обследованиями факт нарушения устойчивости естественных склонов и откосов земляного полотна в процессе строительства автомобильных дорог в различных регионах нашей страны убедительно показывает, что влияние технологических факторов может иметь существенное, а в некоторых случаях превалирующее значение.
К технологическим факторам в данном случае относятся: способ и время разработки выемок или сооружения насыпей, способ и время строительства противооползневых конструкций. Указанные факторы можно объединить в общую технологическую систему строительства индивидуальных конструкций земляного полотна, которая будет оказывать при ее реализации те или иные воздействия на устойчивость откосов земляного полотна и прилегающих к нему склонов, особенно оползневых.
Анализ строительства автомобильных дорог в оползневых районах показал, что воздействие технологической системы на устойчивость склонов и откосов проявляется в следующем.
Неудачно выбранное направление ведения работ при разработке глубоких выемок может привести к развитию в откосах оползней. Степень интенсивности производства земляных работ влияет на параметры устойчивости откосов в процессе строительства. Так при коротком фронте ведения работ и высокой скорости разработки выемки в откосах (при рабочей глубине разработки) не успевают возникать деформации, приводящие к оползням, что позволяет придавать откосам рабочих ярусов более крутые углы. Сооружение же высоких насыпей и насыпей на склонах (в том числе и на оползневых) напротив требует более медленного режима отсыпки грунта, обусловленного необходимостью тщательного уплотнения грунта, а также постепенной передачей нагрузки от веса насыпи на склоновое основание, что обеспечивает его устойчивость и дальнейшую стабильность.
Существенное влияние на развитие оползней в склонах и откосах оказывают порядок и сроки выполнения их проектной конфигурации. Наиболее распространенная ошибка в этом плане связана с устройством берм, ярусов, дренажных конструкций и укрепительных работ на откосах не в процессе разработки выемок и сооружения насыпей, а после их завершения. Особое значение имеет технологическая последовательность сооружения насыпей на склонах. В проектах производства работ должен быть заложен такой принцип ведения работ, который бы гарантировал устойчивость наклонного основания при сооружении земляного полотна. В частности, например, во многих случаях устойчивость насыпей на склонах была нарушена из-за неправильного способа производства работ: вместо последовательного сооружения насыпи с низовой стороны склона работы выполнялись с верховой стороны, что приводило к развитию неуплотненных зон в откосных частях, перенапряжению склонового основания, развитию оползней как в склонах, так и в откосах насыпей.
Весьма важное значение приобретают технологические факторы при ведении земляных работ на оползневых склонах или в их среде. Правильная расстановка землеройно-транспортной техники, определение необходимого темпа, выдерживание требуемой глубины разработки или крутизны откоса обеспечивают не только возможность выполнения проектных решений, но и их дальнейшую надежность при эксплуатации участка дороги, а также степень сохранности в стабильном состоянии самого оползневого склона.
Фундамент здания передает воспринимаемую им нагрузку на плоскость основания. Несущему грунту необходимо выдерживать эту нагрузку без разрушения. Для оснований обычно используют два вида грунта: с высокой связностью (глина, ил) и сыпучий (песок, гравий). Более редко применяют скальные грунты, обеспечивающие высокую несущую способность, встречаются грунты с низкой несущей способностью, такие, как торф, обратная засыпка, макропористый лесс. Среди связных и сыпучих грунтов существуют и переходные виды.
Прежде чем рассчитать основание, необходимо изучить основные свойства грунта. Лучше всего провести экспертизу участка, на основании которой рассчитать глубину заложения фундамента. Можно, правда, получить достаточную информацию на основании пробы грунта из одного шурфа. Наиболее часто встречающаяся ошибка при сооружении фундаментов - вариант, когда часть его приходится на плотный грунт, а другая - на сыпучий. Как правило, это случается при строительстве дома на склоне, в выемке или на насыпи. В этом случае на сыпучем грунте фундамент проседает больше, чем на плотном, и возникает разность просадок (рис. 25). Под воздействием этой разности появляются трещины в стенах, при больших просадках может возникнуть опасность потери устойчивости всей конструкции. Правильное решение состоит в выемке грунта ступеньками шириной 0,5 м для устройства основания на склоне, чтобы сооружение не попало в зону насыпи, оставаясь на плотном грунте. Для исправления ошибки поступают таким же образом, но теперь уже с более высокими затратами средств. Просадки можно приостановить только тогда, когда подошва сооружения полностью попадет на плотный грунт.
Скреперы обычно используют на мягких и плотных грунтах, в районах с непродолжительным зимним периодом. Скреперы широко применяют на земляных работах: снятие растительного слоя и перемещение его в кавальеры; выполнение вскрышных работ в карьерах нерудных строительных материалов; возведение насыпей и выемок различного назначения; выполнение планировочных работ со срезкой возвышенных мест и укладкой грунта в низкие места; устройство оросительных каналов, водоемов и прудов.Лучшее наполнение ковша грунтом происходит при движении скрепера под уклон 5...12°. При разработке связных грунтов целесообразно применять в процессе набора грунта трактор-толкач. При этом увеличивается наполнение ковша и сокращается продолжительность набора.
Длина пути набора грунта зависит от характера разрабатываемого грунта, типоразмера скрепера и принятой схемы работы.
Режут грунт и заполняют ковш только при прямолинейном движении тягача и скрепера, Для сокращения времени набора грунта в ковш скрепера и наибольшего его заполнения грунт режут на первой передаче (скорость движения 2,5...3,5 км/ч), применяют удлиненные ножи и зубья, ведут зарезание под уклон, предварительно разрыхляют плотные грунты, устанавливают щеки к ковшу, применяют тракторы-толкачи и регулируют положение заслонки во время резания грунта.
При разработке мягких грунтов (растительного, лесса, мягкого солончака и т. п.) срезается клиновидная стружка - более толстая вначале и более тонкая к концу набора ковша. При разработке сухих песчаных грунтов резание осуществляют стружкой гребенчатого профиля с переменным заглублением ковша и постепенным уменьшением толщины стружки.
При всех способах резания грунт набирают с максимально возможной толщиной стружки (табл. 1).
Примечание. До черты - без толкача, за чертой - с толкачем.
Плотные грунты предварительно рыхлят на толщину срезаемой стружки. Для рыхления слабых глинистых грунтов применяют рыхлитель с пятью стойками, а суглинистых - с тремя стойками. Для лучшего наполнения ковша сухие грунты увлажняют с помощью поливочных машин до оптимальной влажности, а переувлажненные грунты сушат.
При разработке грунта легкими скреперами следует: производить послойное рыхление плотных грунтов на глубину резания скрепера; не допускать передвижения и набора грунта на уклонах, более указанных в паспорте машины; применять при наборе грунта тракторы-толкачи; применять скреперы с принудительным заполнением; производить разгрузку грунта на насыпи при движении скрепера параллельно продольной оси насыпи; отсыпать грунт в насыпи слоями от откосов к оси продольными полосами; возводить насыпи попеременно на картах, на каждой из которых производят операции по выгрузке, разравниванию, увлажнению (подсушиванию) и уплотнению грунта.
Схемы движения скрепера
В зависимости от размеров земляного сооружения, расположения выемок, насыпей, кавальеров или отвалов при работе скреперов наиболее часто используют следующие схемы их движения: эллиптическая, "восьмерка", спиральная, по зигзагу, челночно-поперечная и челночно-продольная.Работа "по эллипсу" (рис. 1, а) и "восьмерке" (рис. 1, б) применима при возведении насыпей из одно- и двусторонних резервов, при устройстве выемок с укладкой грунта в насыпи, дамбы и кавальеры, при планировочных работах в промышленном и гражданском строительстве. При работе "восьмеркой" за один проход скрепер совершает две операции загрузки ковша и две операции его разгрузки, что сокращает путь холостого пробега и, как следствие, повышает производительность скрепера.
Рис.1. Схема движения скрепера
а - по эллипсу; б - восьмеркой; в - по спирали; г - зигзагом; д - по челночно-поперечной схеме; е - по челночно-продольной схеме; прямоугольниками показаны участки загрузки; заштрихованными прямоугольниками - участки разгрузки
Спиральную схему (рис.1, в) используют при возведении широких насыпей из двусторонних резервов или широких выемок высотой или глубиной до 2,5 м. При этом работы ведут без устройства выездов и съездов.
Работу "по зигзагу" (рис.1, г) производят при возведении насыпей высотой до 6 м из резервов при длине захватки 200 м и более.
Челночно-поперечная схема (рис.1, д) применяется чаще при возведении насыпей и дамб высотой менее 1,5 м при работе из двусторонних резервов или при устройстве каналов и выемок до 1,5 м с укладкой грунта в дамбы или кавальеры. Производительность работы скрепера по зигзагу выше на 15 %, а при челночно-поперечной - на 30 % по сравнению с эллиптической схемой.
Челночно-продольная схема движения скреперов (рис.1, е) применяется при возведении насыпей вы сотой 5...6 м с заложением откосов не круче 1: 2° с транспортировкой грунта из двусторонних резервов.
Схему движения для каждого конкретного случая следует выбирать с учетом местных условий так, чтобы пути движения были наименьшими. Наибольшие уклоны землевозных дорог должны составлять для скреперов: в грузовом направлении - при подъеме- 0,12...0,15, а при спуске 0,2...0,25; в порожнем направлении - при подъеме 0,15...0,17, а при спуске 0,25...0,3.
Передовой опыт
В строительстве широко применяют прицепные скреперы ДЗ-20 вместимостью 7 м 3 агрегатируемые с тягачами Т-100М и Т-130. Теоретический и технико-экономический анализы эксплуатации этих машин показали, что для снижения приведенных затрат при разработке грунта вместимостью ковша серийных скреперов может быть увеличена до 10-12 м 3 .С этой целью разработаны конструкции скреперных ковшей увеличенной вместимости с подвижным днищем, заполнение которых не требует увеличения силы тяги трактора.
Длительные испытания показали, что применение ковшей увеличенной вместимости с подвижным днищем обеспечивает увеличение производительности скреперов за счет большего на 2,9...3,8 м 3 объема перевозимого за цикл грунта при незначительно меняющейся скорости транспортировки. Производительность скреперов увеличивается в среднем на 30...35%, а удельные приведенные затраты снижаются на 15...20%.
Техника безопасности
Перед началом движения скрепера следует убедиться, что путь свободен. При работе на свежеотсыпанной насыпи гусеницы трактора и колеса машины должны быть не ближе 1 м от края насыпи.После работы машина должна быть заторможена. Оставлять незаторможенной машину запрещается на уклоне или косогоре.
Во время движения скрепера запрещается устранять неисправности машины, регулировать и смазывать ее, входить на машину и сходить с нее.
Скреперы запрещается использовать: при разработке глинистых грунтов в дождливую погоду; при движении на подъем при продольном уклоне свыше 25° и спуске с грунтом при уклоне свыше 30°; при работе на косогорах с поперечным уклоном свыше 30° или крутых откосах.
Машинист скрепера не должен делать резких поворотов агрегата, особенно при работе на косогорах, что зачастую приводит к сползанию трактора; запрещается также поворачивать агрегат с заглубленным ковшом.
Перед началом поворота машинист скрепера должен перейти на низшую передачу (первую или вторую) и только тогда начинать поворот.
При перемещении агрегата своим ходом на другое место работы при расстоянии не более 1 км ковш следует поднять и закрепить его транспортной подвеской к раме скрепера, выключив лебедку или гидропривод. При этом особое внимание необходимо обратить на состояние тормозного устройства, а при движении под уклон следует дополнительно тормозить агрегат двигателя трактора.
Применение бульдозеров
Бульдозеры предназначены для выполнения различных земляных работ: возводят насыпи высотой до 2 м из односторонних или двусторонних резервов (рис.2); разрабатывают грунт в выемках с перемещением его на расстояние 50...150 м; разрабатывают грунт котлованов под фундаменты и траншеи; срезают грунт на косогорах (для нарезки уступов, устройства полувыемок-полунасыпей и т. п.); нарезают кюветы и неглубокие водоотводные канавы; засыпают пазухи, котлованы, траншеи, резервы, ямы и овраги; планируют площадки и т. д. (рис.3).
Рис.2. Возведение насыпи бульдозера
а - из одностороннего резерва; б - из двухсторонних резервов
Рис.3. Планировка дна котлована бульдозером
а - перемещение грунта к месту разработки котлована драглайном; б - перемещение грунта к месту последующей разработки прямой лопатой
Рациональная дальность перемещения грунтов бульдозерами зависит в основном от мощности бульдозера: на тракторах ДТ-54 - до З0...50 м, ДТ-75 и Т-100 - до 50...70, Т-130 и Т-180 до 100, ДЭТ-250М и Т-330 до 150...160м.
Цикл работы бульдозера состоит из набора, перемещения, разравнивания грунта и обратного хода.
Набор (копание) грунта может производиться следующими способами:
стружкой постоянной толщины. Так разрабатывают все виды грунтов I...III групп при наборе их на подъеме или грунты со значительным сопротивлением копанию;
гребенчатый способ - стружкой переменной толщины, с поперечным заглублением отвала. Так разрабатывают плотные и сухие грунты;
клиновой способ - стружкой переменной толщины, переходя от наибольшей стружки к более тонкой. Так разрабатывают обычно грунты с малым сопротивлением копанию.
При разработке выемки наиболее, производительная работа бульдозера достигается при движении его под уклон 10...15°. Наибольшие уклоны, преодолеваемые бульдозерами классов до 40, от 40 до 100 и от 150 до 250 кН, составляют: при движении вверх соответственно 20, 25.. .30 и 25°; при спуске с грунтом соответственно 20, 25...35 и 35°; при поперечном уклоне 20, 30 и 30°.
Рис.4. Способы уменьшения потерь грунта при транспортировке бульдозером
а - созданием траншеи; б - многократными проходками по одному следу; в - спаренной работой бульдозеров; г - созданием промежуточных валов
В зависимости от характера возводимого сооружения, взаимного расположения мест разработки и отсыпки грунта и от местных условий используют раз личные схемы движения бульдозеров. При этом различают три основные схемы разработки и перемещения грунта бульдозерами: прямую, боковую и ступенчатую.
Прямую схему применяют при рытье траншеи и выемок, ширина которых незначительно превышает ширину отвала бульдозера; при устройстве въездов, когда допускается отсыпка грунта в одно место, при этой схеме бульдозер совершает возвратно-поступательное движение без поворотов, поэтому схему часто называют челночной или маятниковой. При движении вперед бульдозер срезает грунт и транспортирует его к месту отвала (рабочий ход). Затем он задним ходом возвращается к месту начала резания грунта.
