Цупиков С.Г. (ред.) Справочник дорожного мастера
Подождите немного. Документ загружается.
При строительстве земляного полотна в районе вечной мерзлоты затраты
на эксплуатацию дорожно-строительных машин составляют 40...60 %. В
связи с этим большое значение приобретает задача подбора дорожно-
строительных машин, максимально приспособленных к условиям
строительства. Специфика условий производства работ определяет критерии
подбора машин.
Выбор рациональных типов машин для возведения земляного полотна
автомобильных дорог зависит от следующих факторов:
а) технической возможности применения тех или иных машин в данных
условиях рельефа;
б) конструкции земляного полотна, расположения резервов грунта, его
физико-механических свойств;
в) организационных условий производства работ, главными из которых
являются сроки начала и окончания возведения земляного полотна;
г) условий полной загрузки выбранных машин в течение всего периода
выполнения работ.
При составлении вариантов производства работ необходимо стремиться к
комплексной механизации и полному использованию в течение смены всех
дорожных машин в отряде.
Для предварительных соображений по рациональному подбору машин при
разработке различных групп грунтов можно руководствоваться
рекомендациями табл. 4.4.5
Таблица 4.4.5
Выбор средств механизации для выполнения основных земляных работ
Тип земляного
полотна
Условия производства работ
Высота
насыпи, м
Дальность
перемещения грунта,
м
Тип ведущих машин
Насыпь из
выемок или
грунтовых
карьеров
Грунты несцементированные
обломочные: а) зимний
период
Не
ограничена
Не регламентируется
Экскаваторы с
транспортными
средствами в северном
исполнении
б) весенне-летний период То же То же
Экскаваторы с
транспортными
средствами
в) весенне-летний период До 1,5 До 100 Бульдозеры
Глинистые грунты:
а) весенне-летний период
До 2 До 100
Бульдозеры повышенной
проходимости
б) летний период
Не
ограничена
От 100 до 800 Скреперы
в) летний период То же От 500 до 3000 Скреперы самоходные
г) летний период То же От 1000 и более Экскаваторы с
транспортными
средствами
Насыпь из
грунтов боковых
резервов
а) весенне-летний период До 2 Бульдозеры, скреперы
Учитывая, что рациональные области применения дорожных машин ограничены, а
условия выполнения земляных работ непрерывно меняются, в состав отрядов необходимо
включать несколько типов машин для выполнения основных земляных работ. В этом
случае каждая землеройная машина может быть использована наиболее эффективно.
Например, если земляное полотно возводят по третьему принципу бульдозером в
условиях значительного колебания рабочих отметок, то одновременно с бульдозером
следует применять скреперы для продольного перемещения грунта. В глубоких выемках
также выгодно применять комплексный способ разработки, при котором участки выемок,
прилегающие к насыпи, разрабатывают бульдозерами, а остальную часть, в зависимости
от группы грунта и дальности перемещения, скреперами или экскаваторами с
транспортными средствами.
При комплектовании отрядов следует увязать между собой выработку всех
машин.
Основные машины могут быть использованы для выполнения
вспомогательных работ. В этом случае потребность в них определяется
комплексным расчетом из условия выполнения ими вспомогательных
операций с учетом использования дополнительного навесного рабочего
оборудования.
Технологические карты устройства земляного полотна представляют собой
дальнейшую детализацию проекта организации работ. Их составляют на
отдельные участки земляного полотна, имеющие свои особенности в
организации работ. При расстановке машин по захваткам необходимо полнее
загружать работой каждую машину. При неполной загрузке какой-либо
машины на отдельной захватке она должна быть использована на другой.
Исходными данными для разработки технологической карты являются:
а) длина захватки b, равна или кратна скорости потока V;
б) темп потока при выполнении подготовительных работ (расчистка
полосы, проведение мероприятий по осушению переувлажненных грунтов,
устройство землевозных путей и временных дорог, заготовка мохоторфа для
устройства теплоизоляционных слоев и присыпок и т.д.);
в) темп потока основных работ (послойная отсыпка, уплотнение насыпи и
т.д.);
г) темп потока отделочных работ (профилирование земполотна,
теплоизоляция откосов, рекультивация земель и т.д.);
д) средние дальности перемещения грунта при снятии мохорастительного
слоя, сооружении земляного полотна и рекультивации земель, занятых
резервами и грунтовыми карьерами.
На участках, где земляное полотно запроектировано по первому принципу,
подготовительные работы выполняют с соблюдением следующих правил.
