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

Подождите немного. Документ загружается.

Дренирующий

15 1200 1,23 0,89

15 1300 1,45 1,03

20 1250 1,55 1,08

20 1350 1,77 1,23

20 1400 2,05 1,28

25 1300 1,90 1,40

25 1350 2,20 1,46

Таблица 4.3.8

Значение коэффициента уменьшения глубины промерзания С, от толщины слоя снега

Средняя толщина слоя снега, см Коэффициент С

10 0,5

20 0,4

25 0,35

40 0,3

Толщина снежного покрова, среднемесячные температуры и число дней с

отрицательными температурами для крупных населенных пунктов

дальневосточного региона приведены в табл. 4.3.9.

ТаблицаZ 4.3.9

Метеорологические данныеZ поZ ряду географическихZ пунктов

Географический

пункт

Показатель

Месяц

I II III IV V IX X XI XII

Владивосток средняя толщина снега, см 11 7 4 0 0 0 0 4 8

среднемесячная температура воздуха. °С -14,4-10,9-3,60 4,1 9,0 15,9 8,8 -1,3 -10,3

число дней с отрицательной

температурой воздуха

31 28 24 2 0 0 0 17 30

Хабаровск средняя толщина снега, см 10 10 4 0 0 0 0 5 10

среднемесячная температура воздуха. °С -22,3-17,2 -8,5 3,1 11,1 13,9 4,7 -8,1 -18,5

число дней с отрицательной

температурой воздуха

31 28 29 7 0 0 5 28 31

Благовещенск средняя толщина снега, см 14 13 6 0 0 0 7 13 14

среднемесячная температура воздуха. °С -24,3-18,6 -9,4 2,6 10,9 12,2 2,1 -11,5-21,8

число дней с отрицательной

температурой воздуха

31 28 31 24 3 1 21 30 31

Тында средняя толщина снега, см 31 33 30 20 0 0 10 24 29

среднемесячная температура воздуха. °С -31,7-25,9-16,2 -3,8 6,0 6,3 -5,7-21,5-30,2

число дней с отрицательной

температурой воздуха

31 28 30 20 1 1 20 30 31

Магадан средняя толщина снега, см 33 33 33 28 0 0 11 26 30

среднемесячная температура воздуха. °С -21,0-19,8-15,2 -6,2 2,8 6,5 -4,3-13,4-18,3

число дней с отрицательной

температурой воздуха

31 28 31 20 2 0 12 29 31

Анадырь средняя толщина снега, см 18 18 19 15 4 0 11 14 15

среднемесячная температура воздуха. °С -20,8-21,9-20,6-13,7 -2,9 4,1 -5,2-13,5-19,5

число дней с отрицательной

температурой воздуха

31 28 31 27 12 0 20 28 31

Южно-Сахалинск средняя толщина снега, см 37 38 37 23 0 0 0 10 24

среднемесячная температура воздуха. °С -13,8-12,3 -7,0 1,2 6,2 13,0 6,0 -2,2 -9,1

число дней с отрицательной

температурой воздуха

31 28 31 13 1 0 1 20 31

Оха средняя толщина снега, см 35 36 43 31 6 0 3 18 28

среднемесячная температура воздуха. °С -19,9-18,0-12,8 -4,2 0 10,3 2,6 -6,4 -14,9

число дней с отрицательной

температурой воздуха

31 28 31 18 2 - 2 22 31

Петропавловск-

Камчатский

средняя толщина снега, см 72 82 71 27 0 0 0 27 60

среднемесячная температура воздуха. °С -8,4 -8,5 -5,4 -0,6 3,8 10,2 4,8 -1,7 -6,0

число дней с отрицательной

температурой воздуха

31 28 31 24 4 0 2 22 30

Мильково средняя толщина снега, см 82 91 94 66 12 0 7 28 55

среднемесячная температура воздуха. °С -21,4-18,3-12,5 -2,8 5,0 7,6 0,2 -10,8-18,6

число дней с отрицательной

температурой воздуха

31 28 31 22 1 0 15 29 31

При отсутствии утеплителя из естественных материалов в последние годы стали

использовать в качестве утеплителя сборный пенопласт, стекловату, быстротвердеющую

пену БТП и др. Для устранения процесса диффузии и обеспечения поверхностного стока

эти материалы необходимо прикрывать полиэтиленовой пленкой.