Боковую схему работы бульдозера применяют при перемещении ранее разработанного грунта из отвалов или сыпучих материалов (песка, гравия и др.) из бункеров, при разработке легких грунтов, срезаемых толстыми слоями, а также при работе на косогорах. При этом разрабатываемый грунт располагается сбоку от пути, по которому бульдозер транспортирует его к месту отсыпки. Бульдозер захватывает отвалом грунт, делает поворотное движение, перемещает грунт на транспортный путь, затем транспортирует его к месту отсыпки. Работать по этой схеме может только квалифицированный бульдозерист, поскольку при недостаточном опыте управления бульдозером значительная часть грунта может быть потеряна во время поворота бульдозера.
Ступенчатая схема разработки и перемещения грунта применяется в основном при устройстве насыпей, выполнении вскрышных работ и вертикальной планировке площадей, когда допускается отсыпать разрабатываемый грунт по всей ширине выемки. Работа ведется параллельными проходками. Переместив грунт из одной проходки, бульдозер совершает холостой ход под углом к оси рабочего хода и начинает разработку и перемещение грунта на расположенной рядом проходке (см. рис.2, а).
В зависимости от ширины насыпи разработку грунта ведут в одно- и двусторонних (см. рис. 2, б) боковых резервах. Перед началом работ производят геодезическую разбивку насыпи и боковых резервов, целью которой является наметить ось и границы основания насыпи, границы бермы и резервов. Резервы закладывают преимущественно на нагорной стороне насыпи с поперечным двусторонним уклоном дна 0,02 к середине резерва. Продольный уклон дна резерва должен составлять не менее 0,002 и не более 0,008. Для удобства работы отсыпку насыпи ведут захватками длиной 50...100 м.
Разработку грунта начинают от полевой бровки резерва. Бульдозер двигается на первой скорости, срезает грунт слоями до 30 см и перемещает его в сторону насыпи. При подходе к берме отвал бульдозера постепенно приподнимают, чтобы не срезать грунт на берме. Укладку грунта в тело насыпи производят валиками, размещая их по ширине насыпи. Холостой ход бульдозера в резерв осуществляется на максимальной скорости заднего хода.
От каждой проходки в резерве грунт укладывают в тело насыпи, размещая его по ширине насыпи. Затем бульдозер начинает разработку грунта в следующей проходке. После отсыпки первого слоя насыпи по всей длине захватки бульдозер поднимается на насыпь, перемещается вдоль нее, при этом разравнивает уложенный валиками грунт и уплотняет его гусеницами. Отсыпку последующих слоев насыпи бульдозером производят в той же последовательности. После отсыпки насыпи до заданной высоты бульдозер разравнивает верхний слой грунта, планирует бермы и дно резерва, доводя продольные и поперечные уклоны до проектных отметок.
Отсыпку насыпи высотой 1,5...2 м можно производить без послойного разравнивания насыпанного грунта сразу на полную высоту. При этом рабочая отметка насыпи должна быть увеличена по сравнению с проектной на 10...15 %, так как насыпь в течение длительного времени будет давать осадку.
Планировку дна котлована и срезку откосов производят бульдозерами после разработки грунта экскаваторами. Если дно котлована является основанием для фундаментов, грунт в зависимости от типа и вместимости ковша экскаватора не добирают на 0,1...0,З м. Дно котлована зачищают бульдозером, который перемещает грунт к экскаватору (см. рис. 3, б), а при небольших расстояниях перемещения и глубине котлована удаляет его сам.
При зачистке откосов бульдозерами отвалы грунта располагают преимущественно вдоль нижней бровки зачищаемого откоса. Это позволяет перемещать грунт сверху вниз (крутизна откосов не превышает 1: 2,5).
Обратная засыпка траншей бульдозером производится грунтом из отвала, расположенного вдоль траншеи. После укладки трубопровода, кабеля или устройства другого сооружения во избежание их повреждения одновременно с двух сторон засыпают вручную на высоту 0,25...0,З м дальнейшую засыпку траншеи производят бульдозером перекрестными поперечными ходами.
Техника безопасности
Машинист бульдозера должен осмотреть место работы. Негабаритные куски грунта, пни и другие предметы необходимо удалить. Около мест подземных сооружений администрация обязана поставить предупредительные знаки. При этом вблизи подземных сооружений разрешается работать только в присутствии мастера или производителя работ.Разработка грунтов бульдозером вблизи электрокабелей, находящихся под напряжением, запрещается.
При продольном движении по свеженасыпанному грунту не разрешается приближаться к бровке откоса ближе чем на 1 м во избежание сползания бульдозера под откос. Выдвижение ножа бульдозера за бровку откоса при сбросе грунта запрещается.
В темное время суток рабочее место должно, быть освещено.
При работе на бульдозере запрещается:
производить во время работы двигателя регулирование, крепление и смазку механизмов;
сходить с площадки управления и входить на нее во время движения;
находиться в пределах призмы обрушения дна раскрепленных котлованов и траншей.
Во время взрывных работ бульдозер необходимо удалить на безопасное расстояние и возвращать на место работы только после сигнала "отбой".
Уплотнение грунтов
Уплотнение грунтов выполняют при планировке площадок, возведении насыпей, обратной засыпке траншей и пазух фундаментов, устройстве оснований под полы и т.п. Грунты уплотняют слоями одинаковой толщины, для чего отсыпанный грунт разравнивают бульдозерами или грейдерами. Толщина разравниваемых слоев зависит от условий производства работ, вида грунта и должна соответствовать возможностям применяемых уплотняющих машин.Требуемая степень уплотнения грунтов достигается с наименьшими затратами при оптимальной влажности грунта, поэтому сухие грунты нужно предварительно увлажнять, а переувлажненные - осушать.
Рекомендуемая влажность для грунтов составляет, % глин - 23..28; тяжелых суглинков - 22...25; средних суглинков - 21...23; легких суглинков и супесей - 15...17; чернозема - 25…35; лессов - 19...21, песков мелких и пылеватых - 8...14.
Искусственное уплотнение грунта повышает модуль деформации и сопротивление грунта сдвигу, благодаря чему повышается устойчивость откосов и насыпей. Уплотненный грунт становится более водонепроницаемым и водоустойчивым.
Послойное уплотнение грунта в насыпных сооружениях и обратных засыпках котлованов и траншей осуществляется:
укаткой - с помощью самоходных, полуприцепных и прицепных катков, транспортных средств (автомобилей и прицепов-землевозов), а также землеройно-транспортных машин (бульдозеров и скреперов);
трамбованием - специальными трамбующими машинами; навесным трамбованием - специальными трамбующими машинами, навесными трамбующими плитами, а также пневматическими трамбовками (для стесненных условий);
вибрированием - подвесными, прицепными и самоходными вибраторами; комбинированным способом - виброкатками-агрегатами.
Основные параметры, характеризующие процесс уплотнения, зависят от свойств грунтов, способов уплотнения и типов применяемых грунтоуплотняющих машин и оборудования.
Для укатки применяют катки статического и вибрационного действия. Катки статического действия предназначены для уплотнения грунтов при возведении отсыпаемых послойно дорожных насыпей, плотин и дамб оросительных сооружений и водохранилищ, при засыпке выемок и т. д.
Глубина уплотняющего воздействия, определяющая толщину отсыпаемого слоя, зависит от массы катка, типа его рабочего органа и числа проходов по одному следу.
Область применения катков по разновидностям грунтов определяется типом рабочего органа. По типу рабочего органа катки статического действия разделяют на катки с кулачковыми, ребристыми, решетчатыми, и гладкими вальцами. По способу приведения в движение катки бывают прицепные и самоходные.
Связные и комковатые грунты уплотняют кулачковыми катками (рис.5, а), которые передают на грунт давление, значительно превосходящее предел его прочности (табл. 2). Такими машинами массой до 5 т уплотняют слой грунта толщиной 10...20 см при восьми - восемнадцати проходках катка по одному следу, а тяжелыми массой 25...30 т слой толщиной 50...65 см при четырех - десяти проходках по одному следу.
Рис.5. Схемы уплотнения грунтов
а - кулачковыми катками; б - пневмоколесным катком; в - гладким самоходным катком; г - трамбующей платой, подвешенной к стреле экскаватора Э-652Б; 1 - перекрытие полос; 2 - направление укатки от краев насыпи к ее середине; 3 - ширина укатываемой полосы; 4 - рыхлый слой грунта; 5 - уплотненный слой грунта; 6 - зона уплотнения грунта ручными трамбовками; 7 - слой грунта, уплотняемый катком; 8 - ось проходки экскаватора; 9 - трамбующая плита; 10 - уплотняемая полоса; 11 - место стоянки экскаватора
Таблица 2
Техническая характеристика прицепных катков с кулачковыми вальцам
При использовании кулачковых и ребристых катков происходит разрыхление верхней части слоя грунта на глубину 1/3...1/2 высоты кулачка или ребра. Эти катки не применимы для несвязных грунтов из-за большой глубины разрыхления поверхности слоя грунта.
Комковатые связные грунты укатывают вальцами, поскольку валец разрыхляет комки и одновременно уплотняет слой рыхлого грунта.
Пневмоколесные прицепные катки выпускают двух типов: с жестким креплением колесных осей к раме и общим балластным кузовом, а также с балансирным креплением осей к тяговой раме и с секционными ящиками.
У катков с балансирными колесами постоянно обеспечивается контакт всех колес с неровной поверхностью укатки и все колеса передают на грунт заданную нагрузку, обусловленную балластом. Катки с жестким креплением колес этими качествами не обладают.
Катками на пневмоколесном ходу средней массы (до 10 т) уплотняют слои толщиной 10...25 см при двух - десяти проходках катка по одному следу, катками большой массы (до 45 т) - слои толщиной 25...50 см при том же количестве проходок по одному следу.
Кулачковыми катками и катками на пневмоколесном ходу уплотнение производят путем последовательных замкнутых проходок катка по всей площади насыпи с перекрытием каждой проходкой предыдущей на 0,15...0,25 м (см. рис. 31 ,а). Закончив укатку всей площади, процесс повторяют столько раз, сколько требуется для достижения проектной плотности грунта.
Катками с гладкими металлическими вальцами уплотняют связные грунты слоем до 15 см и песчано-гравелистые смеси при толщине отсыпаемого слоя от 5 до 15 см. Применение таких катков целесообразно, когда верхний слой насыпи является основанием фундаментов или подъездных путей, а также при засыпке верхней части пазух в стесненных условиях (см. рис. 31, в). Нижние слои пазухи толщиной 15... 20 см вокруг фундамента уплотняют пневматическими или электрическими трамбовками.
Вибрационные катки (табл. 3) предназначены для уплотнения несвязных отсыпанных грунтов и выпускаются в самоходном и в прицепном исполнении гладкими вальцами.
Таблица 3
Техническая характеристика катков с гладкими вальцами
Рабочим органом виброкатка является гладкий валец, внутри которого смонтирован вал с дебалансами - возбудителями вибраций. Валец размещается внутри прямоугольной рамы, оснащенной дышлом со сцепным устройством. На задней поперечине рамы установлен двигатель, приводящий вал дебалансов с помощью гибкой (обычно клиноременной) передачи.
Для уравновешивания двигателя на передней части рамы крепится противовес. Снизу на поперечинах рамы смонтированы подпружиненные скребки, очищающие вальцы от грунта. Для защиты рамы и двигателя от вибраций к боковым балкам рамы с помощью резинометаллических амортизаторов крепятся корпуса подшипников вальца и вала дебалансов.
Трамбующие машины и оборудование служат для уплотнения связных и глинистых грунтов, отсыпаемых слоями толщиной до 1...1,5 м. Несвязные песчаные грунты, как правило, не трамбуют, так как вблизи от места удара грунт разуплотняется.
В строительстве используют трамбующие плиты на одноковшовых экскаваторах и кранах и трамбующие машины непрерывного действия.
Трамбующие плиты, навешиваемые на канат экскаватора-драглайна (см. рис. 5, г), применяют обычно для уплотнения грунтов в местах с узким фронтом работ, недоступных для уплотняющих машин других типов.
Трамбующими плитами массой 2...7 т и более, подвешенными к экскаваторам или кранам, уплотняют песчаные и глинистые грунты с количеством ударов 1...5. Недостатком этого способа является - повышенная изнашиваемость крана или экскаватора, а также сравнительно невысокая их производительность, что ограничивает применение этого способа.
Трамбующие машины выпускаются в двух модификациях - ДУ-12Б и ДУ-12В для агрегатирования с гусеничными тракторами Т-100М и Т-1З0.
Рабочим органом машины служат две плиты, подвешенные рядом на подъемных канатах сзади трактора. Плиты поочередно поднимаются канатами и свободно падают на поверхность грунта, осуществляя его трамбование на полосе, равной по ширине захвату обеих плит.
Во время работы трактор движется с замедленной ходоуменьшителем скоростью, которая выбирается соответственно необходимому числу ударов плит по одному месту. При транспортных передвижениях машины плиты поднимаются в верхнее положение, где удерживаются крюками. При работе крюки переводят в нерабочее положение с помощью механизма, управляемого из кабины водителя.
Таблица 4
Техническая характеристика трамбующей машины ДУ-12
| Техническая характеристика | Марка машины | |
| ДУ-12Б | ДУ-21В | |
| Базовый трактор | Т-100М | Т-130 |
| Число плит | 2 | 2 |
| Масса плиты, т | 1,3 | 1,3 |
| Размер плиты в плане, мм | 1000x1000 | 1000x1000 |
| Высота падения плит, м | 1,3 | 1,3 |
| Ширина захвата плит, м | 2,5 | 2,5 |
| Частота ударов, мин | 2x16 | 2x16 |
| Число ударов по одному месту | 3…6 | 3…6 |
| Энергия одного удара, Дж | 14300 | 14300 |
| Поступательная рабочая скорость | 80…200 | 80…200 |
| Глубина уплотнения, м | До 1,2 | До 1,2 |
| Масса, т | ||
| машины с трактором | 18 | 18 |
| навесного оборудования | 1,3 | 1,3 |
Уплотнение грунтов в насыпях
В основе технологии укладки и уплотнения связных грунтов лежит разбивка насыпи на карты - участки небольшой длины, на которых последовательно производят операций по разгрузке грунта, его разравниванию и уплотнению.Число участков, одновременно используемых для укладки грунта, зависит от объема работ, наличия оборудования, сезона производства работ и может изменяться в пределах 4-2. В летнее время наибольшая производительность достигается при работе на 4 участка, в зимнее время - не более двух.
Размеры карт определяют конкретными условия ми производства и применяемыми механизмами, однако их длина должна быть не менее 200 м.
