Перемещение грунта на косогорах. Постройка земляного полотна в сильно пересеченной и горной местности
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.
2.1. До возведения земляного полотна типа полувыемка-полунасыпь (рис. 1) необходимо:
· · восстановить и закрепить трассу дороги;
· · разбить и закрепить полосу отвода;
· · очистить территорию в пределах полосы отвода и карьеров от кустарника, пней и крупных камней;
· · разбить земляное полотно;
· · устроить временный водоотвод.
2.2. Работы по возведению земляного полотна ведутся в разработанной технологической последовательности (табл. 2) поточным методом на двух захватках длиной 125 м и на третьей захватке длиной 300 м при заключительных работах (рис. 4).
2.3. На первой захватке
срезка растительного слоя грунта в пределах косогора бульдозером ДЗ-171;
устройство нагорной канавы универсальной землеройно-планировочной машиной - экскаватором-планировщиком ЭО-3533.
Бульдозером срезают и удаляют растительный грунт по челночной схеме, начиная с верхней части косогора, перемещая его вниз, за пределы полосы отвода, и укладывают в отвал для последующего использования. Толщина растительного слоя грунта в технологической карте принята 20 см.
Рис. 1 . Поперечный профиль земляного полотна типа полувыемка -полунасыпь
Нагорную канаву разрабатывают экскаватором-планировщиком ЭО-3533 с ковшом вместимостью 0,5 м 3 . Экскаватор устанавливают на специально устроенной на косогоре «полке». При разработке канавы экскаватор передвигается вдоль оси дороги. Проектная глубина канавы указывается на колышках, закрепляющих положение её оси.
Разработка профиля нагорной канавы (рис. 2) производится в следующей последовательности: ковшом, установленным под углом откоса, срезают грунт по контуру одного, а затем - по контуру другого откоса; оставшийся по оси канавы грунт выбирают нормально установленным ковшом с зачисткой дна. Вырытый грунт отсыпают в банкет с низовой стороны нагорной канавы.
Рис. 2 . Схема разработки профиля нагорной канавы экскаватором -планировщиком ЭО -3533 :
1 - 3 - последовательность экскавации грунта
Планировка грунта в банкете при необходимости выполняется отвалом экскаватора ЭО-3533 при второй проходке.
2.4. На второй захватке выполняются следующие технологические операции:
· · нарезка уступов бульдозером;
· · разработка грунта в выемке с перемещением его в насыпьбульдозером;
· · послойное разравнивание грунта бульдозером;
· · увлажнение уплотняемого слоя грунта водой с помощьюполивомоечной машины (при необходимости);
· · послойное уплотнение насыпи самоходным катком на пневмошинах.
Уступы нарезают бульдозером с поворотным отвалом Т-4АП2 ОБГН-4М на участках длиной 60 - 70 м. Нижний уступ нарезают шире устраиваемых выше уступов (шириной до 6 м). Следующий нарезают бульдозером, передвигающимся по насыпи, отсыпанной на высоту первого уступа, и т.д. (рис. 3).
Рис. 3 . Нарезка уступов бульдозером с поворотным отвалом :
1 - уступ ; 2 - отсыпанные слои насыпи
Ширина уступа может составлять 2 - 4 м, высота - 0,5 - 2,0 м. Верху уступов в основании насыпи придают поперечный уклон в сторону оси дороги 0,01 - 0,02, стенки уступов при высоте до 1 м делают вертикальными, а при высоте до 2 м - с наклоном 1:0,5.
Полувыемку разрабатывают бульдозером с поворотным отвалом. Разработку грунта начинают с её верхней части, устраивая площадку шириной не менее 3 м (рис. 5). Затем срезают грунт слоями толщиной 0,3 - 0,4 м с перемещением его вдоль откоса на расстояние 10 м.
Рис. 4 . Технологический план потока по возведению земляного полотна типа полувыемка -полунасыпь
Срезанный грунт бульдозером с неповоротным отвалом ДЗ-171 перемещают вниз по косогору на устроенный уступ. Затем грунт перемещают бульдозером по уступу на расстояние до 20 м, разравнивая его слоями 0,3 - 0,4 м.
Рис. 5 . Последовательность разработки полувыемки на косогоре
После отсыпки первого слоя на участке 30 м приступают к его уплотнению. Бульдозерами продолжают отсыпку первого слоя насыпи по вышеизложенной технологии на следующем участке такой же длины.
После отсыпки слоя на втором участке бульдозеры возвращаются на первый и выполняют работы по отсыпке очередного слоя по ранее уплотнённому.
Разработку грунта на косогоре и отсыпку следующих слоев производят в аналогичной последовательности.
Насыпь предусмотрено отсыпать на 0,5 м шире проектного очертания исходя из условий уплотнения грунта в краевых частях. Лишний грунт убирают при планировке откосов.
