Цупиков С.Г. (ред.) Справочник дорожного мастера

Подождите немного. Документ загружается.

Образовавшуюся траншею заполняют грунтом насыпи при отсыпке ее "с

головы" или комбинированным способом.

На болотах II и III типов производят только размыв верхнего плотного

слоя торфа гидромониторами. Разжиженный торф не удаляют, а отжимают

грунтом насыпи в боковые прорези, сделанные также гидромониторами.

Транспорт грунта для отсыпки насыпи можно осуществлять путем инъекции

песчаного грунта, подаваемого по пульпопроводу непосредственно в

разжиженную торфяную массу, где песок выдавливает разжиженный торф.

4.2.4. Возведение земляного полотна на поверхности болота после устройства

дренажных прорезей или дрен

С целью уменьшения объёмов работ по выторфовыванию, и особенно,

уменьшению транспортных расходов по транспортировке грунта на болотах I

и II строительных типов и глубиной до 3,0 м устраивают прорези-траншеи,

которые впоследствии заполняют песком. При большей глубине применяют

конструкцию с вертикальными дренами.

Прорези разрабатывают одноковшовыми или многоковшовыми

экскаваторами с ходовой частью болотной модификации. Технология работ

включает: разработку прорезей экскаватором; доставку дренирующего

грунта (песка) к месту укладки; перемещение песка и засыпку прорезей с

помощью бульдозера; послойную отсыпку насыпи до проектной высоты.

Разработку прорезей экскаватором производят "на себя", переходя с одной

траншеи на другую. Заполнение траншей ведут одновременно с возведением

первого слоя насыпи. Схема производства работ по строительству земляного

полотна с дренажными прорезями показана на рис. 4.2.5.

Рис. 4.2.5. Технология устройства земляного полотна с дренажными прорезями:

1 - устройство прорезей многоковшовым экскаватором; 2 - заполнение прорезей и

послойное разравнивание грунта в насыпи бульдозером; 3 - подвозка грунта

автомобилями-самосвалами; I - V - порядок устройства прорезей

При устройстве вертикального дренажа на поверхности болота отсыпают

песчаный слой толщиной более 30 см. Затем через каждые 3...4 м устраивают

дрены в шахматном порядке, которые засыпают сухим песком. Если при

отсутствии вертикальных дрен путь воды отжимаемой насыпью составляет

8...10 м, то при устройстве дрен он сокращается до 1,5...2,0 м. Следовательно,

время стабилизации осадки насыпи сокращается в 25...30 раз.

Вертикальные дрены можно устраивать различными способами: забивкой

специального рабочего органа (пуансона), а затем засыпкой образовавшейся

скважины песком; забивкой или вибропогружением специальной обсадной

грубы, которую заполняют песком, а затем извлекают, оставляя столб из

песка в болотной массе; гидробурением скважины с последующей засыпкой

её песком; погружение картонных фитилей или лент из геотекстиля.

Погружение лент и фитилей осуществляют с использованием

специального оборудования. Рабочий орган, имеющий прямоугольное

сечение (или круглое малого диаметра), имеет внутреннюю полость, куда

помещается дренирующая лента. Болотная масса пробивается рабочим

органом, а при его извлечении дренирующая лента остаётся в болотной

массе.

На рис. 4.2.6 показана схема возведения земляного полотна с

вертикальными дренами. Диаметр дрен составляет 30...40 см. Глубина от 3,0

до 10,0 м. Производительность установки достигает 50...30 дрен в смену.

Рис. 4.2.6. Технологическая схема возведения земляного полотна с применением

вертикальных дрен:

1 - надвижка бульдозером рабочего слоя; 2 - устройство дрен с загрузкой песком; 3 -

наращивание земляного полотна до проектной отметки и устройство временной

пригрузки; 4 - контроль осадки; 5 - снятие пригрузочного слоя; 6 - доуплотнение

земляного полотна; 7 - устройство дорожной одежды

При сооружении вертикальных дрен путем продавливания торфа

происходит его уплотнение вокруг скважины, что ухудшает фильтрацию

воды.

Применение гидробурения устраняет этот недостаток, кроме того, этот

способ считают более экономичным. Оборудование для гидробурения,

состоящее из гидробура, в который подают воду под давлением 0,3...0,5 МПа,

и обсадной трубы, по которой выводят гидросмесь, монтируют на кране или

экскаваторе со стрелой драглайна, а также на тракторе со специальным

обустройством.

Песчаный материал, используемый для заполнения дрен и прорезей,

должен обладать высокой водопроницаемостью: коэффициент фильтрации

песка для заполнения прорезей должен быть не менее 3,0, а дрен - более 6,0

м/сут.