Рекомендуются следующие размеры у для кулачковых катков 250...300 м, для катков на пневматических шинах - 200 м, для виброкатков - 200…250 м; для виброуплотняющих и трамбующих машин при уплотнении лессовых, просадочных и гравелистых грунтов не менее 50 м.
Ширину насыпи, как и ширину участков, принимают из условий безопасного ведения работ уплотняющей машиной, которая должна находиться от бровки насыпи на расстоянии, предотвращающем ее сползание на откос.
Для уменьшения избыточной влажности следует перед уплотнением послойно подсушивать грунт в естественных условиях. Для ускорения этого процесса грунт на участке необходимо разрыхлять боронованием или перепахиванием. При толщине слоя грунта в рыхлом состоянии 30...40 см подсушивания в условиях летней жаркой погоды требуется не менее 2...3 сут.
При уплотнении слоя рыхлого грунта, отсыпанного, например, драглайном или грейдер-элеватором, следует производить сначала укатку катком легкого типа без загрузки его балластом. Эта операция не требуется при отсыпке слоев грунта самосвалами, скреперами или тракторными тележками. В этом случае грунт уплотняется до требуемой нормы плотности грунтоуплотняющими машинами.
При вертикальной планировке больших площадей и на насыпях, где возможны повороты катка, рекомендуется применять схему движения катков по замкнутому кругу. На насыпях, где невозможен поворот катка, следует применять челночную схему движения, когда трактор в конце участка отцепляется от катка и присоединяется к нему с другой стороны.
При укатке прицепными катками первый и второй ход катка выполняют на расстоянии 2...2,5 м от бровки насыпи, а затем смещением ходов на 1/3…1/4 ширины катка в сторону бровки уплотняют края насыпи. После этого укатку продолжают круговыми проходками от края к середине насыпи с перекрытием каждого прохода на 1/3…1/4 ширины катка.
Для равномерного уплотнения грунта давление воздуха в шинах катка должно быть одинаковым (проверять манометром). Рекомендуемое давление в шинах катков на пневмоколесном ходу: для песков 200 кПа, супесей 300...400, суглинков и глин 500...600 кПа. При этом число проходов катка по одной полосе обычно принимают: для песчаных грунтов 2...3, для супесчаных 3...4 и для суглинистых и глинистых 5...6.
Уплотнение грунтов укаткой следует производить при рациональном скоростном режиме работы катков. Скорости движения катка различны, причем первый и два последних совершаются на малых скоростях (2...2,5 км/ч), а все промежуточные ходы - на больших, но не превышающих 8...10 км/ч. При рациональном скоростном режиме работы катка производительность его увеличивается примерно вдвое, а общая стоимость работ снижается на 50 %.
При возведении насыпи из резерва драглайном работы следует выполнять на двух смежных захватках: на одной из захваток отсыпаемый слой грунта разравнивается бульдозером, а на другой - уплотняется грунтоуплотняющими машинами. При уменьшении толщины отсыпаемого слоя от 1 до 0,3 производительность драглайна уменьшается на 11 %.
При возведении насыпи из резервов бульдозерами работы следует производить также попеременно на двух смежных участках.
Для уплотнения песчаных оснований под фундаменты и повышения несущей способности грунтов под различными инженерными сооружениями применяют гидровибрационный метод. Он основан на использовании вибрации, передаваемой грунту от гидровибратора, с одновременным увлажнением уплотняемого грунта.
К гидровибратору, подвешенному к стреле крана, подводят два шланга: для подачи воды в нижнее и верхнее сопло. Гидровибратор извлекают из грунта с остановками через каждые 30...40 см при непрерывной подаче воды в верхнее сопло. Глубина погружения гидровибратора определяется необходимой глубиной уплотнения грунта. Скорость погружения зависит от давления и количества подаваемой воды,. Массы гидровибратора, плотности и гранулометрического состава грунта и принимается в среднем 1...2 м/мин. При уплотнении с увлажнением водой грунт оседает, а вокруг гидровибратора в радиусе 0,4…1 м образуется воронка, которую необходимо засыпать песком.
На слабых водонасыщенных грунтах во многих случаях целесообразно применять предпостроечное уплотнение таких грунтов временной нагрузкой с использованием вертикальных дрен (песчаных, бумажных и др.).
(Документ)
n1.doc
Глава 6. Возведение земляного полотна на косогорах. Планировка и укрепление откосов
6.1. Основные типы конструкций земляного полотна на косогорах и оползневых склонах
Проложение трассы дороги в сильнопересеченной горной местности с учетом отказа от резкого сечения рельефа в качестве основного типа земляного полотна включает насыпи на склонах, а также земляное полотно в полке. Расположение земляного полотна на склонах во многих случаях связано с пересечением оползневых участков и устраивается согласно требованиям СНиП 2.05.02-85 .Конструкции земляного полотна на косогорах обосновывают расчетами с учетом устойчивости косогора (склона) как в природном состоянии, так и после окончания строительства.
На устойчивых горных склонах крутизной более 1:3 земляное полотно, как правило, располагают в полке, врезанной в косогор. При определенных условиях, которые зависят от инженерно-геологических особенностей косогора (склона) и комплекса инженерных решений самой трассы автомобильной дороги (подходы к искусственным сооружениям, специальные конструкции и т.п.), насыпь располагают на склоне под защитой удерживающих сооружений.
На склонах крутизной 1:10-1:5 земляное полотно проектируют в виде насыпи без устройства уступов в основании. При крутизне склонов от 1:5 до 1:3 земляное полотно рекомендуется сооружать в зависимости от конкретных условий проложения трассы в виде насыпи, полунасыпи-полувыемки либо в полке. В основании насыпи и полунасыпи-полувыемки следует устраивать уступы шириной 3-4 м и высотой до 1 м.
Комплекс общих требований при этом включает согласование с ландшафтом и эстетические требования; сохранение и защиту окружающей геологической среды; обеспечение устойчивости откосов и особенно склонов, которые, собственно, определяют возможность и характер размещения насыпей на них.
На стабильных склонах насыпь не должна снижать их устойчивость как в процессе строительства, так и в период эксплуатации. Это требование может быть обеспечено только на основе инженерно-геологической оценки системы насыпь-склон. Конструкцию земляного полотна необходимо запроектировать таким образом, чтобы не допустить разрушений низовых откосов; возможности смещения насыпи по поверхности склона; разрушающего воздействия поверхностных и подземных вод с верховой стороны насыпи на ее общий водный режим и режим самого склона. С точки зрения эстетических требований целесообразно, предусматривая согласованный с конкретным ландшафтом архитектурный облик всей дороги, располагать земляное полотно (при наличии разделительной полосы) в разных уровнях (ступенчатое расположение проезжих частей). Подобное рациональное и экономичное решение обеспечивает не только эстетически воспринимаемый вид дороги, но и позволяет в значительной степени повысить устойчивость земляного полотна против сползания по склонам и косогорным участкам; снизить подверженность размыву откосов земляного полотна; уменьшить общий объем земляных работ.
В горной местности, где основным типом становится земляное полотно, располагаемое в полке, возрастают требования к устойчивости откосов, поскольку при их разрушении возможны не только традиционные случаи снижения безопасности движения (например, уменьшение ширины проезжей части, ограничение скорости), но аварийные и даже катастрофические ситуации. Здесь должны быть решены следующие задачи: размещение земляного полотна на наиболее благоприятных по напластованию и падению коренных пород элементов рельефа и с минимальной мощностью делювиальных и элювиальных отложений на них; обеспечение долговечности верховых и низовых откосов; надежное сочленение насыпной и естественной частей всей конструкции земляного полотна. В случае широкого земляного полотна для многополосных автомагистралях целесообразно раздельное их размещение в пределах одного или нескольких элементов рельефа. При этом возможно значительное смещение по высоте. Удовлетворение требований, предъявляемых к устойчивости и надежности земляного полотна автомобильных дорог в горной местности, практически невозможно без рассмотрения принципов выбора рациональных типов противооползневых конструкций (подпорных и одевающих стен, композиций из армогрунта, буронабивных свай и других типов). Эстетические требования заключаются в согласовании горных дорог с ландшафтом, в оформлении обнаженных скальных и грунтовых откосов и элементов удерживающих противооползневых конструкций, обеспечивающих устойчивость земляного полотна и геологической среды.
Наиболее сложный случай - расположение земляного полотна, когда трасса автомобильной дороги неизбежно пересекает оползневые склоны. В практике встречаются три возможных варианта пересечения оползней: возле подошвы (языковой части) оползня; его средней и верхней частей. Конкурирующим вариантом по отношению к конструкциям земляного полотна на оползневом склоне здесь целесообразно рассматривать эстакадные решения, особенно в тех случаях, когда автомобильная дорога пересекает оползень небольшого протяжения перпендикулярно его оси при возможности заглубления опор в устойчивые коренные породы. Пересечение оползней эстакадами является весьма удобным способом прохождения активных оползней, но не предусматривает (практически исключает) защитные мероприятия по стабилизации самого склона и расположенных на нем или вблизи него дорожных объектов. По этой причине в ряде случаев эстакадный вариант не находит широкого применения.
Указанное не исключает использования эстакадного варианта пересечения оползней, стабилизация которых известными методами нецелесообразна и неэффективна (например, крупных оползней-потоков).
Принципы и характер расположения земляного полотна на оползневых склонах прежде всего зависят от типа оползня, его механизма, динамики и расчетной сферы взаимодействия с участием автомобильной дороги. Основное требование заключается в том, чтобы земляное полотно на оползневом склоне в период строительства и эксплуатации не вызывало активных подвижек склона, способствовало его стабильности и устойчивости. Кроме того, от рационального расположения земляного полотна и его типа (насыпь, выемка) на оползневом склоне во многом зависят состав и объем наиболее дорогостоящих удерживающих противооползневых конструкций, без которых практически невозможно обеспечить устойчивость ни дороги, ни оползневого склона. Общих рекомендаций для весьма разнообразных оползневых условий здесь нет, однако целесообразно руководствоваться следующими основными требованиями.
Недопустимо размещать высокие насыпи в верхней и средней частях оползневого склона, так как это связано со значительной его пригрузкой, снижением устойчивости и последующей активизацией. Проектирование и устройство насыпи в подошве сыграют положительную роль в стабилизации оползня - устойчивость склона резко возрастает. При этом необходимо учитывать характер поверхности смещения в зоне ее выхода у подошвы (крутизну, глубину) и характеристики прочности в этой зоне, особенно значения угла внутреннего трения. Следует отметить, что именно в тех случаях, когда невозможно избежать расположения насыпи в верхней и средней частях оползневого склона, целесообразно предусматривать эстакады или виадуки (если можно обеспечить устойчивость их опор).
Выемки нежелательны в любой части оползневого склона, но наибольшую опасность они представляют в его нижней и средней частях, так как неизбежно вызовут активизацию оползня. Устройство выемок в верхней части оползневого склона в меньшей степени отражается на снижении его устойчивости, но требует повышенного внимания к обеспечению устойчивости откосов и низовой части склона.
Принципы обеспечения устойчивости определяются типом и характером расположения земляного полотна на местности, его плановым и высотным взаимодействием с элементами рельефа в районе проложения трассы и устойчивостью этих элементов.
Многообразие вариантов расположения земляного полотна на элементах рельефа или в их среде, а также степени их устойчивости требует определенного подхода к назначению принципа обеспечения устойчивости рассматриваемой системы в целом и ее отдельных элементов. Целесообразно выделить следующие основные принципы обеспечения устойчивости:
Устойчивость системы «земляное полотно - элемент рельефа» не требует обеспечения устойчивости элементов рельефа как в процессе строительства, так и при дальнейшей эксплуатации дороги;
Устойчивость системы может быть обеспечена только в случае обеспечения устойчивости взаимодействующих с ней элементов рельефа;
Для требуемой стабильности и эксплуатационной надежности системы необходимо обеспечить устойчивость конструктивных элементов земляного полотна и взаимодействующих с ним элементов рельефа.
В практике проектирования и строительства автомобильных дорог в оползневых районах может быть использован один из указанных принципов или их комплекс.
Выбор принципа обеспечения устойчивости системы «земляное полотно-элемент рельефа» должен базироваться на анализе результатов оценки устойчивости, когда выявлены основные причины и факторы, которые уже вызвали оползневые процессы или могут способствовать их проявлению, определено значение оползневого давления.
Роль каждого из факторов, выявленных в процессе инженерно-геологических изысканий и оценки устойчивости, может быть установлена путем нахождения зависимости K = f (a i). К - коэффициент устойчивости системы «земляное полотно - элемент рельефа»; а i - исследуемый фактор, например, уровень подземных вод, влажность в зоне сдвига грунтов на предполагаемой поверхности смещения, сейсмический фактор, расстояние места расположения насыпи от бровки срыва оползня. На основе анализа графической зависимости K = f (a i) и при необходимости интерполяции ее до значений а i , когда общий коэффициент устойчивости системы становится равным 1, определяют критическое значение исследуемого фактора и такое его значение, когда К = К треб.
При этом устанавливается отдельно в количественном выражении роль силовых, климатических и геологических факторов в устойчивости системы «земляное полотно - элемент рельефа» и в выборе принципа ее обеспечения.
При выборе принципа обеспечения устойчивости необходимо прежде всего учесть конкретный тип конструкции земляного полотна и характер его расположения на элементах рельефа. Исходя из основных особенностей расположения земляного полотна на элементах рельефа или в их среде целесообразно дифференцировать рассмотренные принципы обеспечения устойчивости. При строительстве автомобильных дорог встречаются следующие случаи расположения земляного полотна на местности: высокая насыпь на горизонтальном основании; насыпь на устойчивом склоне; глубокая выемка в массиве грунта с горизонтальной дневной поверхностью; глубокая выемка, врезаемая в склоне; полка в устойчивом или оползневом склоне; насыпи на оползневом склоне с различным расположением их на поверхности склона (по длине его образующей). В каждом случае необходим комплексный подход к проектированию противооползневых конструкций для обеспечения устойчивости земляного полотна на основе системного анализа и результатов обшей оценки.
Выбор противооползневых конструкций целесообразно осуществлять в рамках основных групп мероприятий по обеспечению устойчивости рассматриваемых систем. Можно выделить три группы таких мероприятий: предупреждающие; направленные на уменьшение сдвигающих сил; связанные с увеличением удерживающих сил.