Уплотнение отсыпанного слоя выполняется самоходным катком на пневмошинах ДУ-101 за десять проходов по одному следу по челночной схеме. Начинать уплотнение следует на расстоянии не менее 1,5 - 2,0 м от бровки насыпи с постепенным приближением к откосу при каждом последующем проходе. При этом не допускается приближение кромки уплотняющего органа катка к бровке насыпи ближе 0,3 м. После этого укатку продолжают от края к середине насыпи с перекрытием предыдущего следа на 1/3 ширины.
Таблица 1
| Элементы земляного полотна | Глубина расположения слоя от поверхности покрытия, м | Наименьший коэффициент уплотнения грунта при типе дорожных одежд | |||||
| капитальном | облегченном и переходном | ||||||
| в дорожно-климатических зонах | |||||||
| I | II, III | IV, V | I | II, III | IV, V | ||
| Рабочий слой | До 1,5 | 0,98 - 0,96 | 1,0 - 0,98 | 0,98 - 0,95 | 0,95 - 0,93 | 0,98 - 0,95 | 0,95 |
| Неподтопляемая часть насыпи | Св. 1,5 до 6 Св. 6 | 0,95 - 0,93 0,95 | 0,95 0,98 | 0,95 0,95 | 0,93 0,93 | 0,95 0,95 | 0,90 0,90 |
| Подтопляемая часть насыпи | Св. 1,5 до 6 Св. 6 | 0,96 - 0,95 0,96 | 0,98 - 0,95 0,98 | 0,95 0,98 | 0,95 - 0,93 0,95 | 0,95 0,95 | 0,95 0,95 |
| В рабочем слое выемки ниже зоны сезонного промерзания | До 1,2 До 0,8 | - - | 0,95 - | - 0,95 - 0,92 | - - | 0,95 - 0,92 - | - 0,90 |
Первый и последний проходы по полосе укатки пневмокаток выполняет со скоростью 2,0 - 2,5 км/ч, промежуточные проходы -5 - 8 км/ч.
Давление в шинах катка должно быть одинаковым и составлять: для связных грунтов в начале уплотнения - 0,2 - 0,3 МПа; на заключительном этапе для супесей - 0,3 - 0,4 МПа, для суглинков и глин 0,6 - 0,8 МПа; для песков на всех стадиях уплотнения - 0,2 - 0,3 МПа.
Плотность грунта после укатки слоя должна соответствовать установленным требованиям нормативных документов. При этом коэффициент уплотнения грунта в зависимости от проектной глубины расположения слоя от поверхности покрытия дорожной одежды должен соответствовать требованиям, приведенным в табл. 1.
Не следует допускать переувлажнение грунта, а при интенсивных дождях возведение насыпи из глинистых грунтов следует приостанавливать. Перед длительным перерывом в работе необходимо обеспечить водоотвод с поверхности незаконченной насыпи.
Сухие и слабовлажные грунты следует увлажнять принятой в карте поливомоечной машиной МД-433-03. Слой уплотняемого грунта должен полностью пропитаться водой. Технологической картой предусмотрен расход воды, равный 3 % от массы отсыпаемого в насыпь грунта.
2.5. На третьей захватке выполняются следующие технологические операции:
· · срезка излишков грунта с откоса насыпи и планировка поверхности откоса насыпи экскаватором-планировщиком;
· · планировка поверхности откоса полувыемки автогрейдером;
· · планировка верха земляного полотна автогрейдером;
· · нарезка кювета автогрейдером;
· · окончательное уплотнение верха земляного полотна пневмокатком.
Срезка излишков грунта с откосов насыпи и планировка поверхности откоса насыпи выполняются экскаватором-планировщиком ЭО-3533.
Перед срезкой грунта с откоса верхняя площадка насыпи должна быть спланирована, а бровка обозначена колышками через 20 м.
Срезаемый с откоса грунт используется в присыпных обочинах.
Для обеспечения проектного положения откоса сразу после срезки грунта через каждые 50 м устанавливают откосники и обозначают линии бровок.
Планировка поверхности откоса полувыемки выполняется автогрейдером ДЗ-122.
Планировка верха земляного полотна осуществляется также автогрейдером ДЗ-122 за четыре прохода по одному следу по челночной схеме.
Перед началом планировки необходимо проверить и восстановить положение оси и бровок земляного полотна в плане на прямых, переходных и основных кривых, а также в продольном профиле.
Планировку начинают с наиболее низких участков (в продольном профиле), планируя верх насыпи путём последовательных проходов автогрейдера, начиная от краёв с постепенным смещением к середине. Перекрытие предыдущего следа составляет 0,3 - 0,5 м. Угол захвата ножа автогрейдера устанавливается на 45 - 55° в сторону оси дороги.