Технология утепления полимерными смолами (полиуретановыми,

карбамидными) заключается в том, что до наступления морозов по грунту

разливают быстротвердеющую смесь, состоящую из 35 % мочевино-

формальдегидной смолы (крепитель М), 4 % пенообразователя (ПО-1), 16 %

технической соляной кислоты (5 % концентрации) и 45 % воды. Расход

компонентов из расчета на 1000 м

поверхности при толщине слоя пены 10

см составляет:

1,92 т - мочевино-формальдегидной смолы (крепитель М);

0,22 т - пенообразователь (ПО - 1);

0,11 т - соляная кислота (35 % концентрации);

2,47 м

- вода.

Крепитель М представляет собой однородную жидкость (раствор

мочевино-формальдегидной смолы, стабилизированный аммиаком), которую

получают конденсацией мочевины с формальдегидом в присутствии

уротропина. Пенообразователь ПО-1 - обезмасленная осветленная

сульфокислота, нейтрализованная едким натрием. Соляная кислота, как

правило, поступает на объект 33 % концентрации. Пену БТП готовят в

установке. Модификацией быстротвердеющей пены является пенолед.

Необходимая толщина теплоизоляции к концу зимы при глубине

промерзания грунта до 3,0 м составляет из БТП -30 см, пенольда - 50 см.

Эффективность утепления грунтов повышается при укладке утепляющих

слоев до наступления отрицательных температур. Чем выше температура

грунта в момент утепления, тем длительнее будет процесс его остывания.

Обращает на себя внимания химический способ предохранения грунта от

промерзания [44, 46, 48]. Сущность его в том, что поверхность грунта

обрабатывается сухой солью или раствором. Рекомендуют применять сухой

реагент, а в случае обработки слабодренирующих грунтов - водный раствор

(табл. 4.3.10).

Таблица 4.3.10

Расход соли (технический хлористый натрий) на 1 м

площади

Влажность, % Расход соли при глубине промерзания, м

0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,4

Сухая соль, кг

15 5 9 12 15 19 22 26 28

20 7 3 17 20 36 32 33 38

25 10 16 22 27 32 36 41 45

23%-й раствор соли, л

15 21 30 40 47 58 70 - -

20 34 42 50 70 85 100 - -

25 35 45 65 80 100 - - -

Наиболее дешевым реагентом является технический хлористый натрий, 23-процентный

раствор соли замерзает только при - 23...-25С и грунт, обработанный солью, сохраняется

в талом состоянии в течение всей зимы, не примерзает к рабочим органам землеройных

машин и кузовам транспортных средств, хорошо поддается уплотнению. Этот способ

пригоден при любой глубине промерзания.

4.3.3. Рыхление мерзлых грунтов

Многолетний опыт сооружения земляного полотна в зимний период

показывает, что землеройными машинами без предварительного рыхления

можно разрабатывать в начале зимы корку мерзлого грунта в соответствие с

рекомендациями табл. 4.3.11.

Таблица 4.3.11

Возможная толщина разрыхления мерзлого грунта землеройными машинами

Землеройные машины

Глубина рыхления,

см

Скреперы прицепные, полуприцепные с ковшом емкостью до 6,0 м

, автогрейдеры

легкие и средние

5...10

Скреперы с ковшом емкостью более 6,0 м

, автогрейдеры тяжелые 10...20

Рыхлители навесные, бульдозеры на тракторе Т-100 20...30

Рыхлители на ДЭТ-250 30...45

Экскаваторы с ковшом емкостью более 1,0 м

35...45

Бульдозеры с навесным рыхлителем на тракторе Т-330 50...70

ЭкскаваторыZZZZ ЭО-4121ZZZZ сZZZ навеснымZZZZ рабочимZZZZ органомZZZZ (клык-рыхлителем) 100...120

Экскаваторы ЭО-10011, ЭО-1252 с ковшом активного действия 100...140

Баровые машины (используют для нарезки блоков в мерзлом грунте) 120...250

Разрабатываемую поверхность карьера или выемки очищают от снега, льда

не более чем на одну смену вперед. Работа в забое должна вестись

круглосуточно и непрерывно во избежание промерзания грунта. Рыхление

ведут на захватке, равной шириной забоя, с учетом призмы обрушения у

экскаваторных забоев. Длину захватки определяют с учетом часовой

производительности рыхлителей и температуры воздуха.

Рыхление взрывом экономически оправдано при глубине промерзания

более 1,5 м. При этом удельный расход взрывных веществ на 1,0 м

грунта в

7...10 раз меньше, чем при глубине промерзания до 0,5 м. В зависимости от

глубины промерзания взрывные работы производят методом шпуровых

зарядов при глубине промерзания до 2,0 м, а более 2,0 м методом

скважинных зарядов.