Предупреждающие мероприятия, назначаемые в процессе проектирования дороги, должны базироваться на рекомендациях, полученных в результате инженерно-геологического анализа и отражающих возможность обеспечения устойчивости откосов и склонов достаточно простыми решениями и конструкциями, гарантирующими в то же время устойчивость всей системы в течение длительного периода. К числу таких решений относятся также предложения о целесообразности пересечения трассой оползневых участков или отказ от строительства на них либо возможность их прохождения при помощи эстакад и виадуков. Защитные и предупреждающие мероприятия в ряде случаев могут оказаться технически и экономически более приемлемыми, чем конструктивные решения, однако при условии, если они полностью удовлетворяют требуемому принципу обеспечения устойчивости системы в целом. Использование предупреждающих мероприятий во многом определяется искусством и опытом проектировщика и инженера-геолога, которые должны быть хорошо осведомлены о конкретных условиях района строительства, знать природу и причины развития оползней в нем или возможных форм нарушения устойчивости откосов, а также иметь данные об эффективности предлагаемых решений на эксплуатируемых дорогах в аналогичных условиях.
Уменьшение сдвигающих сил в большинстве случаев как в отечественной, так и зарубежной практике основано на снижении крутизны склонов и откосов земляного полотна; применении дренажа; уменьшении веса грунта как материала для сооружения насыпей; рациональном расположении насыпи на склоновом участке, в том числе и оползневом. Такие решения базируются на преимущественно гравитационном характере сдвигающих сил, так как они зависят от веса грунта и заключенной в нем воды. Указанные решения конкретизируются в виде индивидуальных проектов для каждого отдельного случая в зависимости от типа земляного полотна, степени устойчивости склона (как элемента рельефа), общей оползневой обстановки. Не останавливаясь подробно на характере решений, связанных с изменением крутизны склонов и откосов (уположение, разгрузка оползневого тела, устройство берм и т. п.) и устройством дренажа, укажем на использование в зарубежной практике строительства дорог методов, основанных на уменьшении веса грунта (для снижения сдвигающих сил путем применения легких материалов).
Установлена, например, целесообразность устройства насыпей на оползневых склонах и неустойчивых основаниях из котельных шлаков, различных зол, капсулированных древесных опилок, выветрелых сланцев, ракушечника. В последнее время для снижения веса насыпей и уменьшения напряжений в их основаниях используют полистироловые плиты, что предотвращает развитие оползневых подвижек в склонах и обеспечивает устойчивость основания.
Увеличение удерживающих сил используется в качестве основной группы мероприятий, особенно в тех случаях, когда система «земляное полотно - элемент рельефа» представлена в виде системы «насыпь - оползневой склон». В отечественных и зарубежных источниках указывается, что развитие оползней, приводящих к нарушениям устойчивости склонов и откосов, может быть обусловлено: увеличением активных сдвигающих сил; уменьшением сил сопротивления (в том числе прочностных и реологических характеристик грунта); одновременным воздействием указанных факторов. В связи с этим в рамках третьей группы мероприятий существуют два варианта, которые могут быть использованы для принципиального решения возникающих в процессе проектирования и строительства задач: использование внешних удерживающих сил для компенсации и сбалансирования сдвигающих напряжений в склонах и откосах, а также для активного им противодействия; увеличение прочности грунтов.
Выбор одного из них или разумное и целесообразное комбинирование конструктивных решений осуществляются на основе рассмотрения, анализа и технико-экономического сравнения вариантов. Такие варианты включают независимо от конкретных способов увеличения удерживающих сил два основных направления: приложение удерживающих внешних сил в пассивных зонах склона или откоса и повышение прочности грунта в активных зонах, в том числе и в зоне фактического активного смешения оползневых грунтов. В первом случае используют противооползневые конструкции удерживающего типа, а во втором - дренаж, химическое закрепление, электроосмос, термическую обработку и другие решения.
В качестве примера комбинирования конструктивных решений из числа указанных способов можно привести варианты противооползневых удерживающих сооружений в сочетании с дренажом, термической обработкой, поверхностным укреплением.
6.2. Особенности возведения земляного полотна на косогорах и оползневых склонах
Общие положения. Строительство земляного полотна автомобильных дорог в горной местности осложняется, как правило, тем, что в местах проложения трассы существуют крутые склоны с интенсивным проявлением экзогенных процессов (оползни, обвалы, вывалы, осыпи) на определенном участке малой протяженности В связи с эти рекомендуется при составлении проекта производства работ (ППР) учитывать инженерно-геологические особенности участка или группы участков, которые различаются по указанным признакам. Рекомендуется назначать технологию производства работ по сооружению земляного полотна, учитывая особенности конструкции насыпи или выемки, региона строительства в целом, строение склона (косогора) и свойства слагаемых пород.В ППР необходимо предусмотреть комплекс технологических мероприятий, обеспечивающих устойчивость природных склонов и откосов выемок в процессе строительства и последующей эксплуатации дороги.
При разработке ППР, выборе технологии, машин и метода буровзрывных работ учитывают наличие трещин в разрабатываемом массиве и характер слоистости осадочных пород.
Наличие трещин в скальных изверженных породах снижает устойчивость склонов и откосов выемок. Падение трещин под углом более 35° в сторону дороги способствует возникновению оползней, обвалов, вывалов уже в процессе производства работ. Безопасным является падение трещин в сторону массива.
Слоистость приводит к ослаблению массива в склонах и откосах, особенно при их подрезке или подработке.
С увеличением угла встречи простирания слоистости с продольной осью дороги устойчивость откосов и склонов резко возрастает. Наиболее устойчивое положение угла встречи напластования по отношению к оси дороги будет 90°. При совпадении азимута простирания слоистости с направлением оси дороги подрезаемые или подрабатываемые склоны и откосы выемок разрушаются только по плоскостям напластования.
При строительстве дорог в горных условиях основные трудности связаны с разработкой скальных пород, сокращением фронта работ, ограниченной транспортной доступностью рабочей зоны, перемещением, разравниванием, уплотнением крупнообломочных грунтов, отделочными работами.
При недоступности рабочей зоны для непосредственной работы машин первый этап строительства должен включать прокладку пионерной дороги по проектируемой трассе. Если прокладка пионерной дороги по запроектированной трассе невозможна, ее устраивают в максимальном приближении к ней с подходами к зоне работ отдельных сооружений. В этом случае по самой трассе прокладывается пешеходная тропа.
Рыхление и разработка скальных пород, относящихся по трудности разработки к V группе и выше, выполняется взрывным методом. Взрывной метод рекомендуется использовать также для образования глубоких выемок массовыми взрывами на выброс или целенаправленными взрывами для сооружения насыпей в труднодоступных местах горного рельефа.
На всех этапах производства работ должны постоянно приниматься меры на откосах и склонах для предупреждения геодинамических явлений (оползни, осыпи, лавины и т. п.), которые могут представлять опасность для работающих людей, техники, сооружений. В этих целях до начала работ, а также в процессе разработки горных склонов должно быть организовано постоянное наблюдение за устойчивостью как отдельных скальных обломков, так и всего склона с верховой стороны. В случае обнаружения признаков неустойчивости должны быть немедленно приняты меры безопасности, например, подрывание и удаление нависающих каменных глыб. При наличии действующих оползней, интенсивных обвалов, крупных вывалов буровзрывные работы выполняются только для рыхления мелкошпуровыми зарядами.
Работы по сооружению земляного полотна на косогорах, устойчивых и оползневых склонах включают: подготовительный комплекс, связанный с разбивочными работами, снятием растительного грунта; устройство построечного водоотвода, стоянок для размещения техники, специальных противооползневых сооружений; основные работы по сооружению земляного полотна, располагаемого на различных элементах склонового рельефа или в его среде и комплекс противооползневых мероприятий.
Следует иметь в виду, что выбор технологии связан также с необходимостью разработки делювиальных, скальных или полускальных пород, а также их использования в виде крупнообломочных грунтов для отсыпки насыпей. Последнее зависит от прохождения трассы в условиях сильнопересеченной местности.
Сооружение насыпей и выемок. Сооружение земляного полотна в горной местности включает устройство следующих конструкций в зависимости от условий проложения трассы в конкретном регионе и районе горной местности, их гипсометрических, геоморфологических и инженерно-геологических особенностей: земляное полотно в полке, полунасыпь-полувыемка, выемка в скальном массиве, насыпь из скальных или крупнообломочных грунтов.
Выбор технологии разработки выемок и сооружения насыпей определяется конструктивными особенностями земляного полотна, категорией скальных пород по трудности их разработки, источниками получения скального или крупнообломочного грунта для земляного полотна насыпей.
Сооружение земляного полотна в полках на прижимных участках с крутизной склона более 1:3 в скальных породах выполняют путем взрывания с последующей экскавацией взорванной массы, ее транспортировкой на участки насыпи. При наличии на склонах делювиальных отложений земляное полотно в полке разрабатывают путем первоначальной подрезки склона мощными бульдозерами класса 250-300 тс с последующей доработкой экскаваторами и транспортировкой крупнообломочных грунтов автосамосвалами.
Сооружение насыпей и выемок на косогорах крутизной 1:3 и более выполняется методом последовательного нарезания полок для выемок или полувыемок или уступов в основании насыпи. Нарезание уступов (полок) выполняется, как правило, начиная с верхнего яруса. При обеспеченной устойчивости откоса и необходимости создания проезда для ведения буровых работ первая полка вырабатывается на уровне нижней бровки выемки (полки).
Разработку выемок в скальных породах ведут сразу с небольшим перебором во избежание последующей трудной и дорогостоящей работы по снятию недовыбранного тонкого слоя скальных грунтов. Выравнивают земляное полотно до проектных отметок мелким рваным камнем и щебнем.
Разработку выемок в делювиальных грунтах, размягчаемых и сильно выветрелых разборных, трещиноватых породах рекомендуется выполнять по схеме «скользящей полки», когда после осуществления пионерной траншеи-забоя, необходимой для размещения и безопасной работы экскаватора, к нему сверху вниз грунт разрабатывается и перемещается мощными бульдозерами класса 250-300 тс. При помощи экскаватора происходит последующая доработка грунта и его погрузка в транспортные средства с перемещением на участки сооружения насыпей.
Для образования ровных поверхностей откосов при устройстве выемок и полувыемок в благоприятных инженерно-геологических условиях (слабая трещиностойкость пород, раздельность на прямоугольные отдельности с вертикальным направлением плоскостей раздела, способность пород к хрупкому сколу и т. п.) применяют контурное взрывание.
Выбор метода и параметров рыхления скального и крупнообломочного грунта следует осуществлять в соответствии с группой грунта по трудности разработки, с областью и условиями его применения. При превышении расчетного количества негабаритов в разрыхленном грунте и их максимального размера необходимо вносить соответствующие изменения в схему и параметры рыхления.
До выполнения буровзрывных работ производят снятие и удаление растительного покрова, плодородного слоя почвы и вскрышных пород. При мощности вскрышных пород не более 1/3 глубины выработки рыхление скального грунта допускается производить без их удаления.
Буровзрывные работы и погрузку рыхленой скальной породы экскаваторами можно вести параллельно. При этом первые работы должны выполняться с опережением. Если для рыхления в выемках или уступах глубиной до 5 м применяют метод шпуровых зарядов, буровзрывные работы следует выполнять с опережением, обеспечивающим не менее чем сменный запас взорванной породы. При этом должно быть выдержано минимальное расстояние опережения в соответствии с Едиными правилами безопасности при взрывных работах (М.: Недра, 1985).
Перед началом работы экскаватора негабариты, расположенные в верхнем слое взорванного грунта, дробятся дополнительными взрывами. В процессе разработки выемки негабариты отваливают в сторону и затем также дробят взрывами, перемещая взорванную породу бульдозером к экскаваторному забою.
При разработке полувыемок на скальных косогорах сначала устраивают полку для рабочего проезда шириной 3,5 м, обеспечивающую возможность прохода основных машин (буровых станков, экскаваторов, бульдозеров, автомобилей-самосвалов и др.). Затем полку уширяют, доводя земляное полотно до проектного очертания.
При разработке выемок рыхление скальных пород до требуемых размеров частиц должно обеспечиваться надлежащей технологией буровзрывных работ и исходить из требуемых условий уплотнения, предусмотренных СНиП 2.05.02-85 . Дробление крупных негабаритных обломков осуществляется накладными зарядами. Этот метод применяют при ограниченной производительности компрессоров или при отсутствии бурильных молотков и незначительном количестве негабарита. Оставшиеся на откосах и основной площадке выемки выступы скального грунта также дробятся.
При взрывных методах разработки и рыхления недоборы по основанию выемок не допускаются. Недоборы по поверхности откосов не должны превышать 0,2 м при условии обеспечения их устойчивости. Величина переборов после окончательной зачистки дна и откосов выемок не должна быть больше значений, указанных в табл. 6.1.
При доработке выемок в скальных грунтах после взрывов на выброс следует соблюдать следующий порядок работ:
Дробление расположенных на поверхности негабаритов, образовавшихся при взрыве траншеи;
Разравнивание навалов разрыхленного грунта бульдозером;
Удаление экскаватором взорванного грунта с откосов (оборка откосов);
Снятие независающих камней и козырьков экскаватором и мелкими взрывами;
Доработка выемки до проектного очертания взрывами; выравнивание основной площадки.
Таблица 6.1
Примечание. При буровых работах под водой и на морских акваториях и рейдах размеры переборов устанавливаются проектом организации строительства.
При ярусной разработке выемок каждый ярус должен быть доработан до проектного контура и очищен до начала работ на следующем ярусе.
При сооружении насыпей из крупнообломочных грунтов, являющихся продуктом рыхления или выветривания скальных пород, максимальный размер частиц глыбовой фракции должен назначаться в зависимости от толщины уплотняемого слоя, типа и технических параметров уплотняющих средств и физико-механических характеристик грунта, но не должен превышать 2/3 толщины уплотняемого слоя.
Негабаритные обломки, размеры которых не удовлетворяют указанным требованиям, допускается укладывать в боковых (откосных) частях и в нижнем слое насыпи в один ряд таким образом, чтобы они не попадали в рабочий слой насыпи.
При укладке в основание насыпи негабаритных обломков для исключения неравномерных осадок вследствие просыпания мелкозернистого заполнителя из вышележащих слоев в нижележащие следует устраивать прерывающие прослойки из щебенистых (галечниковых), песчаных или глинистых грунтов.
Отсыпку насыпи из крупнообломочных грунтов производят бульдозером способом «от себя» таким образом, чтобы наиболее крупные обломки располагались в нижних частях насыпи. Наиболее рационально применение бульдозера с универсальным отвалом, который позволяет в процессе распределения производить отбраковку негабаритов с последующей укладкой их в боковую часть насыпи.
Различают две схемы распределения крупнообломочного грунта: продольную и диагональную. В зависимости от способа отсыпки грунта продольная и диагональная схемы распределения могут быть односторонней или двухсторонней.
При осевой отсыпке применяется двухсторонняя схема распределения, при боковой отсыпке - односторонняя.