Кювет нарезают автогрейдером ДЗ-122 при движении вдоль земляного полотна, строго следя за соблюдением проектного уклона. Угол резания при этом должен быть в пределах 35 - 45°.
Окончательное уплотнение верха земляного полотна производят самоходным пневмокатком ДУ-101 за четыре прохода по одному следу, по круговой схеме с перекрытием следов на 1/3. Необходимое давление в шинах пневмокатка указано в п. 2.4.
Технологическая последовательность процессов с расчетом объемов работ и потребных ресурсов приведена в табл. 2, состав отряда - в табл. 3.
Технологический план потока по устройству полувыемки-полунасыпи приведен на рис. 4. Технология операционного контроля качества работ при устройстве полувыемки-полунасыпи приведена в табл. 4.
Таблица 2
Технологическая последовательность процессов с расчетом объемов работ и потребных ресурсов
| № процессов | № захваток | Источник обоснования норм выработки (ЕНиРы и расчеты) | Описание рабочих процессов в порядке их технологической последовательности с расчетом объемов работ | Единица измерения | Количество работ | Производительность в смену | Потребность в машино-сменах | Затраты труда и заработная плата на захватку длиной 125 м | |||||
| на захватку l = 125 м | на 1 км | на захватку l = 125 м | на 1 км | Норма времени, чел.-ч | Заработная плата, руб.-коп. | ||||||||
| на единицу измерения | на полный объем работ | на единицу измерения | на полный объем работ | ||||||||||
| I. Основные земляные работы (захватка l = 125 м) | |||||||||||||
| I | Расчет | Срезка и удаление растительного слоя грунта толщиной 0,2 м бульдозером ДЗ-171 в пределах косогора в количестве: 36·125 = 4500 | м 2 | 1,05 | 8,4 | 0,00187 | 8,41 | 0-04 | 180-00 | ||||
| I | Расчет | Устройство нагорной канавы экскаватором-планировщиком ЭО-3533 с выгрузкой грунта в банкет: (2,85 + 0,6)·0,75·125/2 = 162 | м 3 | 0,90 | 7,19 | 0,044 | 7,13 | 0-94,4 | 152-93 | ||||
| II | Расчет | Нарезка уступов и перемещение грунта бульдозером Т-4АП2 ОБГН-4М на расстояние 30 м: 227·3 = 680 | м 3 | 0,9 | 7,25 | 0,011 | 7,48 | 0-24 | 163-20 | ||||
| II | Расчет | Разработка полувыемки и перемещение грунта в полунасыпь бульдозером Д3-171 на 10 м: 211 + 461 + 711 = 1383 | м 3 | 0,70 | 5,67 | 0,0041 | 5,67 | 0-08,8 | 121-70 | ||||
| II | Расчет | Поперечное перемещение ранее разработанного грунта из выемки и продольное по уступу бульдозером Т-4АП2 ОБГН-4М на расстояние 20 м: 211 + 461 + 711 = 1383 | м 3 | 1,11 | 8,85 | 0,0064 | 8,85 | 0-13,7 | |||||
| II | Расчет | Послойное разравнивание грунта в насыпи толщиной 0,35 м бульдозером Т-4АП2 ОБГН-4М: 438 + 688 + 938 = 2064 | м 3 | 0,70 | 5,58 | 0,0027 | 5,57 | 0-05,8 | 119-71 | ||||
| II | Расчет | Послойная подкатка грунта в насыпи при разработке уступов и выемок самоходным катком ДУ-101 на пневматических шинах за 4 прохода по одному следу: 750 + 1562 = 2312 | м 3 | 0,38 | 3,00 | 0,0013 | 3,0 | 0-02,8 | 64-74 | ||||
| Расчет | Послойное увлажнение грунта водой до оптимальной влажности поливомоечной машиной МД 433-03 при дальности возки 3 км в количестве 3 % от массы грунта при его плотности 1,75 т/м 3: (438 + 688 + 938)·1,75·0,03 = 110 | м 3 | ПО | 1,62 | 12,94 | 0,079 | 8,69 | 1-47 | 161-70 | ||||
| II | Расчет | Послойное уплотнение грунта в насыпи толщиной 0,3 м в плотном теле самоходным катком ДУ-101 на пневматических шинах при 10 проходах по одному следу: 438 + 688 + 938 = 2064 | м 3 | 1,73 | 13,82 | 0,0067 | 13,83 | 0-14,4 | 297-22 | ||||
| ИТОГО: | 68,63 | 1450-67 | |||||||||||
| II. Заключительные земляные работы (захватка l = 300 м) | |||||||||||||
| III | Расчет | Планировка откосов выемки автогрейдером ДЗ-122 при рабочем ходе в двух направлениях: 5,9·300 = 1770 | м 2 | 0,19 | 0,63 | 0,00085 | 1,50 | 0-01,8 | 31-86 | ||||
| III | Расчет | Планировка верха земляного полотна автогрейдером ДЗ-122 за четыре прохода по одному следу: 14,2·300 = 4260 | м 2 | 0,47 | 1,56 | 0,00088 | 3,75 | 0-01,9 | 80-94 | ||||
| III | Расчет | Окончательное уплотнение верха земляного полотна самоходным катком ДУ-101 на пневматических шинах за 4 прохода по одному следу: 12·300 = 3600 | м 2 | 0,36 | 1,19 | 0,0079 | 2,84 | 0-01,7 | 61-20 | ||||