Величину заряда определяют по формуле

Q = g·w

, кг ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (4.3.7)

где w

-расчетная линия сопротивления, равна глубине промерзания, м;

g - удельный расход взрывных веществ, кг/м

Для глинистых грунтов (аммонит N 9) g = 0,8...1,0, кг/м

, для растительных

и песчаных - g = 0,4...0,6, кг/м

. Более точно массу заряда определяют

пробными взрывами. При температуре воздуха ниже - 20С взрывные работы

должны производиться каждую смену. Расстояние между зарядами в ряду

зависит от глубины промерзания, диаметра шпуров или скважин (табл.

4.3.12).

Таблица 4.3.12

Расстояние между зарядами в ряду

Диаметр шпура

или скважины,

мм

Глубина промерзания Н, м

1,0 1,5 2,0 3,0

Расстояние между зарядами L, м

Шпуры:

45...50

60...70

1,55Н

0,95Н

0,75Н

Скважины:

90... 100

- - 0,8Н 0,6Н

Расстояние между рядами зарядов равно

a = (0,85...0,90)L ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (4.3.8)

Скважины и шпуры располагают в шахматном порядке. Готовые шпуры и

скважины до размещения заряда закрывают деревянными пробками длиной

25 см.

Для бурения шпуров и скважин применяют буровые машины БТС-60,

БТС-М и др. Разработку взорванного грунта ведут двумя захватками: на

первой производят расчистку поверхности грунта от снега, бурят шпуры или

скважины и подготавливают их к взрыванию; на второй - разрабатывают

ранее взорванный грунт и грузят в транспортные средства. Грунт

разрабатывают лобовым забоем максимальной высоты с целью увеличения

объема талого грунта. Крупные мерзлые глыбы дробят накладками или

шпуровыми зарядами. Величину захватки устанавливают в зависимости от

сменной выработки экскаватора.

4.3.4. Оттаивание мерзлых грунтов

Подготовку мерзлых грунтов к разработке можно производить

оттаиванием [8, 14, 19, 20].

Различают четыре основных метода оттаивания:

1. Поверхностное оттаивание. При этом методе тепловой поток

распространяется сверху вниз. Такое оттаивание осуществляется дымовыми

газами и электронагревателями, расположенными на поверхности.

2. Радиальное оттаивание - тепловой поток распространяется в

горизонтальном направлении, по радиусу нагревателя, заглубленного на 3/4

толщины мерзлого слоя.

3. Глубинное оттаивание - тепловой поток распространяется от

нагревателя, расположенного ниже мерзлого слоя, к поверхности.

4. Комбинированное оттаивание - тепловой поток распространяется

сверху вниз и в горизонтальном направлении.

Из вышеперечисленных способов оттаивания грунта самым эффективным

способом является электрооттаивание мерзлого грунта глубинными

электродами при наличии дешевой электроэнергии.

При наличии дешевой электроэнергии для оттаивания грунтов могут быть

применены горизонтальные электроды или вертикальные глубинные

электроды. Горизонтальные электроды изготовляют из полосовой стали

505 мм длиной 2...3 м. В качестве вертикальных электродов применяют

круглую арматурную сталь диаметром 12...20 мм и длиной 1,5...2,0 м.

Горизонтальные электроды укладывают на очищенную от снега поверхность

и засыпают слоем утрамбованных опилок, смоченных 1...2 % раствором

поваренной соли. Вертикальные поверхностные электроды забивают в слой

опилок толщиной 20...25 см, обработанных солью. Вертикальные глубинные

электроды забивают на расстоянии 0,4...0,7 м друг от друга на всю толщину

мерзлого грунта так, чтобы на 8...10 см электроды вошли в незамерзший

грунт. Сущность электрооттаивания грунта заключается в том, что при

замыкании электрической цепи ток проходит по слою опилок или талому

грунту (мерзлый грунт не пропускает электрический ток), выделяемое тепло

будет оттаивать мерзлый грунт, который по мере оттаивания становится

проводником электричества и сам начинает выделять тепло. Расход

электроэнергии на оттаивание 1,0 м

грунта в северо-восточных районах

страны составляет от 35 кВт/ч при использовании вертикальных глубинных

электродов до 85 кВт/ч при применении поверхностных электродов.

Продолжительность электрооттаивания грунта при глубине промерзания 2,0

м составляет от 17 до 28 ч.