Рационально для отбраковки негабаритов применять специально оборудованные отвалы со смешанным сортировальным устройством по типу рыхлителя.
Перед уплотнением боковые части насыпи, включая откосы, выполненные из негабарита, выравнивают грунтом более мелких фракций. При устройстве земляного полотна на косогорах с крутизной более 1:3 выравнивание целесообразно устраивать из грунтов с песчаным заполнителем по способу расклинцовки.
Разработку крупнообломочных грунтов после взрывных работ целесообразно производить экскаватором с вместимостью ковша 0,65-1 м 3 с погрузкой в транспортные средства. При необходимости окучивания грунта отвала негабаритов на горизонтальных поверхностях и склонах крутизной до 1:3 применяют бульдозеры.
При слоистом залегании легковыветривающихся размягчаемых пород, перемежающихся со слоями глинистых грунтов, разработку ведут на всю толщину забоя с учетом того, чтобы в разрабатываемых грунтах содержалось 30-40 % (по массе) глинистого мелкозема. В противном случае разработку ведут отдельными слоями.
Укладка и уплотнение крупнообломочных грунтов. Крупнообломочные грунты каркасной и несовершенно-каркасной структуры из прочных водостойких пород следует уплотнять, как правило, вибрационным способом. Крупнообломочные грунты, содержащие более 30 % глинистого заполнителя, уплотняют при влажности, не превышающей допустимых значений для тяжелых супесей и легких суглинков, а при содержании глинистого заполнителя менее 30 % - при влажности, не превышающей допустимых значений для легких и пылеватых супесей.
Уплотнение крупнообломочных грунтов, прочность которых составляет менее 5,0 МПа (50 кг/см 2), следует осуществлять в два этапа: на первом - решетчатыми катками; на втором - катками на пневматических шинах массой не менее 25-30 т. При использовании размягчаемых крупнообломочных грунтов работы должны производиться в сухую погоду с минимальными разрывами во времени между отдельными технологическими операциями.
Способы и технические средства уплотнения легко выветривающихся неводостойких крупнообломочных грунтов назначают из условия обеспечения разрушения агрегатов до заполнения пор мелкоземом. Для повышения эффективности разрушения агрегатов производят их периодическое увлажнение.
Хорошие результаты дает технологическая схема уплотнения в два этапа: на первом (непосредственно после разравнивания и увлажнения) - решетчатыми катками, которые осуществляют дополнительное дробление грунта, на втором - тяжелыми катками на пневматических шинах. Требуемая степень уплотнения грунтов достигается после 10-12 проходов по одному следу катков на пневматических шинах массой 25-30 т. Для крупнообломочных грунтов малой прочности эффективно уплотнение трамбованием.
При невозможности обеспечения разрушения агрегатов неводостойких пород следует предусматривать их защиту в насыпи от воздействия погодно-климатических факторов. При устройстве защитных слоев из глинистых или суглинистых грунтов последние досыпаются на заданную толщину послойно вровень со слоем обломочного грунта и уплотняются совместно с ним.
При устройстве защитного слоя толщиной 15-20 см из грунтов, укрепленных органическими вяжущими, грунт предварительно смешивается с вяжущими материалами в стационарных или передвижных установках и вывозится автомобилями-самосвалами к месту укладки. Для распределения смеси на поверхности откосов рекомендуются бульдозеры или экскаваторы-планировщики. В качестве уплотняющих средств могут быть применены площадочные вибраторы или виброрейки, перемещаемые по откосу сверху-вниз или снизу-вверх.
Контроль качества работ при сооружении земляного полотна на косогорах, устойчивых и оползневых склонах помимо общих требований, предусмотренных СНиП 3.06.03-85 , включает: контроль за восстановлением, закреплением и разбивкой земляного полотна на отмеченных элементах рельефа; контроль качества нарезки уступов (с соблюдением проектных геометрических параметров), за соблюдением технологии разработки косогоров и склонов при устройстве земляного полотна в полке и последовательностью комплекса противооползневых мероприятий (водоотвода, дренажных и удерживающих конструкций).
Организация работ по строительству автомобильных дорог при наличии оползней включает два самостоятельных вопроса: сооружение земляного полотна и строительство комплекса противооползневых конструкций, установленных проектом. Последовательность этих работ определяется конкретными условиями территории, расположением земляного полотна, составом и типами противооползневых конструкций и должна быть оговорена в проектной и расчетной документации. В практике встречается несколько вариантов организации последовательности выполнения земляных работ и устройства противооползневых конструкций: строительство комплекса противооползневых конструкций до сооружения земляного полотна; выполнение противооползневых конструкций в процессе его сооружения; строительство противооползневых конструкций после возведения насыпей или разработки выемок.
Как правило, первая схема наиболее целесообразна при строительстве дороги на оползневых склонах, когда сооружение земляного полотна возможно только под непосредственной защитой поддерживающих сооружений или после проведения мероприятий по регулированию поверхностного и подземного стока. Вторая схема применяется при расположении земляного полотна в глубоких выемках и высоких насыпях. Например, по мере разработки каждого яруса выемки осуществляют укрепление откосов и сооружение дренажных конструкций. Третья схема используется во многих случаях при строительстве дорог в горных условиях, когда в частности после устройства земляного полотна в полке сооружают верховые подпорные стенки или анкерные конструкции.
Безусловно, многообразие сложных условий строительства автомобильных дорог в оползневых или потенциально оползневых районах требует творческого применения указанных схем с последующей разработкой до конкретных технологических и организационных решений в проектах производства работ. В данном разделе рассматриваются только общие вопросы организации строительства в оползневых районах и не освещается специфика строительства конкретных видов противооползневых конструкций, которая отражена в других главах.
Помимо особенностей, связанных с последовательностью выполнения земляных работ и строительства противооползневых конструкций, необходимо отметить, что технология производства земляных работ во многом зависит от принципов проектирования (по отношению к рельефу) автомобильных дорог. Различают следующие виды индивидуальных технологических схем организации производства земляных работ: разработку глубоких выемок и сооружение высоких насыпей; сооружение насыпей на склонах с пересечением оползневых участков; устройство земляного полотна в полках. Одним из наиболее сложных случаев производства работ является их проведение на аварийных объектах, когда оползнями разрушены участки эксплуатируемых дорог.
Установленный неоднократными обследованиями факт нарушения устойчивости естественных склонов и откосов земляного полотна в процессе строительства автомобильных дорог в различных регионах нашей страны убедительно показывает, что влияние технологических факторов может иметь существенное, а в некоторых случаях превалирующее значение.
К технологическим факторам в данном случае относятся: способ и время разработки выемок или сооружения насыпей, способ и время строительства противооползневых конструкций. Указанные факторы можно объединить в общую технологическую систему строительства индивидуальных конструкций земляного полотна, которая будет оказывать при ее реализации те или иные воздействия на устойчивость откосов земляного полотна и прилегающих к нему склонов, особенно оползневых.
Анализ строительства автомобильных дорог в оползневых районах показал, что воздействие технологической системы на устойчивость склонов и откосов проявляется в следующем.
Неудачно выбранное направление ведения работ при разработке глубоких выемок может привести к развитию в откосах оползней. Степень интенсивности производства земляных работ влияет на параметры устойчивости откосов в процессе строительства. Так при коротком фронте ведения работ и высокой скорости разработки выемки в откосах (при рабочей глубине разработки) не успевают возникать деформации, приводящие к оползням, что позволяет придавать откосам рабочих ярусов более крутые углы. Сооружение же высоких насыпей и насыпей на склонах (в том числе и на оползневых) напротив требует более медленного режима отсыпки грунта, обусловленного необходимостью тщательного уплотнения грунта, а также постепенной передачей нагрузки от веса насыпи на склоновое основание, что обеспечивает его устойчивость и дальнейшую стабильность.
Существенное влияние на развитие оползней в склонах и откосах оказывают порядок и сроки выполнения их проектной конфигурации. Наиболее распространенная ошибка в этом плане связана с устройством берм, ярусов, дренажных конструкций и укрепительных работ на откосах не в процессе разработки выемок и сооружения насыпей, а после их завершения. Особое значение имеет технологическая последовательность сооружения насыпей на склонах. В проектах производства работ должен быть заложен такой принцип ведения работ, который бы гарантировал устойчивость наклонного основания при сооружении земляного полотна. В частности, например, во многих случаях устойчивость насыпей на склонах была нарушена из-за неправильного способа производства работ: вместо последовательного сооружения насыпи с низовой стороны склона работы выполнялись с верховой стороны, что приводило к развитию неуплотненных зон в откосных частях, перенапряжению склонового основания, развитию оползней как в склонах, так и в откосах насыпей.
Весьма важное значение приобретают технологические факторы при ведении земляных работ на оползневых склонах или в их среде. Правильная расстановка землеройно-транспортной техники, определение необходимого темпа, выдерживание требуемой глубины разработки или крутизны откоса обеспечивают не только возможность выполнения проектных решений, но и их дальнейшую надежность при эксплуатации участка дороги, а также степень сохранности в стабильном состоянии самого оползневого склона.
6.3. Планировка земляного полотна насыпей и выемок, конусов и откосов
Планировка площадей. Состав и виды работ по планировке грунтовых поверхностей по заданным отметкам устанавливается проектом в зависимости от назначения планируемых площадей в общих геометрических параметрах автомобильных дорог и аэродромов, их инфраструктуры.При планировке грунтовых площадей для конструктивных элементов, непосредственно работающих под нагрузками (грунтовые покрытия аэродромов, грунтовые элементы дорожного комплекса, грунтовые части летного поля), в состав планировочных работ включают следующие технологические операции: выравнивание бульдозером с допустимым отклонением от проектных отметок ±10 см (предварительный этап планировки), уплотнение катками с одновременным выравниванием автогрейдером (окончательная планировка). При необходимости устройства дерново-травяных покрытий по спланированной поверхности нанесение и обработка почвенного слоя производится с учетом агротехнических требований к запланированному посадочному материалу.
При планировке грунтовых поверхностей для целей благоустройства, улучшения стока (рекультивированные выработки, территории между сооружениями, резервные площади) в состав работ включаются: выравнивание бульдозером или грейдером с нанесением при необходимости почвенного слоя заданной толщины, предусмотренной проектом.
Планировочные работы при сооружении земляного полотна включают: планировку основания перед началом отсыпки; планировку отсыпаемых слоев до уплотнения и после уплотнения с приданием поперечных уклонов; планировку обочин, конусов и откосов.
На предварительном этапе планировки применяются бульдозеры класса тяги 100-150 кН. Рабочие отметки предварительной планировки должны назначаться с учетом запаса объемов грунта на осадку при уплотнении, величина которого назначается по результатам пробного уплотнения. На участках, где грунты по трудности разработки не соответствуют бульдозерным работам, предварительно осуществляют рыхление грунта при помощи рыхлителей.
Окончательная планировка производится после завершения всех земляных работ и устройства коммуникаций. Планировка выполняется грейдерами или длиннобазовыми планировщиками в едином потоке с уплотнением катками. Допускаемые отклонения от проектных отметок устанавливаются в соответствии с требованиями СНиП 3.06.03-85 в зависимости от назначения планируемых поверхностей и площадок.
Планировка откосов. Основным действенным мероприятием, направленным на обеспечение местной устойчивости склонов и откосов, является укрепление их поверхности. Выбранные конструкции должны предотвратить или не допустить (а в некоторых случаях обеспечивать последовательно совместный эффект) развитие деформаций локального скольжения, оплывин, сплывов, эрозии.
Тип конструкции укрепления необходимо выбирать прежде всего в зависимости от общих задач, которые решаются для реализации намеченного принципа обеспечения устойчивости геотехнической системы «земляное полотно - элемент рельефа». Выбор конструкции обусловлен рабочей отметкой земляного полотна, крутизной склона или откоса, показателями физико-механических свойств грунтов, наиболее опасными погодно-климатическими воздействиями, а также гидрологическим режимом подтопления в случае подтопляемых склонов и откосов.
Все конструкции укрепления откосов и склонов в зависимости от их функции по защите грунта от внешних силовых и погодно-климатических воздействий могут быть разделены на три группы:
биологические типы , предназначенные для зашиты откосов и склонов от эрозии, сплывов, оплывин в районах с благоприятными грунтовыми и климатическими условиями;
несущие конструкции , предназначенные для компенсации сдвигающих усилий, возникающих в грунте поверхностных слоев откосов и склонов, а также силовых воздействий паводковых и поверхностных вод;
защитные и изолирующие конструкции , которые должны изолировать поверхностные слои грунта склона или откоса от температурных воздействий, впитывания атмосферных осадков, отводить грунтовые воды.
Для защиты склонов и откосов неподтапливаемых насыпей, сухих (нескальных) выемок в благоприятных климатических и грунтовых условиях, а также подтапливаемых насыпей при скорости течения менее 0,6 м/сек и в отсутствии волн в качестве основного типа укрепления рекомендуются конструкции первой группы. Дерновый покров следует использовать для укрепления откосов только при его наличии в непосредственной близости от строительного объекта и в случае экономической целесообразности.
Для укрепления склонов и откосов неподтапливаемых насыпей, сложенных глинистыми грунтами, легко выветривающимися скальными породами, грунтами особых разновидностей, переувлажненными грунтами, откосов подтапливаемых насыпей, а также выемок и склонов с водоносными горизонтами можно применять конструкции трех групп. Их комбинируют между собой в зависимости от инженерно-геологических условий строительства на основе технико-экономического сравнения вариантов с учетом времени действия защиты.
Основной принцип использования всех конструкций укрепления - обеспечить устойчивость и стабильность грунта в пределах активной зоны путем регулирования интенсивности ее образования и конечного значения при помощи защитных или изолирующих конструкций, несущих типов конструкций, компенсирующих уменьшение прочности грунта в пределах активной зоны; комбинацией этих способов.
Каждый из указанных типов конструкций имеет свою область применения в зависимости от типа склона, его предыстории, откоса земляного полотна и эффекта зашиты. Когда речь идет об укреплении откосов, особенно высоких насыпей, глубоких выемок или выемок, образованных в результате подрезки склона, то на их поверхности необходимо в кратчайшие сроки создать травяной покров, используя комплексные и комбинированные решения, например, решетчатые конструкции с гидропосевом трав при одновременной высадке кустарников, синтетические сетчатые материалы и др.
Решетчатые конструкции являются весьма действенным типом укрепления, обеспечивающим немедленный эффект зашиты. При этом следует иметь в виду, что выбор конструкций и технологии их строительства должен быть направлен на создание условий, препятствующих эрозии и выветриванию.