| III | Расчет | Срезка избытка грунта с откоса насыпи и планировка откоса экскаватором-планировщиком ЭО-3533, оборудованным планировочным ковшом: 6,7·0,22·300 = 442 | м 3 | 0,78 | 2,59 | 0,014 | 6,19 | 0-30 | 132-60 | ||||
| III | Расчет | Устройство кювета автогрейдером ДЗ-122: (2,2 + 0,4)/2·0,4·300 = 156 | м 3 | 0,27 | 0,91 | 0,014 | 2,18 | 0-30 | 46-80 | ||||
| ИТОГО: | 16,46 | 353-40 |
Таблица 3
Состав отряда
| Машины | Профессия и разряд рабочего | Потребность в машино-сменах | Потребность в машинах | Коэффициент загрузки | Количество рабочих | |
| на 1000 м | на захватку | |||||
| 1. Основные земляные работы (захватка 125 м) | ||||||
| Бульдозер ДЗ-171 | Машинист VI разряда | 14,07 | 1,75 | 0,88 | ||
| Машинист VI разряда | 7,19 | 0,9 | 0,90 | |||
| Бульдозер Т-4АП2 ОБГН-4М | Машинист VI разряда | 21,68 | 2,7 | 0,90 | ||
| Машинист VI разряда | 16,82 | 2,11 | 0,70 | |||
| Поливомоечная машина МД 433-03 | Машинист VI разряда | 12,94 | 1,62 | 0,81 | ||
| 2. Заключительные земляные работы (захватка 300 м) | ||||||
| Автогрейдер ДЗ-122 | Машинист VI разряда | 3,1 | 0,93 | 0,93 | ||
| Экскаватор-планировщик ЭО-3533 | Машинист VI разряда | 2,59 | 0,78 | 0,79 | ||
| Самоходный каток на пневматических шинах ДУ-101 | Машинист VI разряда | 1,19 | 0,36 | |||
| Примечание.Самоходные катки ДУ-101 на пневматических шинах в количестве 3 штук используются при производстве основных и заключительных земляных работ. |
Таблица 4
Технология операционного контроля качества работ при возведении земляного полотна высотой 3 м типа полувыемка-полунасыпь
| Основные операции, подлежащие контролю | Состав контроля | Метод и средства контроля | Режим и объем контроля | Лицо, осуществляющее контроль | Предельные отклонения от норм контролируемых параметров | Где регистрируются результаты контроля |
| Снятие растительного слоя грунта | Толщина снимаемого слоя грунта | Инструментальный | Мастер | ±20 % от проектной толщины | Общий журнал работ | |
| Устройство нагорной канавы | Инструментальный Измерительная рулетка | Промеры не реже, чем через 100 м | Мастер | ±5 см от проектных значений | Общий журнал работ | |
| 2. Глубина нагорной канавы | Инструментальный Нивелир | Промеры не реже, чем через 100 м | Геодезист | ±5 см от проектных значений | ||
| Послойное разравнивание грунта в насыпи | 1. Толщина разравниваемого слоя | Инструментальный Измерительная линейка, визирки | Промеры не реже, чем через 100 м | Мастер | ±20 % от проектной толщины | Общий журнал работ |
| 2. Однородность грунта | Визуальный | Постоянно | Мастер, лаборант | - | Ведомость приёмки земляного полотна | |
| Послойное уплотнение насыпи | 1. Плотность грунта земляного полотна | Лабораторный Метод режущего кольца Ускоренные и полевые экспресс-методы и приборы | Не реже, чем через 200 м при высоте насыпи до 3 м (не менее 3 точек: по оси земполотна и на расстоянии 1,5 - 2,0 м от бровки) | Лаборант | Снижение плотности грунта не более 4 % от проектных значений до 10 % определений | |
| 2. Влажность уплотняемого грунта | Лабораторный Отбор проб грунта в бюксы | Не реже одного раза в смену (не менее трёх образцов) и обязательно при выпадении осадков Примечание: п.п. 1, 2 могут выполняться совместно | Лаборант | Табл. 1. СНиП 3.06.03-85 | Журнал лабораторного контроля | |
| 3. Режим и технология уплотнения | Визуальный | Постоянно | Мастер | Общий журнал работ | ||
| Планировка откосов насыпи и выемки | Крутизна откосов | Уклономер | Промеры через 50 м | Мастер | Уменьшение крутизны до 10 % от проектного значения | Общий журнал работ |
| Планировка верха земляного полотна | 1. Высотные отметки продольного профиля | Инструментальный Нивелир | Промеры не реже, чем через 100 м | Геодезист | ±50 мм от проектных отметок | Журнал технического нивелирования |
| 2. Расстояние между осью и бровкой земляного полотна | Инструментальный Измерительная рулетка | Промеры не реже, чем через 100 м | Мастер | ±10 см от проектных значений | Общий журнал работ | |
| 3. Поперечные уклоны | Инструментальный Уклономер | Промеры не реже, чем через 100 м | Мастер, геодезист | ±0,010 от проектных значений | Ведомость приемки земляного полотна | |