4.3. Возведение земляного полотна в зимних условиях

Ритмичность сооружения земляного полотна в течение года - одно из

непременных условий успешной производственной деятельности любой

дорожно-строительной организации. Объемы строительно-монтажных работ,

выполняемые в I квартале, увеличились и составляют более 15 % от годового

задания. Значительно увеличились объемы работ, выполняемые в IV

квартале. Рост объема выполнения земляных работ в зимних условиях играет

положительную роль. Однако важно в каждом отдельном случае установить

слагаемые этого успеха и определить пути, которые ведут к повышению

эффективности работы в зимних условиях.

Проблема преодоления сезонности дорожного строительства сложна и

многообразна. Она охватывает все стороны деятельности проектных,

научных и производственных организаций, требует решения неотложных

текущих задач и коренных проблем в части повышения качества

землеройной техники. Продление строительного сезона создает

благоприятные условия для повышения темпов дорожного строительства,

способствует закреплению постоянных кадров, позволяет в течение года

равномерно использовать технику и в конечном итоге ведет к снижению

стоимости строительства.

В руководстве по сооружению земляного полотна автомобильных дорог

[15] рекомендовано в зимний период выполнять следующие работы:

возведение насыпей из крупнообломочных и песчаных грунтов, разработку

выемок и резервов в необводненных песках, гравийно-галечных и скальных

грунтах; возведение насыпей из глинистых грунтов при влажности близкой к

оптимальной, на устойчивых основаниях; разработку в непереувлажненных

глинистых грунтах выемок глубиной более 3 м; устройство насыпей на

болотах; выторфовывание.

Технологические схемы производства работ в зимних условиях в

значительной степени имеют региональный характер [40]. Их построение

зависит от абсолютных значений отрицательных температур, длительности

морозного периода, глубин промерзания грунта и других климатических

условий. Большое значение имеют применяемые грунты, материалы,

конструкции дорожных одежд, имеющиеся машины и оборудование. Все эти

особенности следует учитывать при проектирование работ на стадии

составления проектов организации строительства и производства работ.

Здесь же необходимо решить следующие вопросы:

1. Определить виды и объемы работ для выполнения их в зимнее время.

2. Выбрать участки производства этих работ.

3. Провести технологические расчеты, подтверждающие возможность

производства данных работ в конкретных зимних условиях.

4. Выполнить привязку типовых технологических схем производства работ

к местным климатическим условиям,

5. Обосновать экономическую целесообразность производства в зимнее

время намеченных видов и объемов работ.

4.3.1. Правила производства земляных работ в зимних условиях

Для успешного выполнения земляных работ в зимний период необходимо

до наступления холодов выполнить следующие работы:

1) построить вспомогательные помещения;

2) подготовить подъездные дороги;

3) произвести снятие плодородного слоя почвы с основания насыпи;

4) обеспечить водоотвод;

5) заготовить необходимые материалы и оборудование;

6) подготовить к зимней эксплуатации технику;

7) предохранить грунты от промерзания. Минимальный объем

сосредоточенных земляных работ, меньше которого неэкономично вести

работы в зимних условиях, составляет более 50 тыс. м

. В первую очередь,

исходя из этих условий, и необходимо планировать и производить земляные

работы в зимний период.

При возведении насыпей в зимний период не допускаются к укладке без

предварительного измельчения мерзлые комья грунта размером более 30 см

при уплотнении трамбующими машинами и 20 см при уплотнении грунтов

катками массой более 25 т. Укладку комьев мерзлого грунта допускают на

расстоянии более 1,0 м от поверхности откосов насыпи. Количество мерзлого

грунта не должно превышать 70 % общего объема грунта, укладываемого в

насыпь [16, 17, 41].

Мерзлый грунт должен быть равномерно распределен по отсыпаемому

слою, нельзя допускать скопление мерзлых комьев в теле насыпи и особенно

снега или льда.

Влажность плохо дренирующих грунтов не должна превышать величину

ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (4.3.1)

где W

- нижний предел пластичности;

- число пластичности.

Для дорог с усовершенствованными типами покрытий верхнюю часть

насыпи на высоту не менее 1,0 м следует возводить из талого грунта с

послойной отсыпкой и уплотнением, как правило, в летнее время года [15]. В

табл. 4.3.1; 4.3.2 приведены основные технические требования к возведению

земляного полотна автомобильных дорог в зимнее время.

Таблица 4.3.1

Допустимая высота земляного полотна в зависимости от температуры воздуха

Средняя температура воздуха за период производства работ, С Высота насыпи, м

-5

-10

-15

-20

Не ограничивается

4,5

3,5

2,5

Таблица 4.3.2

Запас на осадку для неуплотняемых насыпей из мерзлого грунта, % от высоты земляного

полотна

Виды грунта Запас на осадку при содержании мерзлого грунта, % от общего объема насыпи

10...20 20...40 40...50 50...60

Песчаный

Супесчаный

Глинистый

Для обеспечения необходимого уплотнения грунта до его смерзания промежуток времени

от выемки грунта в карьере до момента окончания его уплотнения в насыпи не должен

превышать;

2...3 ч при температуре воздуха до -10°С;

1...2 ч при температуре воздуха от -10 до -20°С;

1 ч при температуре воздуха ниже -20°С.