Окончательная планировка поверхности земляного полотна на отметках рабочего слоя (низа дорожной одежды) с приданием поперечных уклонов и доуплотнением поверхностного слоя, а также планировка и укрепление откосов насыпей производится после полного выполнения проектного очертания насыпи или выемки.
В зависимости от рабочей отметки планировка ведется путем срезки грунта бульдозером класса тяги 100 кН или автогрейдером тяжелого типа с откосником и удлинителем отвала, откосопланировщиком или экскаватором с двухотвальным скребком (планировочной рамой, ковшом). Выбор машин для планировки и уплотнения поверхности производится согласно табл. 6.2. Планировку подсыпкой на взрыхленную поверхность производят как исключение на малых площадях и при условии последующего уплотнения этих мест.
При планировке с одновременной срезкой грунта и перемещением его вниз на первом этапе выравнивают надоткосные площадки, оформляют бермы в соответствии с разбивкой. Сопряжение поверхности откоса с верхней площадкой земляного полотна выполняют на заключительном этапе.
Планировку откосов насыпей или выемок до 1,5 м осуществляют 2-4 проходами тяжелого автогрейдера или бульдозера с откосниками и удлинителями отвала. Срезаемый с откоса грунт используется для рекультивации боковых резервов или его собирают в штабели для перемещения в обочины насыпи, на съездах и других целей. При этом срезаемый грунт не должен мешать водоотводу.
Таблица 6.2
| Машины | Высота откоса, м | Крутизна откоса | Производительность в смену, м 2 | |
| Планировка откосов |
||||
| Бульдозер универсальный | 1-3,5 | 1:1,5 (1:2) | 7000 | 0,14 |
| Бульдозер универсальный класса тяги 100 кН | 6-12 | 1:2 (1:3) | 8900-10000 | 0,10 |
| Автогрейдер тяжелого типа с откосником и удлинителем отвала | 3,5 | 1:1,5 (1:2) | 5000 | 0,20 |
| Экскаватор-планировщик | до 12 | 1:1,5 | 2400 | 0,42 |
| 6-10 | 1:1,5 | 3200 | 0,31 |
|
| Уплотнение грунта |
||||
| Виброкаток или виброплита, навешенные на стрелу экскаватора | до 6 | 1:1,5 (1:3) | 4250-5000 | 0,20 |
| То же | 12 | 1:1,5 (1:2) | 5000-5300 | 0,20 |
Планировку откосов насыпей или выемок до 6 м осуществляют откосопланировщиком с нижней стоянки, а откосов до 12 м с верхней и нижней стоянок. Ширина планируемого участка откоса с одной стоянки должна быть не более 2 м, а перекрытие - 0,5 м. Планировка откосов от 6 м до 12 м ведется с использованием экскаватора-планировщика. Планировка откосов высотой более 12 м выполняется в процессе устройства каждого яруса.
Пологие откосы (крутизной 1:2 и положе) планируют с помощью бульдозеров, перемещающихся по откосу сверху вниз с принудительно опущенным отвалом (при гидравлическом управлении) или задним ходом снизу-вверх с отвалом, свободно опущенным на грунт (при канатном управлении). При этом его отвал не должен наполняться грунтом более чем на 2/3 высоты.
Для обеспечения уплотнения откосной части насыпей высотой более 6 м рекомендуется в процессе ее сооружения увеличивать ширину уплотняемых технологических слоев на 0,3-0,5 м с каждой стороны с последующей в процессе планировки срезкой лишнего грунта с откоса и перемещением его на последующие захватки.
6.4. Укрепление конусов и откосов земляных сооружений
Организация укрепления откосов насыпей, конусов и выемок должна обеспечивать возможность механизации работ и минимальные затраты труда. Рекомендуется выполнять укрепительные работы с использованием отряда машин (табл. 6.3). Показатели трудоемкости типовых конструкций укрепления откосов приведены в табл. 6.4.Таблица 6.3
| Машины | Выполняемые операции | Потребность в машинах на 1000 м 2 откоса, маш.-смен |
| Экскаватор-планировщик либо бульдозер класса тяги 100 кН | предварительная планировка откоса | 0,4 |
| распределение растительного слоя | 0,3 |
|
| рытье траншеи под упорную призму (при укреплении сборной решеткой) | 0,1 |
|
| Машина для гидропосева трав | гидропосев трав | 0,2 |
| Автомобильный кран грузоподъемностью 6 т | Погрузка и выгрузка. Установка элементов решетки и железобетонных блоков. Подача на откос материалов для заполнения ячеек | 2,9 |
| Автомобильный транспорт (бортовые машины - для железобетонных изделий, самосвалы - для грунта и строительных материалов) | Транспортировка материалов (растительного или укрепленного грунта, щебня), железобетонных блоков, элементов решетки | 10 |
Для создания на откосах травяного покрова, который является основным способом укрепления грунтовых поверхностей, рекомендуется применять метод гидропосева, посев по растительному грунту вручную или механизированным способом, а также укладку дерновых лент.
Основные технологические процессы устройства укрепления откосов гидропосевом включают: заготовку (при необходимости) почвенного грунта; его распределение и планировку на поверхности откосов; приготовление рабочей смеси из семян трав и вяжущего удобрения; нанесение ее на откос; полив после нанесения смеси и в последующие периоды.
Таблица 6.4
Рабочую смесь (мульчу) для гидропосева приготавливают на специально организованной базе, где должны иметься складские помещения для хранения семян и удобрений, емкости для хранения пленкообразующих материалов, вибросита с ячейками 10Ч10 мм для просеивания опилок или установка для измельчения соломы, весы для семян и удобрений, грузоподъемные средства для заправки рабочей смесью гидросеялки. Заправка смесью гидросеялки осуществляется при включенной системе перемешивания.
Почвенный грунт распределяют на установленную проектом толщину сразу после планировки поверхности откосов, как правило, с помощью машин и оборудования, используемых при планировочных работах. Применяется также схема работ, по которой почвенный (растительный) грунт завозится на обочину и распределяется сверху вниз.
Сухие откосы перед распределением почвенного грунта необходимо предварительно увлажнять с использованием поливомоечных машин.
В случае предполагаемых размывов откосов земляного полотна в период формирования дернового покрова перед распределением растительного грунта на поверхность откосов рекомендуется укладывать мешковину или сетки из геосинтетических материалов. Укладку рулонов сетки осуществляют путем их раскатки сверху вниз по откосу с перекрытием на 10-20 см и закреплением их колышками в пределах обочин. Закрепление концов полотен в грунте выполняют путем нарезки автогрейдером на расстоянии 0,3-0,5 м от бровки откосов канавки глубиной 0,2-0,3 м, укладки концов полотен в канавку и заполнения ее грунтом при повторном проходе автогрейдера либо другими способами, оговариваемыми в проекте.
Гидропосев трав машиной типа ДЭ-16 (или другого типа) производят двумя проходами машины вдоль подошвы откоса или бермы.
Скорость движения машины подбирают опытным путем в зависимости от длины образующей откоса. На откосах высотой 10-12 м смесь распределяют при кратковременных остановках машины через 20-25 м; на откосах высотой 12-24 м - с верхней и нижней стоянок машины, поворачивая гидромонитор в горизонтальной плоскости по дуге 80° - 100°; а в вертикальной плоскости - в пределах ±40° от горизонтали, обеспечивая гидропосев по всей длине откоса на ширину 10-12 м. Следует избегать стекания смеси с откоса и образования ручьевых размывов. Места заправок машины смесью целесообразно располагать на середине укрепляемого участка с радиусом действия машины не более 10 км.
При необходимости зашиты от проникновения через поверхность откосов атмосферных осадков гидропосев, осуществляемый без использования в составе наносимой смеси пленкообразующих, рекомендуется осуществлять по защитному слою, предварительно уложенному на поверхность откоса, например, по геотекстильному материалу в виде сеток, или последующим нанесением вяжущего.
Основные технологические процессы укрепления откосов искусственными материалами включают: приготовление рабочих смесей (цементобетон, грунт, обработанный вяжущим, мелкозернистая сухая бетонная смесь и т.п.); вывозку на откосы рабочих смесей, щебня, железобетонных блоков для упорной призмы, пластиковых георешеток, сборных бетонных, железобетонных и асфальтобетонных плит, элементов решетчатых конструкций, биоматов; укладку и уплотнение рабочих смесей или щебня; монтаж блоков плит, георешеток и сборных решетчатых конструкций; заполнение ячеек, пластиковых георешеток, решетчатых конструкций рабочими смесями, растительным грунтом, щебнем, гидропосевом трав и т.п.
До начала укрепления откосов земляных сооружений бетонными плитами или сборными решетчатыми конструкциями индустриального изготовления у подошвы откоса устраивают монолитный или сборный бетонный упор. Сборный упор устраивают, укладывая блоки принятого размера в траншею на щебеночное основание.
Бетонные блоки упорной призмы заранее распределяют вдоль траншеи краном соответствующей грузоподъемности на расстоянии 1,5 м от нее. Щебень для устройства основания под блоки выгружают из транспортных средств на расстоянии 1,0-1,5 м от бровки траншеи через каждые 12-13 м.
Щебень распределяют в траншее вручную слоем 11-12 см и планируют по визирной рейке, контролируя шаблоном толщину слоя, а затем уплотняют послойно ручными трамбовками типа ИЗ-4502.
Установку блоков на каждом участке протяженностью 10-15 м следует окончательно выверять в плане по шнуру и в профиле с помощью визирок, помещенных с обоих концов блока.
Швы в стыках между блоками заполняют цементопесчаным раствором состава 1:2. Через каждые 10-15 м необходимо устраивать швы расширения, в которые закладывают строганые доски толщиной 15-20 мм. Монтажные петли на блоках отгибают или срезают.
После установки сборных железобетонных блоков пазухи упорной призмы засыпают щебнем фракции 40-70 мм слоями толщиной 10 см с послойным его уплотнением ручными трамбовками.
При устройстве упорной призмы придерживаются следующих допусков относительно проектных размеров: глубина траншеи ±10 %, ширина ее ±5 см; толщина слоя щебеночной подготовки ±10 %; положение блоков в плане после установки, превышение одного блока над другим на стыках и величина зазора между блоками ±5 мм.
После установки бетонного упора на него необходимо нанести размеры сборных элементов укладываемой конструкции и перенести их на поверхность откоса по образующим, перпендикулярным к опорной линии с обозначением осевых линий разбивочными колышками. Для решетчатых конструкций с диагональным расположением элементов разбивку осуществляют по диагонали ячеек. Элементы конструкций следует укладывать снизу-вверх. Сменная захватка должна соответствовать участку откоса, укрепленного на полную высоту.
При монтаже решетчатых конструкций треугольной конфигурации элементы наращивают рядами. Необходимое удлинение верхних рядов на криволинейных участках (конусах путепроводов) компенсируют путем увеличения зазоров в стыках. Ромбическую конструкцию монтируют в диагональном направлении снизу-вверх.
После укладки элементов решетчатых конструкций их объединяют в узлах покрытыми битумом металлическими штырями диаметром не менее 10 мм и длиной не менее 0,5 м или скобами, которые забиваются вручную. Для железобетонных сваек предварительно бурят отверстия заданного диаметра и глубины мотобуром типа Д-10 или другим буровым инструментом. Стыки необходимо омоноличивать цементным раствором (состав 1:2) после окончания монтажных работ. Бетонные поверхности в стыках смачивают предварительно водой, затем уплотняют штыковкой и поверхности заглаживают мастерком. После монтажа решетчатых конструкций ячейки необходимо заполнить предусмотренным проектом материалом, который подают автомобильным краном.
Почвенный грунт, щебень и цементогрунт на откосах высотой до 6 м и крутизной 1:1,5 следует сдвигать с обочины и разравнивать откосопланировщиком, затем досыпать нужный материал или выбрать лишний вручную. Толщина слоя из цементогрунта и щебня в ячейке должна на 2-3 см превышать высоту сборного элемента (запас на уплотнение). После планировки цементогрунт и щебень необходимо уплотнить ручными трамбовками или виброплощадками.
При гидропосеве трав непосредственно на грунт откоса сборные элементы решетчатой конструкции должны быть утоплены в предварительно разрыхленную поверхность откоса на глубину, равную 0,9-1,0 толщины элемента.
Плиты укладывают на прослойку из геотекстильного нетканого материала или щебеночное основание в зависимости от особенностей конструкции, обусловленной проектом, которое устраивают путем распределения и уплотнения на поверхности откоса слоя щебня, предварительно заготовленного у бровок насыпей и выемок. С помощью бульдозеров щебень сталкивают вниз и равномерно распределяют.
Уплотняют слой щебня катками, площадочными вибраторами или механическими трамбовками. Укладка щебня при отрицательных температурах разрешается только на откосе из несмерзшихся несвязных грунтов. При этом щебень необходимо укладывать в сыпучем состоянии.
Для подъема плит автомобильные краны оборудуют траверсами с попарно разноплечими монтажными тросами или цепями со стальными крюками.
Монтаж плит ведут рядами снизу-вверх по поверхности откоса в определённой последовательности. Краном плиту снимают с автомобиля или берут из штабеля и стрелой грубо наводят на место укладки. Затем опускают ее вниз таким образом, чтобы подошва оказалась на 3-5 см ниже верха уложенных смежных плит. Движением стрелы плиту направляют так, чтобы ее поперечная грань соприкасалась с поперечной гранью уложенной плиты. Движением стрелы «на себя» уменьшают до минимума зазор в продольном шве между укладываемой и уложенной плитами. Затем плиту опускают на прослойку из геотекстиля или щебеночное основание так, чтобы она коснулась их одновременно всей подошвой.
При использовании геотекстильных материалов взамен щебеночного основания или устройства обратного фильтра из зернистого материала под бетонными плитами на подтопляемых откосах полотна из геотекстильных материалов укладывают параллельно бровке откоса снизу-вверх, причем нижнее полотно геотекстиля укладывают под бетонные блоки упорной призмы с выводом конца полотна за пределы блока на 0,2 м. Полотна геотекстиля на поверхности откоса укладывают с закреплением его кромок деревянными или металлическими штырями. При укладке геотекстиля под решетчатыми покрытиями на участках временного подтопления смежные полотна соединяют битумной мастикой, сваркой или сшивкой.
Укрепление откосов монолитными бетонными покрытиями проводят по щебеночной или песчаной подготовке. Для подачи бетонной смеси на поверхность откоса используют краны, оборудованные бункерами с затворами. Распределяют смесь по поверхности откоса откосопланировщиками, работающими с верхней и нижней стоянок.
Смеси уплотняют двумя-тремя проходами виброрейки, продвигаемой по направляющим, выставленным с помощью геодезических приборов.