| Устройство кювета | 1. Поперечные размеры нагорной канавы (по дну) | Инструментальный Измерительная рулетка | Промеры не реже, чем через 100 м | Мастер | ±5 см от проектных значений | Общий журнал работ |
| 2. Глубина нагорной канавы | Инструментальный Нивелир | Промеры не реже, чем через 100 м | Геодезист | ± 5 см от проектных значений | Журнал технического нивелирования |
БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА
К управлению дорожными машинами допускаются лица, достигшие 18 лет, имеющие удостоверение на право управления данной машиной и знающие требования безопасного ведения работ.
При работе по возведению насыпей земляного полотна бульдозерами запрещается:
· · производить земляные работы до очистки участка от леса, пней, валунов и разбивки границ полосы отвода;
· · производить разработку грунта бульдозером на расстоянии ближе 1 м от расположения подземных коммуникаций;
· · производить без разрешения (ордера на разрытие) от организаций, эксплуатирующих эти коммуникации;
· · перемещать грунт на подъем или под уклон более 30°;
· · поворачивать бульдозер с загруженным или заглубленным отвалом;
· · работать в глинистых грунтах в дождливую погоду;
· · находиться на раме рыхлителя в момент опускания зубьев в грунт и во время их подъема.
Во избежание обрушения грунта (сползания насыпи) и опрокидывания бульдозера при сталкивании грунта под откос насыпи или засыпке траншей отвал бульдозера не выдвигается за край откоса, а при устройстве насыпи расстояние от края гусеницы или колеса бульдозера до бровки насыпи должно быть не менее 1 м. При производстве работ по устройству земляного полотна бульдозером руководствуются следующей технической литературой:
1. СНиП III-4-80. Техника безопасности в строительстве.
2. СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования.
3. ТОИ Р-218-05-93. Типовая инструкция по охране труда для машиниста автогрейдера (прицепного грейдера).
4. ТОИ Р-218-07-93. Типовая инструкция по охране труда для машиниста катка.
5. ТОИ Р-218-26-94. Типовая инструкция по охране труда для машиниста автополивомоечной машины.
6. ТОИ Р-218-06-93. Типовая инструкция по охране труда для машиниста бульдозера.
7. Спельман Е.П. Техника безопасности при эксплуатации строительных машин и средств малой механизации. - М.: Стройиздат, 1986. - 271 с.: ил.
Технологическая карта № 7
Грунт может разрабатываться тремя основными способами: резанием -землеройными (одноковшовым экскаватором со сменным оборудованием «прямой» и «обратной» лопатами и многоковшовым роторным или цепным экскаватором) и землеройно-транспортными (скрепером, бульдозером, грейдером) машинами; гидромеханическим - с помощью гидромониторов и землесосных снарядов при наличии мощных источников водоснабжения, при этом размыв грунта и подача его к месту укладки происходят за счет кинетической энергии струи воды; взрывом с использованием различных взрывчатых веществ. Кроме вышеперечисленных существуют специальные способы разрушения грунта - ультразвуком, токами высокой частоты, термическими установками, комбинированными способами.
Разработка грунта резанием
Разработка грунта землеройными механизмами (одно- и многоковшовыми экскаваторами). Экскаваторы бывают одноковшовые циклического действия на пневмоколесном или гусеничном ходу и многоковшовые непрерывного действия. Одноковшовые экскаваторы комплектуются различным сменным оборудованием (рис. 1.7).
Забоем называется рабочее место экскаватора, включая место его стояния и забора грунта. Проходка - это выемка, образованная одним ходом экскаватора. Проходки бывают: лобовыми (торцевыми), при которых разработка ведется на крутых склонах по оси выемки и впереди себя и по обе стороны от оси, и боковыми , при которых разработка грунта происходит с одной стороны по ходу движения. Выемки значительной глубины разрабатывают ярусами-уступами, устраиваемыми в разных уровнях. Транспортные средства располагаются на одном уровне с экскаватором или выше его уровня. Схемы лобовых проходок экскаватора с «прямой» и «обратной» лопатами приводятся на рис. 1.8: продольная симметричная, продольная с поперечным перемещением, по зигзагу.