При скорости ветра 15...20 м/с эти промежутки времени должны быть

уменьшены в 2 раза. При расчете предельной дальности возки грунта

необходимо учитывать время начала смерзания вынутого из забоя влажного

грунта в зависимости от температуры наружного воздуха (табл. 4.3.3).

Таблица 4.3.3

Время начала смерзания вынутого из забоя влажного грунта

Температура наружного воздуха, С Время начала смерзания грунта, мин

-5 90

-10 60

-20 40

-30 и ниже 20

В соответствии с этим заблаговременно определяют участки возведения

земляного полотна в зимний период, состав дорожно-строительного отряда,

скорость потока и другие параметры [4, 42, 43].

Разработка грунтов в зимнее время осложняется их промерзанием и резким

повышением сопротивляемости резанию, что влечет за собой удорожание

работ, а зачастую и невозможность их разработки имеющимся парком

машин. В связи с этим грунты, подлежащие разработке в зимний период,

должны быть соответствующим образом подготовлены. Подготовка грунтов

может быть произведена одним из трех способов: предохранением грунтов от

промерзания, рыхлением или их оттаиванием.

4.3.2. Предохранение грунтов от промерзания

Предохранение грунтов от промерзания является наиболее экономичным

видом подготовки грунтов к разработке в первой половине зимы [18, 40, 41,

44].

Мероприятия по предохранению грунтов от промерзания могут быть

сведены к следующим трем группам:

1. Предварительная механическая обработка поверхности грунта.

2. Укрытия поверхности грунта разного рода утеплителями.

3. Специальные предохранительные мероприятия.

Уменьшение глубины промерзания грунта в резервах или полное

устранение промерзания повышает производительность землеройных машин.

Предварительная механическая обработка поверхности грунта(вспахивание,

боронование с последующим снегозадержанием) в качестве мер

предохранения грунтов от промерзания может быть применена во II

дорожно-климатической зоне при разработке грунтов до 01...19 декабря, а в I

дорожно-климатической зоне не позднее 20...25 ноября.

Вспашку поверхности карьера производят осенью до промерзания грунта

на глубину до 40 см с последующим боронованием верхнего слоя. В

результате разрыхления грунта резко увеличивается объем пор, которые

уменьшают теплопроводность грунта. Теплоизолирующие свойства

вспаханного грунта увеличиваются, если он будет покрыт снегом. Для

увеличения снежного покрова производят снегозадержание с помощью валов

снега или путем установки снегозадерживающих щитов размером 1,52,0 м

с просветами площадью 35...50 % от общей площади щита. Ряды щитов или

валов снега располагают поперек направления господствующих ветров на

расстоянии 10...15-кратной высоты щитов или снежных валов.

Эффективность предохранения грунта от промерзания вспашкой,

боронованием и снегозадержанием в районе г. Хабаровска приведена в табл.

4.3.4.

Таблица 4.3.4

Глубина промерзания грунта при вспашке, бороновании, снегозадержании

Способ уплотнения

Глубина промерзания грунта, см

на 1,12 на 1,01 на 1,02 на 1,03

Без утепления при снятом растительном слое 70 180 230 240

Вспашка на глубину 40 см 50 120 170 190

Вспашка на глубину 40 см и боронование 35 105 155 180

Вспашка, боронование и снегозадержание (слой снега 50 см) 20 70 110 130

Часть вспаханного и разрыхленного грунта, покрытого слоем снега, все же промерзает.

Глубину промерзания в этом случае определяют по формуле

Н = А(4Р - Р

), ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (4.3.2)

где А - коэффициент, учитывающий способ утепления (табл. 4.3.5);

ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (4.3.3)

где Т - отрицательная среднемесячная температура;

N - количество дней с отрицательной температурой для рассчитываемого

периода зимы.

Таблица 4.3.5

Значение коэффициента А (по данным [41])

Способ уплотнения поверхности грунта

Значение А при Р, равном:

0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,0 1,5 2,0

Вспашка на глубину 25 см и боронование 15 17 20 24 28 30 30 30

Засыпка разрыхленного грунта слоем снега не менее 0,5 м 35 34 41 47 55 59 60 60

Пример. Определить глубину промерзания суглинка в районе г.

Хабаровска на 1.01 при условии, что дневная поверхность грунта будет

вспахана на глубину 25 см и заборонована. Средняя температура в ноябре -

7С; в декабре - 18С. Промерзание грунта начинается с 1 ноября.