Рабочие смеси для укрепления откосов методом пневмонабрызга приготавливают из цемента, песка, щебня или гравия. Сухие смеси должны быть использованы в течение 2-4 часов с момента их приготовления. Смеси выгружают из автомобилей-самосвалов в накопительные бункеры или на металлические листы (во избежание попадания грунта или скальной породы) с последующей перегрузкой в бункеры бетоншприцмашины, обеспечивающей их смешение с водой, подаваемой от насосной станции, укладку и уплотнение. Добавки-ускорители схватывания и твердения цемента в рабочие смеси для пневмонабрызга следует вводить вместе с водой затворения.
В связи с линейным характером укрепительных работ на объектах дорожного строительства комплект машин и механизмов для пневмонабрызга рекомендуется размещать на автоприцепе, предусмотрев возможность получения электроэнергии и воздуха от электростанций и передвижных компрессорных установок.
Основные операции на поверхности скального или грунтового откоса рабочие выполняют, находясь в специальной подвесной люльке на выносной стреле шарнирных автогидроподъемников. Рабочий управляет соплом, шарнирно закрепленным в люльке.
Процесс пневмонабрызга необходимо начинать с увлажнения через сетку подготовленной скальной поверхности с помощью воздушно-водяной струи. Расстояние от среза сопла до укрепляемой поверхности должно составлять 0,9-1,1 м, а струю бетона следует направлять перпендикулярно к поверхности откоса. Для равномерного распределения слоя защитного покрытия оператор в процессе набрызга должен перемещать сопло одновременно вкруговую и в горизонтальном направлении. Толщина образуемого слоя обратно пропорциональна скорости таких перемещений. В первую очередь заполняют углубления на поверхности и выравнивают «рваный» профиль выемки.
Укрепление поверхности откосов из скальных легко выветривающихся, выветрелых пород, крупнообломочных размягчаемых пород (например, аргиллитов, алевролитов, сланцев и т. п.) необходимо осуществлять по металлической монтажной сетке, сортамент которой устанавливается проектом. Монтажная сетка крепится за пределами бровки откоса несущими анкерами, а на поверхности откоса - монтажными штырями.
После нанесения материала монтажная сетка должна быть утоплена в набрызг-материале. Толщина слоя облицовки над сеткой - не менее 20 мм. Пневмонабрызг следует осуществлять по возможности непрерывно.
Песчаные откосы и придорожные полосы в районах песчаных пустынь укрепляют розливом жидких вяжущих материалов в следующем порядке: приготовление на стационарной базе жидких вяжущих материалов; доставка вяжущих материалов к месту работ; приготовление рабочего состава; распределение рабочего состава (медленно распадающаяся битумная эмульсия) по закрепляемой поверхности.
Агрегат для розлива эмульсии состоит из тягача, размещенного на нем разбрызгивателя в виде дождевального аппарата и мотопомпы (пожарного автомобиля со сменными шлангами длиной до 250 м и брандспойтом), приемной цистерны вместимостью 10-15 м 3 , установленной на пневмоколесной тележке, сцепленной с тягачом. Площадь розлива с одной стоянки составляет около 3 га.
7.8.1 До начала земляных работ на косогоре выше верхней кромки разрабатываемой выемки должны быть устроены нагорные водоотводные канавы, предотвращающие возможность стока воды по косогору в разрабатываемую выемку.
7.8.2 Для обеспечения устойчивости насыпи, отсыпаемой на косогоре, на площадиподошвы насыпи до ее отсыпки должны быть нарезаны уступы шириной 2-3 м бульдозером с поворотным отвалом, движущимся продольными ходами параллельно оси дороги, начиная с нижнего уступа.
После нарезки нижнего уступа грунт из нарезаемого вышележащего уступа, перемещенный на готовый нижний уступ, распределяют равномерным слоем и уплотняют до начала отсыпки последующего слоя насыпи. При возможности обрушения грунта откоса разработку можно начинать с верхнего уступа с перемещением грунта под откос.
На пологих косогорах крутизной менее 20° вместо нарезки уступов допускается производить рыхление многокорпусным плугом.
7.8.3 Выемки на пологих косогорах при крутизне менее 20° следует разрабатывать бульдозерами с поворотным отвалом, проходами под углом 45° к оси дороги. При этом грунт перемещается в насыпь, начиная с ее нижней части, и обеспечивается его послойное разравнивание и уплотнение.
На косогорах крутизной более 20° разработку выемки и отсыпку грунта в насыпь выполняют бульдозерами с универсальными отвалами проходами параллельно или под углом менее 45° к оси.
Производство земляных работ с применением гидромеханизации
7.9.1 Применение гидромеханизации эффективно при достаточно крупных концентрированных объемах земляных работ (не менее 50000 м 3 на километр насыпи), удобно расположенных карьерах песчаных и супесчаных грунтов, привозможности использования промышленной электроэнергии для питания земле сосных и гидромониторных установок.
7.9.2 Работы по гидронамыву земляного полотна автомобильных дорог следует выполнять специализированной производственной организацией. Подготовительные работы по гидронамыву насыпи могут выполняться дорожно-строительной организацией. К таким работам относятся корчевка леса и другие
Интенсивность намыва грунта в насыпь должна обеспечить отдачу воды из грунта. В зависимости от вида намываемого грунта она должна быть в пределе значений, приведенных в таблице 7.7.
Таблица 7.7- Интенсивность намыва грунта в насыпь
7.9.3 Водоотводной колодец следует устраивать в центре «карты». Сечение колодца должно быть рассчитано на максимальный расход пульпы, подаваемой на «карту».
Для отвода воды из колодца устраивают штольню с уклоном дна не менее 5 % в низовую сторону; штольня и водоотводной колодец должны иметь стенки из водонепроницаемых материалов, а также не должны пропускать воду в места сопряжения.
Насыпи необходимо намывать с запасом на осадку, принимаемым в 1,5 % высоты насыпи при намыве из смешанных грунтов и в 0,75 % - при намыве из песчаных грунтов.
7.9.4 Для сокращения трудовых затрат на подготовительные работы, укладку пульпопроводов, обвалование, а также для уменьшения затрат лесоматериалов рекомендуется при намыве насыпай высотой более 2 м применять безэстакадный торцовый способ намыва {рисунок 7.10). Применение этой технологии намыва земляного полотна осуществимо при обязательном применении машин для выполнения всех вспомогательных работ и. прежде всего, для устройства обвалования и перекладки труб.
1 - рабочий пульпопровод; 2- крем грузоподъемностью 2.5 т (удельное давление на грунт 0,017 МПа); 3 - водосборные колодцы; 4 - переключатель 5 - последующие положения пульпопровода; 6 - положение пульпопровода при движении «вперед»; 7 - положение пульпопровода при движении «назад». Q - направление движения пупьпы
а- план, б-поперечной разрез
Рисунок 7.10 -Схема безэстакадного торцового метода намыва земляного полотна
Применение эстакадного или безэстакадного способов намыва грунта должно быть обосновано в проекте организации работ соответствующими технико-экономическими расчетами.
При намыве безэстакадным способом подходов к большим мостовым сооружениям необходимо предотвратить возможность растекания пульпы по затяжному уклону в местах примыкания к береговым устоям, для чего у берегового устоя следует создать различные задерживающие устройства (боковые и торцовые открылки-стенки, обвалование и т. п.).
7.9.5 Гидронамыв земляного полотна должен быть увязан с процессом строительства искусственного сооружения через водную преграду.
7.9.6 Если по местным условиям не представляется возможность разработать пионерную траншею или пионерный котлован с заполнением водой из водотока и последующим вводом в забой грунтового карьера земснаряда на плаву, то разработка карьера целесообразна с применением гидромониторов.
Если в месте перехода трассы через водную преграду берег песчаный и его необходимо срезать или устроить струенаправляющее обвалование, то для размыва берега следует также применять гидромониторы с перекачиванием пульпы из приемного зумпфа землесосными установками.
По своим размерам зумпф должен обеспечивать бесперебойную работу землесосной установки в течение 1-2 мин в случае перерыва поступления пульпы.
7.9.7 Для разработки выемок гидромониторами воду подают под напором.
При работе гидромониторов следует применять:
Прямое водоснабжение - в тех случаях, когда источник имеет дебит, равный или больше, чем расход воды гидромониторами;
Водоснабжение с повторным использованием - в тех случаях, когда воды требуется больше, чем может дать источник; отработавшая вода для возможности повторного использования должна быть осветлена в отстойном бассейне.
УПЛОТНЕНИЕ ГРУНТОВ
Общие положения
8.1.1 Уплотнение грунтов, из которых сооружается земляное полотно, является технологическим процессом, в результате которого достигаются расчетная прочность, устойчивость и стабильность дорожной конструкции.
Возведение насыпей без послойного уплотнения грунтов (катками, трамбовками и др.) допускается в особых случаях: на болотах (ниже поверхности болота), в водоемах (подводная часть); методом гидронамыва. В перечисленные случаях в проекте должно быть указано, каким методом вместо послойного уплотнения обеспечивается требуемая стабильность насыпного грунта.
8.1.2 Плотность грунта оценивается коэффициентом уплотнения (К у).Вземляном полотне автомобильных дорог коэффициент уплотнения грунтов не должен быть ниже значений, приведенных в ТКП 45-3.03-19 (приложение Л).
Отсыпка грунта в насыпь производится, как правило, от краев к середине всю ширину полотна, включая откосные части. В целях уплотнения грунта в краевых частях, прилегающих к откосу, ширина отсыпаемого слоя может быть больше проектного очертания насыпи на 0,3-0,5 м с каждой стороны. Непосредственно перед началом работ по укреплению откоса излишний грунт снимают при планировке откосов и перемещают для досыпки обочин, устройства съездов, рекультивации дорожной полосы. Если после снятия излишнего грунта обнаружено недоуплотнение грунта на откосе, то производят дополнительное уплотнение в соответствии с 8.5.3-8.5.5. достаточность которого определяют повторными замерами.
Насыпь не уширяют при отсыпке из крупнообломочных и песчаных грунтов, не изменяющих существенно объема при уплотнении, а также при сооружении высоких насыпей или насыпей с откосами 1:2 и более пологих. Для этих случаев уплотнение откосов должно быть предусмотрено в качестве отдельной операции.
8.1.3 Каждый слой разравнивают с учетом продольного уклона поверхности насыпи. В поперечном сечении поверхность слоя планируется под односкатный или двускатный профиль с уклоном к бровке 20 %о для песчаных грунтов. 40 %о – для глинистых. Поверхность каждого слоя должна быть выровнена так, чтобы после уплотнения на ней не было углублений или возвышений более 50 мм и чтобы во время дождя не образовывались лужи. Ровность поверхности слоев проверяют визирками или нивелированием.
8.1.4 Каждый последующий проход уплотняющей машины по одному следу не следует делать до тех пор. пока вся ширина земляного полотна не будет перекрыта следами предыдущего прохода уплотняющей машины (на насыпях шириной более 20 м допускается продольное деление захваток). Особое внимание должно быть уделено уплотнению грунта на участках съездов и въездов на дорогу (на длине 15 - 20 м по обе стороны) и на концевых участках, в местах их примыкания к участкам, отсыпанным при сосредоточенных работах.
8.1.5 Для уплотнения связных грунтов целесообразно применять катки на пневматических шинах, кулачковые и решетчатые прицепные катки; для уплотнения несвязных грунтов следует использовать вибрационные и виброударные машины, катки на пневматических шинах.
Уплотнение рыхлых, особенно глинистых, грунтов следует производить двумя видами катков: предварительное уплотнение (прикатка) - массой 6-12 т и окончательное уплотнение - массой более 25 т.
В процессе предварительного уплотнения более легкими катками следует выполнять до 30 %-40 % от общего потребного количества проходов.
8.1.6 Наибольшая плотность грунта может быть достигнута при применении катков, обеспечивающих максимальное, допустимое по условиям прочности данного грунта, контактное давление на поверхность слоя (таблица 8.1). Контактное давление на протяжении всего процесса уплотнения должно быть близко к пределу прочности грунта. При превышении предела прочности грунта могут возникнуть явления местного разупрочнения (волнообразование перед колесами катков, выдавливание грунта в стороны при трамбовании). При недостаточном контактном давлении высокая плотность также не может быть достигнута ни уменьшением толщины слоя, ни увеличением числа повторно прилагаемых нагрузок.
Таблица 8.1 - Пределы прочности грунтов
8.1.7 Требуемая плотность грунтов может быть достигнута при влажности, отличающейся от оптимальной не более чем указано в таблице 8.2.
8.1.8 При влажности менее допустимой (см. таблицу 8.2) несвязные и малосвязные грунты рекомендуется увлажнять в отсыпанном слое незадолго перед уплотнением. Связные грунты, в которых перераспределение влаги идет медленнее, рекомендуется увлажнять на месте разработки (в карьере, выемке, резерве) после их разрыхления.
Таблица 8.2 – Допустимая влажность грунтов при уплотнении
| Грунты | Допустимая влажность (W доп) в долях от оптимальной (W 0) при требуемом коэффициенте уплотнения грунта | |||
| св. 1,0 | 1,0 – 0,98 | 0,95 | 0,90 | |
| Пески пылеватые; супеси легкие крупные Супеси легкие и пылеватые Супеси тяжелые пылеватые; суглинки легкие и легкие пылеватые Суглинки тяжелые и тяжелые пылеватые, глины | 0,85 – 1,30 0,85 – 1,20 0,90 – 1,10 0,90 – 1,00 | 0,80 – 1,35 0,80 – 1,25 0,85 – 1,15 0,90 – 1,05 | 0,75 – 1,60 0,75 – 1,35 0,80 – 1,30 0,85 – 1,20 | 0,75 – 1,60 0,70 – 1,60 0,75 – 1,50 0,80 – 1,30 |
| Примечания 1 При возведении насыпей из непылеватых песков в летних условиях допустимая влажность не ограничивается. 2 Настоящие ограничения не распространяются на насыпи, возводимые гидронамывом. 3 При возведении насыпей в зимних условиях влажность грунтов не должна, как правило, быть более 1,3W 0 для песчаных и непылеватых супесчаных, 1,2W 0 – для супесчаных пылеватых и суглинках легких и 1,1W 0 – для других связных грунтов. 4 Величина допустимой влажности грунта может уточняться с учетом технологических возможностей имеющихся в наличии конкретных уплотняющих средств в соответствии с ТКП 059. |
Для увлажнения грунта можно применять поливомоечные машины, разливая водув несколько приемов. При поливке на месте верхний увлажняемый слой до уплотнения следует перемешать рыхлением или перевалкой автогрейдером или бульдозером.