Рис. 1.7. Типы строительных экскаваторов с различным сменным оборудованием: а - прямая лопата; б - обратная лопата; в - грейфер; г- драглайн; д- копер для забивки свай; е, и - кран для выполнения монтажных и погрузоразгрузочных работ; к - дизель-молот для рыхления мерзлого грунта; ж - приспособление для корчевания пней
Разработку плотных грунтов в плоскости забоя ведут в шахматном порядке, т.е. с отступом от предыдущей полосы резания на величину меньше ширины ковша. При повороте стрелы в обратном направлении снимают полосы несрезанного грунта, что обеспечивает быстрое заполнение ковша грунтом, так как боковое сопротивление резанию при этом уменьшается. Песчаные грунты разрабатывают последовательными полосами (стружками) с небольшим перекрытием предыдущих полос.
Многоковшовые экскаваторы разделяются по типу основного рабочего оборудования на цепные , применяемые при разработке мягких грунтов 1-3 категории на глубине менее 4 м, и роторные , используемые для грунтов повышенной прочности, в том числе мерзлых, на глубине менее 2,5 м. Разработку грунта роторными и цепными экскаваторами в связных грунтах (глинах, суглинках) производят на глубину до 3 м без дополнительного крепления.
Рис. 1.8. Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами при отрывке котлованов: а - лобовой проходкой экскаватора, оборудованного прямой лопатой, с односторонней погрузкой в транспортную машину; б - то же, с двухсторонней погрузкой; в - уширенной лобовой проходкой с зигзагообразным перемещением экскаватора; г - то же с перемещением экскаватора поперек котлована; д - боковой проходкой экскаватора, оборудованного прямой лопатой; е, ж, з - торцевой проходкой вдоль котлована экскаватором, оборудованным обратной лопатой; и, к - то же, при проходках поперек котлована; л - боковой проходкой; м - поперечно-челночной проходкой
экскаватором-драглайном
!^ " IЧ " I Ч Ч N (111
^ У
иЕЕПЕШДЩц!
Разработка грунта землеройно-транспортными машинами. В зависимости от типа взаимосвязи рабочего оборудования с тягачом применяют прицепные, полуприцепные и самоходные скреперы. Скреперы используют при планировке площади и устройстве линейно-протяженных земляных сооружений (рис. 1.9).
Возможность и условия разработки грунта скрепером определяют консистенцией грунта (В): В= (IV- Н / р)/(IV, - Щ,), где IV- природная влажность грунта, %; Щ,- влажность грунта на границе раскатывания, %; IV, - влажность грунта на границе текучести, %. При твердой консистенции грунта (В 0) и полутвердой (В= 0-0,25) грунт следует предварительно рыхлить. При тугопластичной консистенции (В- 0,25-0,5) и мягкопластичной консистенции (5= 0,5-0,75) грунт можно разрабатывать без рыхления. При тягучепластичной (В- 0,75-1) и тягучей (?>1) консистенции скреперы применять нельзя.
Рис. 1.9. Последовательность технологических операций, выполняемых скрепером: а - загрузка ковша грунтом с толкачом;
б - выгрузка грунта из ковша
Полный рабочий цикл разработки грунта включает: резание и наполнение ковша, перемещение, выгрузку, укладку ровным слоем и уплотнение колесами скрепера. Заполнение ковша происходит в процессе движения скрепера с опущенным ножом. Резание может выполняться по следующим профилям: ровной стружкой (рис. 1.10, в) (применяется при планировочных работах); стружкой переменного сечения от 20 до 36 мм гребенчатым профилем (рис. 1.10, б); клиновым профилем (рис. 1.10, а).
Рис. 1.10. Профили резания грунта скрепером: а- клиновидная стружка; б - гребенчатая стружка; в - тонкая стружка постоянной величины
В зависимости от направления забора грунта по отношению к оси выработки может быть выбрана поперечная или продольная схема возки грунта. Поперечная схема возки принимается при близком взаимном расположении выемки и насыпи. При этой схеме следует устраивать въезды на насыпь и съезды с нее. При продольной схеме возки груженые скреперы движутся по отсыпаемой насыпи, имеющей два торцевых съезда. Основную часть рабочего цикла скрепера составляет его движение к месту разгрузки и обратно. Наиболее распространенными схемами движения скрепера являются: по эллипсу, применяемая при планировке площадок и отсыпке насыпей из резервов при ограниченном числе захваток (рис. 1.11, а); по восьмерке - при фронте работ, позволяющем в течение цикла дважды делать забор грунта в резерве и его разгрузке в насыпь (рис. 1.11, б); по спирали - при низких насыпях, если не требуются большие объемы работ по устройству съездов (рис. 1.11, г); по зигзагу - при колонной разработке грунта в резервах большой протяженности (рис. 1.11, в) поперечно-челночная - при концентрированном перемещении грунтовых масс и большом удалении друг от друга (рис. 1.11,5); продольно-челночная (рис. 1.11, с); с одного конца насыпи и чередующихся насыпей (рис. 1.11, ж, з).