Расчистку дорожной полосы от леса, кустарника производят только в зимний
период, чтобы исключить возможность нарушения мохорастительного
покрова транспортными средствами и гусеницами тракторов. Просеку
делают равной ширине насыпи по низу. Не разрешается корчевка пней на
просеке и нарушение мохорастительного покрова на расстоянии ближе 100 м
в обе стороны от границы дорожной полосы. На маревых и других
обводненных участках во избежание просадки насыпи за счет протаивания
льда производят очистку основания. На месте удаленного льда укладывают
cлань из малоценного леса и кустарника.
В тех случаях, когда земляное полотно строят по второму принципу,
расчистку полосы от леса производят в зимний период. Мохорастительный
покров с площади резервов удаляют весной сразу после его протаивания
(рис. 4.4.11).
Рис. 4.4.11. Схема удаления мохорастительного покрова с поверхности резервов приZ
сохраненииZ егоZ вZ основанииZ насыпи:
I - насыпь, II - промежуточные валы мохорастительного покрова после продольного
прохода бульдозера; III - мохорастительный покров, уложенный в валы по обе стороны
резервов; IV - грунт резервов; 1...3 - последовательность работы бульдозеров
На участках, где земляное полотно запроектировано по третьему
принципу, подготовительные работы можно выполнять круглогодично, а
мохорастительный покров удаляют весной по мере его оттаивания.
При наличии переувлажненных грунтов на участках, запроектированных
по второму и третьему принципам, проводят комплекс мероприятий по их
заблаговременному осушению. Наименее трудоемким и экономически
целесообразным является способ рационального (естественного) осушения
грунтов.
В качестве дополнительных мероприятий, ускоряющих естественный
процесс осушения грунтов, являются:
а) устройство водоотводных канав;
б) снятие мохорастительного слоя;
в) удаление снега с полосы резервов в весенний период;
г) рыхление грунта перед разработкой;
д) послойная разработка грунта в резервах по мере их просыхания.
Мохоторф для теплоизоляционных прослоек заготавливают весной,
разрабатывая его сразу после протаивания и перемещения в валы для
просушивания в течение всего лета.
Несцементированные обломочные грунты применяют в основном для
возведения земляного полотна, запроектированного по первому принципу.
При втором и третьем принципах проектирования несцементированные
обломочные грунты применяют лишь в случаях, когда они являются
местными.
Земляное полотно, запроектированное по первому принципу, возводят в
зимний период с соблюдением следующих правил:
а) работы начинают после промерзания грунта основания на глубину не
менее 30 см;
б) нижние слои насыпи на высоту до 0,5 м отсыпают по способу «от себя»,
а последующие - «на себя»;
в) временные дороги устраивают за пределами дорожной полосы на
расстоянии не менее 100 м.
Соблюдение этих правил обеспечивает полное сохранение грунтов в
мерзлом состоянии. Земляное полотно отсыпают в одну или две стадии. На
первой стадии строительства (в зимний период) отсыпают нижние слои
насыпи толщиной более 1,2 м. На второй стадии (в летний период) отсыпают
верхние слои насыпи.
Глинистые грунты применяют при сооружении земляного полотна,
запроектированного по второму и третьему принципам. Для разработки и
перемещения грунтов в насыпь применяют бульдозеры, скреперы,
экскаваторы с транспортными средствами (табл. 4.4.5).
Переувлажненные грунты в резервах разрабатывают бульдозерами
повышенной проходимости после протаивания слоя на глубину 20...25 см.
Порядок укладки грунта в насыпь устанавливают в зависимости от дальности
его перемещения и поперечного уклона местности.
Для уменьшения потери грунта отвал бульдозера оборудуют открылками,
которые позволяют значительно увеличить объем грунта, перемещаемого
перед отвалом за один цикл, а это дает возможность примерно в 1,5 раза
повысить производительность бульдозера. Применение козырьков исключает
возможность пересыпания грунта через верх отвала. К недостаткам
бульдозеров, отвалы которых оборудованы открылками и другими
уширителями, относят уменьшение их маневренности и увеличение
сопротивления грунтов резанию.
Длину фронта работ L при двусторонних резервах определяют по формуле
ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (4.4.6)
где П - производительность бульдозера, м
3
/сутки;
В
p
- ширина резерва, м;
h
г
- толщина слоя талого грунта для бульдозера 0,20...0,25 м;
V
г
- скорость протаивания грунта в резерве слоя 20...25 см/сутки.