8.1.9 При интенсивных кратковременных дождях, приводящих к переувлажнению грунтов,. отсыпку и уплотнение связных грунтов следует прекращать до их просыхания. В этом случае принимают меры к ускорению просушивания грунтов (рыхление, перевалка грейдерами, бульдозерами и т.п.). Допускается удалять верхний переувлажненный после дождя слой грунта в отвал с последующим его использованием в других местах.
Перед перерывом в работе поверхность и откосы насыпей должны быть уплотненыи спланированы так, чтобы не допускать переувлажнение грунтов от застоя воды на поверхности незаконченной насыпи. При переувлажнении в отдельных местах грунт должен быть просушен до возобновления работ или заменен грунтом оптимальной влажности.
8.1.10 При уширении земляного полотна существующих автомобильных дорог путем примыкания вновь возводимой части насыпи к старой необходимо предварительно снять с откоса и подошвы растительный грунт, засыпать старые кюветы и послойно уплотнить свежеотсыпанный грунт во избежание в последующем просадок проезжей части из-за неравномерности земляного полотна по плотности. Степень уплотнения обратной засыпки старых кюветов и других выработок должна быть не менее степени уплотнения уширяемой части насыпи на данном уровне от поверхности.
8.1.11 Толщину слоя отсыпки следует назначать в соответствии с техническими параметрами уплотняющих машин, исходя из требования неизменной плотности грунта по глубине слоя. Толщина слоя может быть предварительно назначена по таблице 8.3 с последующим уточнением по результатам пробного уплотнения грунтов в соответствии с приложением М.
8.1.12 Результаты пробной укатки (приложение М)включаются в технологические карты на сооружение земляного полотна.
Применение пробной укатки позволяет в некоторых случаях заменить операционный контроль путем инструментальных измерений плотности и влажности технологическим контролем, в который входят определение соответствия показателей состава и состояния грунтов и контроль за соблюдением толщины слоя, числом проходов и равномерностью распределения проходов. Приемка уплотненного слоя должна производиться инструментальными методами в соответствии с 13.
Укатка
8.2.1 Слой рыхлого грунта рекомендуется уплотнять в две стадии. Вначале во избежание сдвигов и образования волн грунта перед рабочими органами уплотняющей машины следует выполнить прикатку легким катком массой от 6 до 12 т, а затем основную укатку - более тяжелым катком массой 25 т и более.
8.2.2 Предварительная прикатка не требуется, когда слой грунта отсыпаетсяс регулированием движения транспортных и эемлеройно-транспортных машин по всей ширине насыпи. Землевозный транспорт выполняет первую стадию укатки до плотности около 0.9 от ее максимального значения по стандартному уплотнению. В этом случае сразу применяют уплотняющие машины тяжелого типа. Четкая организация совместной работы эемлеройно-транспортных и грунтоуплотняющих машин позволяет обеспечить полное и равномерное уплотнение грунта по всей ширине земляного полотна с минимальными затратами.
Таблица 8.3 – Данные для назначения толщины отсыпаемых слоев
| Толщина слоя грунта в плотном теле, см | Способ отсыпки земляного полотна | Наименование уплотняющей машины | Количество проходов (ударов) уплотняющей машины | Рекомендуемое сочетание уплотняющих машин | ||||||||||||||
| Предварительное уплотнение | Окончательное уплотнение | |||||||||||||||||
| Уплотняющее средство | Несвязные грунты | Связные грунты | Уплотняющее средство | Требуемый коэффициент уплотнения | Несвязные грунты | Связные грунты | ||||||||||||
| Масса, т | Тип | Масса, т | Тип | Несвязные грунты | Связные грунты | |||||||||||||
| 0,95 | 0,98 | 1,00 | 1,02 | 0,95 | 0,98 | 1,00 | 1,02 | |||||||||||
| 20-40 | Автомобилями-самосвалами | 12-15 | А | 2-3 | 1-2 | I | 3-5 | 5-7 | 7-9 | 10-12 | 5-7 | 7-9 | 9-11 | 12-14 | А и I Б и I | А и I Б и I | ||
| - | - | - | - | 9-18 | II | - | - | - | - | 6-8 | 8-10 | 10-12 | 13-15 | - | II | |||
| - | - | - | - | 6-18 | III | 1-2 | 2-4 | 4-6 | 7-9 | - | - | - | - | III | - | |||
| Каток решетчатый прицепной | 14-15 | Б | 2-3 | 2-3 | 25-30 | IV | 3-5 | 5-7 | 7-9 | - | 5-7 | 7-9 | 9-11 | - | IV | IV | ||
| 20-40 | Скреперами | Каток на пневматических шинах прицепной или полуприцепной | - | - | - | - | I | 3-5 | 5-7 | 7-9 | 10-12 | 5-7 | 7-9 | 9-11 | 12-14 | I | I | |
| Каток кулачковый прицепной или комбинированный | - | - | - | - | 9-18 | II | - | - | - | - | 5-7 | 7-9 | 9-11 | 12-14 | - | II | ||
| Каток вибрационный прицепной или комбинированный | - | - | - | - | 6-18 | III | 1-2 | 2-4 | 4-6 | 7-9 | - | - | - | - | III | - | ||
| 40-50 | Автомобилями-самосвалами | 12-15 | А | 3-4 | 2-3 | 40-50 | V | 4-6 | 6-8 | 8-10 | 11-13 | 6-8 | 8-10 | 10-12 | 14-16 | А и V Б и V | A и V Б и V | |
| 40-50 | Автомобилями-самосвалами | Каток кулачковый | 5-9 | В | - | 3-4 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
| Каток решетчатый | 14-15 | Б | 3-4 | 2-3 | 25-30 | IV | 4-6 | - | - | - | 6-8 | - | - | - | IV | IV | ||
| Каток вибрационный | - | - | - | - | 8-18 | VI | 3-4 | 4-6 | 6-8 | 9-11 | - | - | - | IV | - | |||
| Трамбующая машина | - | - | - | - | VII | 1-2 | 2-3 | 3-4 | 4-6 | 1-2 | 2-3 | 3-4 | 4-6 | VII | VII | |||
| 70-80 | Автомобилями-самосвалами | Каток на пневматических шинах | 12-15 | А | 4-5 | 3-4 | 40-50 | V | 6-8 | 8-10 | 10-12 | - | - | - | - | - | А и V Б и V | - |
| Каток решетчатый | 14-15 | Б | 3-4 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
| Каток вибрационный прицепной | - | - | - | - | 10-18 | VIII | 4-6 | 6-8 | 8-10 | - | - | - | - | - | VIII | - | ||
| 100-120 | Автомобилями-самосвалами | Каток вибрационный прицепной (полуприцепной) | 3-6 | Г | 2-3 | - | 15-18 | IX | 6-8 | 8-10 | 10-12 | - | - | - | - | - | Б и IX | - |
8.2.3 Катки на пневматических шинах - наиболее универсальные средства уплотнения грунтов. Постепенное повышение удельного давления - одно из основных требований при уплотнении связных грунтов, обеспечивающее получение плотной и прочной структуры грунта по всей толщине слоя. Давление в шинах катка на начальном этапеуплотнения связных грунтов не должно превышать 0.2-0,3 МПа Давление в шинах на заключительном этапе уплотнения должно соответствовать при уплотнении супесей 0,3 - 0.4 МПа, суглинков - 0,6 - 0,8 МПа. При уплотнении песков давление в шинах на всех стадиях уплотнения не должно быть более 0.2-0,3 МПа.
8.2.4 При предварительном уплотнении грунта более легким катком нагрузка на каждое колесо должна быть примерно в 2 раза меньше нагрузки на колесо основного, более тяжелого катка.
Первый и последний проходы по полосе укатки следует производить на малой скорости передвижения катка (2-2,5 км/ч); промежуточные проходы - на большой скорости (8-12 км/ч).
8.2.5 Для достижения равномерности уплотнения грунта давление во всех шинах колес катка должно быть одинаковым. Наиболее равномерную плотность уплотняемого слоя насыпи обеспечивают секционные катки, у которых пневматические колеса с отдельными секциями для балласта имеют независимую подвеску.
8.2.6 Уплотнение кулачковыми катками эффективно для связных грунтов, когда грунты в начале уплотнения рыхлые или комковатые.
Супеси тяжелые пылеватые, легкие суглинки - от 0.7 до 1,5;
Суглинки легкие пылеватые, суглинки тяжелые - от 1.5 до 4,0;
Тяжелые пылеватые суглинки, глины - от 4,0 до 6,0.
Указанные значения удельных давлений относятся к грунтам оптимальной влажности.
8.2.7 Прицепные решетчатые катки наиболее эффективны при уплотнении крупнообломочных и гравелистых грунтов с мерзлыми комьями, так как они обеспечивают размельчение и однородную плотность по всей толщине уплотняемого слоя. Однако для окончательного уплотнения следует применять тяжелые катки на пневматических шинах и вибрационные катки.
8.2.8 Уплотнение грунта прицепными кулачковыми и решетчатыми катками выполняется круговыми проходами по рабочей захватке. Укатка производится от краев насыпи к ее середине (рисунок 8.1) с перекрытием полос уплотнения на 0,15-0,23 м. Для предотвращения обрушения откосов и сползания катков под откос во время работы расстояние от кромки вальца до бровки отсыпаемого слоя должно быть не менее 0,3 м.
1-8 – последовательность проходов;
h – толщина слоя грунта; b – ширина укатываемой полосы
а – схема движения трактора с кулачковыми катками; б – поперечный разрез;
в – перекрытие полос укатки
Рисунок 8.1 – Схема работы прицепных кулачковых катков
При укатке верхних слоев насыпи высотой более 1,5 м прицепными катками на пневмоколесном ходу первый и второй проходы следует выполнять на расстоянии 2 м от бровки насыпи, а затем, смещая ходы на 1/3 ширины катка в сторону бровки, уплотнять края насыпи (рисунок 8.2). После этого укатку продолжают круговыми проходами от края к середине насыпи.
1-10 – последовательность проходов
Рисунок 8.2 – Схема работы прицепного катка на пневматических шинах
Приближение рабочих органов уплотняющих машин к бровке насыпи ближе 0,3 м (рисунок 8.3) не допускается из условий безопасности при любых методах уплотнения (кроме навесных трамбовок).
Рисунок 8.3 - Схема уплотнения насыпи с учётом правил техники безопасности
8.2.9 Для работы прицепных катков оптимальные размеры захватки должны быть не менее 200 м по всей ширине насыпи. Увеличение фронта укатки повышает производительность работы прицепных катков. Однако при увеличении длины участка, подготавливаемого под укатку, следует учитывать, что в сухую и жаркую погоду происходит интенсивная потеря влажности грунта.
8.2.10 При интенсификации и увеличении темпов возведения земляного полотна уплотнение грунтов можно осуществлять теми же катками, но перемещающимися со скоростью 10-15 км/ч. Это требует более мощных (на 50 %-70 %) базовых или тяговых средств, снижения толщины отсыпаемых слоев на 30 %-40 % и увеличения числа проходов по одному следу не менее чем на 1/3.
Трамбование
8.3.1 Трамбование применяют для уплотнения грунтов естественных оснований при доуплотнении существующих насыпей без их разборки, в стесненных местах. Этим способом можно уплотнять грунты слоями большой толщины за один – два прохода машины. Метод трамбования позволяет получить плотность грунтов значительно выше максимальной стандартной плотности, уплотнять грунты при влажности выше и ниже допустимых пределов. Трамбование можно использовать для уплотнения прочных комковатых грунтов, в том числе и крупнообломочных
8.3.2 При выборе уплотняющей машины следует отдавать предпочтение самоходным механизмам непрерывного действия. Подвесные к экскаватору-крану трамбующие плиты могут быть применены, если отсутствуют другие машины (рисунок 8.4).
При уплотнении слоев большой толщины от 1 до 2 м для уплотнения грунтов пониженной влажности, а также для достижения плотности грунтов выше стандартной максимальной плотности используются свободно падающие с высоты от 2-3 до 5-6 м трамбующие плиты массой от 2-3 до 12-15 т. которые подвешиваются к стреле экскаватора-крана соответствующей грузоподъемности. Для плиты массой 2-3 т необходим экскаватор с вместимостью ковша не менее 0,5-0,7 м 3 , для плиты 12-15 г - не менее 1,25 м 3 . При этом толщина уплотняемого слоя грунта равна примерно диаметру подошвы плиты.
Уточнение технологических параметров трамбования производится по данным пробного уплотнения.
1 - пружинный амортизатор; 2 - трамбовка; 3-уплотненные слои грунта; 4-уплотняемая полоса;
Ш - шаг передвижки экскаватора (стрелкой показано направление рабочего хода экскаватора
Рисунок 8.4 - Схема работы тяжелой (массой 12-15 т) трамбующей плиты, подвешенной к стреле экскаватора
С целью снижения динамических нагрузок на экскаватор и предотвращения преждевременного износа его основных механизмов между трамбующей плитой и подъемным канатом-тросом устанавливают пружинную подвеску.
8.3.3 Рабочая скорость перемещения трамбующей машины со свободно падающими плитами на экскаваторе-кране зависит от вида и влажности грунта, а также от толщины уплотняемого слоя. Грунт при оптимальной влажности и толщине слоя, равной примерно диаметру подошвы плиты, рекомендуется уплотнять за один проход машины при скорости около 150 м/ч.
8.3.4 При использовании трамбующие плит на экскаваторах-кранах ширину полосыуплотнения следует принимать в пределах не более 1,5 радиуса действия стрелы.
Трамбование рыхлого глинистого грунта ведется в два приема: предварительноеи основное уплотнение. Предварительное уплотнение целесообразно выполнять суменьшением в 2 раза массы трамбовки или со снижением высоты падения в 4 раза. Предварительное уплотнение грунта, при котором по одному следу наносится не более двух-трех ударов, выполняется одновременно на трех-четырех полосах на всю их ширину.Чтобы предотвратить появление бугров грунт трамбуют со смещением следа предыдущегоцикла на 0,2-0,3 диаметра подошвы трамбовки до тех пор, пока на каждойполосе не будет сделано заданное число ударов. Во время трамбовки необходимо сохранять постоянную высоту подъема трамбовки в момент сбрасывания. На новуюполосу уплотнения можно переходить только после уплотнения предыдущей полосы.
При выборе режима работы трамбующих плит следует отдавать предпочтение сбрасываниюплит большей массы с меньшей высоты. Для экскаваторов с ковшами вместимостью от 0,5 до 1 м 3 эта высота, как правило, составляет от 2 до 4 м.
8.3.5 По окончании уплотнения верхний слой грунта толщиной 10-15 см, разрыхленныйтрамбованием, следует уплотнять легкими ударами трамбовки с высоты 0,5 мили укаткой катками.