Технологические схемы разработки грунта бульдозером. Бульдозеры применяют для разработки неглубоких выемок до 2 м или насыпи высотой менее 1,5 м с перемещением грунта в отвал на расстояние до 200 м; для грубой планировки площадок; обратной засыпки траншей, пазух котлованов; окучивания грунта в зоне работы погрузчиков, а также как дополнительный тягач при разработке грунта скреперами. Наибольшая глубина резания составляет 20-60 см. Рабочим органом бульдозера является прямой навесной отвал, жестко закрепленный и поворачиваемый в вертикальной (90-54°) и горизонтальной плоскостях (3-8°).
Профили резания бульдозера аналогичны профилям резания скрепера. Наиболее рациональными являются клиновидная и гребенчатая схемы резания. При разработке грунта в широких выемках и на площадках могут быть использованы несколько технологических схем (рис. 1.12), обеспечивающих наибольшую производительность: поперечная с ярусно-траншейной разработкой; траншейная по челночной схеме (при разработке котлованов); сплошным слоем; ступенчато-ярусным; полосами; траншейно-полосная и др. При траншейном способе разработки грунта между параллельными проходками бульдозера оставляют нетронутые грунтовые валы, окаймляющие траншеи и препятствующие потерям грунта.
Валы срезают бульдозером в последнюю очередь. При перемещении на расстояние более 40 м применяют способ разработки с промежуточным валом или спаренную работу бульдозеров, движущихся рядом с одинаковой скоростью на расстоянии 0,5 м один от другого. При челночной схеме (в мелких и широких выемках) в котловане срезают и перемещают грунт вдоль оси котлована, начиная с середины,
в оба конца. Вначале разрабатывают котлован на первой захватке на глубину до 1 м, а затем на второй на ту же глубину и т.д. Между смежными траншеями оставляют перемычки нетронутого грунта и валы шириной 0,5-1,2 м, которые срезают после разработки нескольких траншей. При устройстве линейных сооружений небольшой ширины грунт разрабатывают по схеме эллипс или восьмерка.
р езерВ ^
набор грунта разгрузка грунта
направление движения скрепера
Рис. 1.11. Схема разработки грунта скреперами: а - по эллипсу; б - по восьмерке; в - по зигзагу; г - по спирали; д - поперечно-челночная; е- продольно-челночная; ж - при расположении резервов или выемок с одного конца насыпи; з - при разработке
выемок, чередующихся с насыпями
ют для устройства корыта земляного полотна; планировки грунта, отсыпаемого в насыпь высотой не более 1,2 м; срезки и планировки откосов выемок и насыпей; профилирования земляного корыта песчаного слоя; разравнивания щебеночного основания; перемешивания дорожно-строительных материалов с вяжущими; устройства отводных кюветов и нагорных канав глубиной до 0,7 м. Основной орган грейдера - отвал с ножом для резания и перемещения грунта и вспомогательный орган-кирковщик, используемый для удаления небольших пней, корней, рыхления грунтов и дорожных покрытий (рис. 1.13).
Проектная поверхность
////// У// /// /7/ 7/7
м. ..о, 6
Рис. 1.12. Способы и схемы разработки грунта бульдозерами: а - спаренная работа; б - челночная схема; в - послойная разработка;
г - послойная отсыпка; д, е - грудами без послойного уплотнения; ж - разработка грунта «с головы»; 1-7 - последовательность движения бульдозера; 8- грунт, перемещаемый одиночным бульдозером;
9- дополнительный объем грунта, перемещаемого двумя бульдозерами; I-VII - последовательность разработки грунта при планировке
Рис. 1.13. Положение отвала автогрейдера: а - транспортное; б - установка отвала под углом (3; в, г - то же под различными углами
к горизонтальной плоскости
Разработку грунта автогрейдером выполняют снятием прямоугольной и треугольной стружки, что зависит от принятой схемы работы в резерве. При возведении насыпи наиболее рациональной является послойная срезка грунта прямоугольной стружки, а при разработке грунта от внешней бровки резерва к внутренней резание выполняют снятием стружки треугольной формы. При работе автогрейдеров используют различные способы укладки грунта - вприжим, вполуп-рижим, вразбежку, слоем с заданным уклоном и т.д. (рис. 1.14). Укладку грунта вприжим производят валиками, прижатыми друг к другу без зазора (при насыпи высотой до 0,7 м).