Вначале определяем величину Р по формуле (4.3.3).

По табл. 4.3.5 находим величину А = 26, соответственно найденному

значению Р. По формуле (4.3.2) определяем глубину промерзания грунта при

вспаханной и заборонованной поверхности

Н = 28(4·0,8 - 0,8

) = 67 см

Влияние слоя снега на глубину промерзания приближенно определяют по

формуле

Н = 60(4Р - Р

)К

- B·h

сн

, ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (4.3.4)

где К

- коэффициент, принимаемый при утеплении глинистого грунта

равным 1,5, супесчаного и суглинистого - 2,0 песчаного - 2,5;

В - коэффициент сравнительной теплопроводности снега: для рыхлого

снега В = 3,0, для слежавшегося и насыпного В = 2,0, для подтаявшего В =

1,5;

сн

- средняя высота снежного покрова, см.

Способ предохранения грунтов от промерзания глубоким рыхлением до

1,5 м применяется при обеспеченном водоотводе и низком уровне грунтовых

вод. Глубокое рыхление осуществляют экскаватором, оборудованным

прямой лопатой, путем перелопачивания грунта поздней осенью.

Образующаяся при этом волнистая поверхность задерживает снег, который в

свою очередь еще в большей степени способствует предохранению грунта от

промерзания. Глубина промерзания разрыхленного слоя на 0,6...1,0 м меньше

глубины промерзания грунта в естественном состоянии. Разрыхленный

мерзлый верхний слой грунта сравнительно легко разрабатывается

экскаватором с ковшом емкостью более 1,0 м

. Данный способ оправдывает

себя при предохранении от промерзания глинистых и малосвязных грунтов.

Одним из способов, снижающих стоимость производства земляных работ в

зимних условиях, является утепление поверхности грунта

теплоизоляционными материалами (опилки, солома, листва, шлак, торф и

др.).

В качестве утеплителей принимают материалы с малой

теплопроводностью. Толщина слоя утепления зависит от его

теплоизоляционных свойств, климатических условий, влажности грунта,

температуры грунта в момент утепления и времени разработки резерва.

Существуют различные формулы расчета толщины утепляющих слоев.

Все они являются в значительной степени приближенными, так как заранее

учесть изменение климатических факторов на строительной площадке в

течение зимы весьма трудно. В частности, можно использовать следующую

приближенную формулу [16]

ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (4.3.5)

где h

yт

- толщина утепляющего слоя, м;



- расчетная глубина промерзания грунта, определяемая на день

окончания разработки грунтового карьера зимой, м;

- толщина снежного покрова, м;

- коэффициент теплоизоляционных свойств снега;

- допустимая глубина промерзания грунта, зависящая от способа

разработки;

ут

-коэффициент теплоизоляционных свойств утепляющего материала

(табл. 4.3.6);



- коэффициент, учитывающий повышение теплопроводности и снижение

теплоизоляционных качеств при уплотнении материалов утепляющего слоя

под действием транспортных средств и сил тяжести (



 1,3).

Таблица 4.3.6

Приближенные значения коэффициента теплоизоляционных свойств утепляющего

материала К

ут

Утепляющий материал

Грунт

песчаный супесчаный суглинистый глинистый

Листва 3,3 3,1 2,7 2,2

Стружка древесная 3,2 3,1 2,8 2,1

Опилки древесные, мох болотный, торф мелкий 2,8 2,7 2,3 1,9

Котельный шлак:

- сухой

- влажный

2,0

1,6

1,9

1,6

1,3

1,1

Снег 2,5 2,0 2,0 1,5

Солома обычная 2,5 2,4 2,0 1,6

Для определения глубины промерзания грунта используют климатические

справочники или формулу проф. А.Н. Будникова [31]. Во втором случае в

формуле (4.3.5) второй член в числителе не учитывают

ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (4.3.6)

где



- коэффициент теплопроводности мерзлого грунта (табл. 4.3.7);

- средняя из среднемесячных температура воздуха зимой за период Т;

Т - число дней с отрицательной температурой воздуха с начала зимы до

момента окончания разработки карьера;

С - коэффициент уменьшения глубины промерзания в зависимости от

толщины снега (табл. 4.3.8).

Таблица 4.3.7

Теплофизические показатели грунтов

Грунт Влажность, % по массе

Плотность,

кг/м

Коэффициент теплопроводности грунта, Вт/(м·к)

мерзлого



талого



Глинистый

18 1300 1,08 0,85

27 1250 1,48 1,05

27 1350 1,68 1,20

40 1200 1,83 1,29

40 1300 2,03 1,43

40 1350 2,25 1,58

40 1450 2,44 1,72