Способ оттаивания очень энергоемок. В практике дорожного

строительства подготовку резервов оттаиванием осуществляют лишь в

исключительных случаях при малых объемах грунта, при производстве работ

в населенных пунктах, в непосредственной близости к трубопроводам,

кабелям и другим подземным коммуникациям, когда нельзя рыхлить грунты

механическим и взрывным способами. Применение данного способа

возможно только при технико-экономическом обосновании.

4.3.5. Технико-экономическое обоснование способа подготовки грунта к разработке в

зимнее время

Рассмотренные выше способы подготовки к разработке грунтов в зимнее

время весьма разнообразны.

При выборе способа подготовки грунтов к разработке в зимний период

необходимо руководствоваться соображениями экономии, оперативности и

надежности. Технология должна быть проста и базироваться на

использовании широко распространяемых материалов или машин,

имеющихся в распоряжении строительной организации.

Все перечисленные выше способы предохранения грунта от промерзания,

имея те или иные положительные или отрицательные стороны, обладают

одним неоспоримым преимуществом - позволяют работать только с талым

грунтом.

При химическом способе предохранения грунта от промерзания

достигается двойной эффект - предохраняется грунт от промерзания и

улучшаются условия более качественного уплотнения земляного полотна

автомобильной дороги.

Все методы разработки мерзлых грунтов в зимнее время имеют два

существенных недостатка - нарушается баланс земляных масс и может

снизиться качество работ из-за наличия комьев мерзлого грунта.

Большинство машин, предназначенных для рыхления мерзлых грунтов,

можно использовать только в зимний период, что приводит к низким

показателям по фондоотдаче. Машины рыхлят мерзлый грунт крупными

кусками, делая невозможным его использование при возведении насыпи.

Оттаивание грунта, как уже указывалось, требует значительных

энергетических и трудовых затрат.

При проведении технико-экономического обоснования способа подготовки

грунта к разработке и зимнее время нужно придерживаться следующей

последовательности:

1. Для намеченных объемов земляных работ назначают

конкурентоспособные варианты.

2 На конец каждого месяца зимнего периода (про необходимости чаще)

определяют глубину промерзания незащищенного грунта.

3. По каждому варианту определяют объем работ, связанный с

подготовкой грунта к разработке зимой, при различных глубинах

промерзания грунта.

4. Определяют стоимость выполнения этих paбoт.

5. Определяют величину затрат, связанных с подготовкой грунта к

разработке в зимнее время, приходящихся на единицу талого грунта в

карьере или выемке, по формуле

= (М

+ З

+ Э

)/Q

,ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (4.3.9)

где S

- стоимость дополнительных затрат по i...j варианту для j-й глубины

промерзания грунта, руб/м

;

- затраты па материалы по i...j варианту для j-й глубины промерзания

грунта, руб. (определяются на основании составления калькуляции

стоимости материалов);

- величина заработной платы рабочих по i...j варианту для j-й глубины

промерзания грунта;

- затраты на эксплуатацию машин по i...j варианту для j-й глубины

промерзания грунта, руб .;

- объем талого грунта по i...j варианту для j-й глубины промерзания

грунта.

По полученным данным строят график зависимости величины

дополнительных затрат от глубины промерзания грунта (рис. 4.3.1).

Рис. 4.3.1. Зависимость величины дополнительных затрат на подготовку грунтов к

разработке от глубины промерзания

Такой график позволяет определить наиболее эффективный способ

подготовки грунта к разработке в зимний период для различных моментов

времени, характеризующихся различной глубиной промерзания грунтов.

Экономический эффект Э от удлинения строительного сезона

рассчитывают по формуле

ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (4.3.10)

где Е

- нормативный коэффициент эффективности, установленный для

отрасли, к которой относится строящееся предприятие или объект;

ф - сметная стоимость вводимых в действие основных фондов, руб.;

Т- период продления строительного сезона.

Расчеты показывают, что за счет улучшения использования основных

средств в течение года, снижения затрат по накладным расходам

себестоимость строительства дорог может быть снижена на 5...8 %.

Сокращение сроков строительства при удлинении строительного сезона дает

существенный народнохозяйственный эффект за счет уменьшения времени,

на которое отвлекаются средства в незавершенном строительстве.