При способе вполуприжим грунт отсыпают в валы с частичным прижатием к ранее уложенному, перекрывая его основание на "/ 4 ширины (при насыпи высотой до 0,5 м). При способе вразбежку грунт отсыпают валами, которые соприкасаются лишь основанием (при насыпи высотой до 0,25 м). При ведении профилировочных работ укладку грунта производят слоями толщиной 10-15 см, а отсыпку грунта ведут от бровки к оси дороги с заданным поперечным уклоном. Недобор грунта в 5-7 см до проектной отметки в котлованах и траншеях подчищают ручным способом. Иногда вместо ручных способов применяют уплотнение грунта механическим вибротрамбованием.
Засыпку пазух траншей грунтом производят бульдозерами по челночной или поперечно-челночной схеме, а также вручную. Засыпка пазух обязательно сопровождается уплотнением грунта, которое производят послойно. Толщина первого уплотнения слоя составляет 1 м, а последующих слоев - 0,4-0,6 м. При невозможности доступа рабочего в узкую пазуху (проложенный коллектор) грунт разравнивают микробульдозером, а затем малогабаритным бульдозером, уплотняют самопередвигающейся трамбовкой. Грунт в пазухах коллектора уплотняют параллельными проходами малогабаритной вибротрамбов-
кой. Обратную засыпку выполняют сразу после укладки труб во избежание обрушения стенок траншеи от осадков, пересушивания или увлажнения грунта в отвалах.
Рис. 1.14. Способы укладки грунта в тело насыпи грейдером (размеры в м): а - вприжим; б- вполуприжим; в - вразбежку; г- слоями; д - схема работы колонны автогрейдеров при послойном разравнивании грунта в насыпи; е- планировка откосов насыпи крутизной 1:3 автогрейдером; 1 - первый проход по зарезанию валика № 1; 2- проходы по перемещению валика № 1 к месту укладки; 3 - второй проход по зарезанию валика № 2; 4 - проходы по перемещению валика № 2 к месту укладки;
С - длина рабочей захватки; / 1 - ширина резерва; / 2 - ширина насыпи;
/ 3 - ширина земляного полотна
При устройстве земляного полотна с поперечным профилем в виде полувыемки-полунасыпи поперечное перемещение грунта из выемки в насыпь выполняют бульдозерами или экскаваторами с прямой лопатой. При этом обязательно устройство нагорных водоотводных канав. Применение средств механизации (канавокопатели, плуги, автогрейдеры) возможно на косогорах не круче 30 о. Для обеспечения устойчивости насыпи на косогоре необходимо предварительно нарезать уступы. При крутизне менее 20 о уступы заменяют вспашкой многокорпусным плугом.
Возможно производство работ с предварительным взрыванием откоса.
Для повышения безопасности производства работ по сооружению земляного полотна на косогорных участках, бульдозеры, выполняющие предварительную срезку грунта, работают в зацепе с другими.
Сооружение земляного полотна методом гидромеханизации
Гидромеханизация – наиболее дешёвый способ, обеспечивающий снижение себестоимости земляных работ и высокую производительность труда.
Этот способ применяют: при соответствии грунтов выбранному методу разработки; наличии удобно расположенных резервов или карьеров супесчаных и песчаных грунтов и источника водоснабжения (реки, озёра, артезианские скважины).
Применение гидромеханизации целесообразно при достаточно крупных и концентрированных объёмах земляных работ (не менее 50 тыс. м 3 на 1 км): при устройстве насыпей и выемок, при намыве подходов к строящимся объектам крупных мостов и сооружении дамб.
К подготовительным работам относят: корчёвку леса и общую подготовку карьеров к разработке; разбивку намываемых сооружений; устройство пионерной траншеи и пионерного котлована для ввода земснаряда; постройку (при необходимости) эстакады для пульпопровода и дренажных колодцев; установку грунтомерных реек на картах намыва для контроля объёма выполненных работ.
При использовании плавучего земснаряда поверхность надводной части забоя должна быть очищена от крупных камней, пней и других предметов, чтобы не засорять высасывающую линию машины.
На дорожном строительстве следует преимущественно применять землесосные снаряды с гидротранспортом пульпы. Применение гидромониторного способа разработки грунта крайне ограничено.
В частности, в карьерах дорожно-строительных материалов целесообразно размыв пород осуществлять гидромониторами с самотечным или напорным транспортированием, а разработку обводнённых месторождений, добычу из реки (песка, гравия) – землесосными снарядами.
Насыпи необходимо намывать с запасом на осадку: 1,5 % от высоты насыпи из смешанных грунтов и 0,75 – из песчаных и гравийно-песчаных.
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.