Анализ показал, что в подавляющем большинстве при расчетах

экономической эффективности сооружения земляного полотна в зимний

период не учитывают резкого увеличения поломок машин и снижение их

производительности при низких температурах и сильных ветрах. Расчеты

ведут для средней полосы европейской части России, где температура

воздуха редко опускается ниже -15°С. Скорость ветра не учитывают, хотя

число дней со скоростью ветра более 10...15 м/с за устойчивый зимний

период достигает, например, в Амурской области до 54. При отрицательной

температуре и скорости ветра более 10 м/с производительность землеройных

машин резко падает. Например, при температуре воздуха -15°С и скорости

ветра 18 м/с простои машин составили столько же, сколько в безветренную

погоду при температуре -20...-25°С. Хронометраж работы землеройно-

транспортных машин, проведенный нами, показал, что наименьшие затраты

времени на осмотр машин, отдых и личные надобности были при

температуре воздуха от 8 до 20'С. При понижении температуры воздуха до -

10°С время на осмотр машин и личной надобности возрастает в среднем на

10...16 % от нормативного. При температуре воздуха ниже -20...-25°С эти

потери резко возрастали и достигали 20 % от рабочего времени. Значительно

увеличивается время пуска и заправки машин. Время пуска при температуре

-20...-25°С увеличивается по сравнению с оптимальной летней температурой

в 8...10 раз.

Для того, чтобы сделать окончательные выводы о влиянии температуры

воздуха и скорости ветра на производительность землеройной техники,

требуются многолетние данные. При этом следует учитывать техническое

состояние парка машин, квалификацию механизаторов, грунтовые условия,

оснащенность ремонтной базы, условия хранения техники и т.д. [28]. Наши

исследования были ограничены во времени, но несмотря на это данные

хронометража работы землеройно-транспортных машин представляют

бесспорный интерес. Нами установлена зависимость производительности

экскаваторов, скреперов и бульдозеров от температуры воздуха и скорости

ветра до 15 м/с (рис. 4.3.12).

Рис. 4.3.2. Изменение производительности бульдозеров, скреперов, экскаваторов в

зависимости от температуры воздуха:

1 - экскаваторы с ковшом емкостью 0,65 м

; 2 - бульдозеры на тракторе Т-100; 3-скреперы

с ковшом емкостью 6...8 м

При расчете производительности учитывались целодневные простои

машин, находящихся на ремонте из-за поломок. Потери времени, связанные с

болезнью механизаторов или отсутствием горючего, в расчет не

принимались.

В зимний период технико-эксплуатационные показатели работы машин

резко снижаются, увеличивается число простоев из-за поломок узлов и

деталей. Разрушению подвергаются базисные и вспомогательные узлы,

детали машин. Существует функциональная зависимость числа поломок

деталей машин (бульдозеров, экскаваторов, скреперов) от периода

эксплуатации, причем количество поломок в зимний период в 3...7 раз

больше, чем в летний. Объясняется это тем, что с понижением температуры

воздуха начинает проявляться хладноломкость или склонность сталей к

хрупкому разрушению. Переход в хрупкое состояние для каждой марки

стали происходит при определенной температуре, при которой ударная

вязкость металла достигает минимально допустимого предела (0,2...0,4 МПа).

Низкие температуры воздуха в сочетании с динамическими нагрузками при

разработке мерзлых грунтов способствуют увеличению числа поломок и

простоев. В связи с этим основным климатическим фактором, влияющим на

работу машин, считается температура воздуха, при определенных значениях

которой углеродистые стали металлоконструкций переходят в хрупкое

состояние и разрушаются. Эти стали имеют порог хладноломкости в узком

интервале температур от -18 до -20°С.

Установлено, что начиная с температуры -20°С, происходят поломки

большинства небазисных деталей, а при температуре -35°С начинают

выходить из строя базисные узлы. В связи с этим температура воздуха -20°С

считается критической, снижающей надежность работы машин. Кроме

абсолютного значения критической температуры нужно учитывать

вероятность ее повторения. Хронометраж работы дорожных машин,

проведенный нами в Хабаровском крае при сооружении земляного полотна в

зимний период, показал, что при температуре - 20...-25°С и скорости ветра

более 10...15 м/с резко увеличилось число поломок деталей и узлов. Простои

машин только из-за поломок составили до 35...45 % от всего времени

наблюдения. Учитывая увеличение затрат времени на заправку, пуск,

подготовку к работе и т.д., общие потери рабочего времени были еще

значительнее. Производительность землеройно-строительных машин при

этом снизилась на 40...60 % (рис. 4.3.2).

4.3.6. Особенность возведения земляного полотна в зимнее время

Высота насыпей, возводимых в зимнее время, не должна превышать

величин, приведенных в табл. 4.3.13.

При необходимости возведения в зимнее время насыпей, указанных в табл.

4.3.13, следует использовать дренирующий грунт, а при его отсутствии -

разрабатывать индивидуальный проект насыпи из глинистого грунта [21].

Таблица 4.3.13

Наибольшая высота насыпи из глинистых грунтов, возводимая в зимнее время