При возведении насыпи из глинистых грунтов соблюдают следующие
требования:
а) разработку резервов начинают с низовой стороны для обеспечения стока
дождевых вод;
б) после перемещения грунта в насыпь производят его разравнивание с
приданием поверхности уклона 30...50‰ от оси к бровкам;
в) дно и откосы резерва планируют, а валы мохорастительного покрова
разравнивают сразу после окончания земляных работ.
Насыпи из местных глинистых грунтов возводят по типовым
технологическим схемам с учетом особенностей, обусловленных местными
условиями.
Выемки в глинистых грунтах разрабатывают после проведения
мероприятий по осушению. Грунт в выемке разрабатывают в талом или
мерзлом состоянии. Разработку выемок в глинистых грунтах бульдозерами,
скреперами ведут по мере оттаивания грунта на глубину 20...25 см. Выемки
разрабатывают с низовой стороны для стока дождевых вод.
Глава 5.
Планировочные и укрепительные работы
5.1. Планировка земляного полотна
Планировку земляного полотна производят для придания полотну
правильной формы, отвечающей техническим и эстетическим требованиям,
улучшению водоотвода и для обеспечения устойчивости.
Планировочные работы ведут вслед за основными работами по
возведению насыпей или разработке выемок. Чтобы при планировке
приходилось только срезать лишний грунт, а не присыпать недостающий,
рекомендуется отсыпать насыпи с запасом грунта на откосах 5...10 см, а
откосы выемок устраивать с недобором 10...15 см. Присыпка недостающего
грунта нежелательна, так как его трудно уплотнить до требуемой плотности
и обеспечить устойчивое объединение свежеприсыпанного грунта с
уложенным и уплотненным ранее или с естественным грунтом откоса
выемки. В тех случаях, когда намечено распределение по откосу
растительного грунта для посева трав, запаса на планировку не делают.
Основными машинами для планировочных работ служат автогрейдеры с
дополнительным навесным оборудованием: удлинителями и уширителями
отвала и специальными откосниками, прикрепляемыми к отвалу с помощью
болтов. Автогрейдерами планируют верхнюю часть земляного полотна,
откосы насыпей высотой до 2,0 м и выемок глубиной до 2,0 м. Пологие
откосы насыпей с заложением 1:3 и более планируют автогрейдером при
непосредственном движении по ним (рис. 5.1.1).
Рис. 5.1.1. Схема планировки земляного полотна автогрейдером:
а - планировка поверхности земляного полотна; б - планировка откосов
крутизной 1:3
Планировочные работы выполняют в следующей последовательности:
вначале планируют поверхность земляного полотна и откосы, затем внешние
откосы резервов, а в последнюю очередь - дно резервов, на котором
разравнивают грунт, срезанный при планировке откосов. Планировку
земляного полотна и откосов следует производить автогрейдерами,
оборудованными системой автоматического управления отвалом, принцип
работы которого основан на функционировании автоматической системы от
датчиков, перемещающихся по специально установленной копирной струне,
спланированной поверхности земляного полотна или работающим по
лазерным направляющим.
Пологие откосы с заложением 1:3 и более можно планировать бульдозером
при движении непосредственно по откосу перпендикулярно оси дороги
сверху вниз. Крутые откосы с заложением менее 1:2 планируют
автогрейдером или бульдозером, оборудованным удлинителем ножа с
выносом его в сторону (рис. 5.1.2).
Рис. 5.1.2.Оборудование бульдозера и автогрейдера для планировки крутых
откосов:
а - вынос ножа автогрейдера в сторону, б - удлинитель отвала бульдозера, 1 и
2 - секции удлинителя; - угол, соответствующий уклону откоса
Откосы высоких насыпей и глубоких выемок планируют с помощью
экскаваторов. При насыпях до 5...7 м целесообразно применять экскаватор -
планировщик с телескопической стрелой (рис. 5.1.3), при большей высоте
насыпей (до 14 м) - экскаватор с двухотвальным планировщиком (рис. 5.1.4)
или драглайн с обычным ковшом. Планировку экскаваторами-
планировщиками производят с верхней и нижней стоянок экскаватора,
планировку экскаватором-драглайном - только с верхней стоянки.
Рис. 5.1.3. Планировка откосов экскаватором-планировщиком с
телескопической стрелой:
а - планировка верхней части откоса; б - планировка нижней части откоса; А
- первая зона планировки; В - вторая зона планировки
Рис. 5.1.4. Планировка откосов экскаватором с двухотвальным
планировщиком:
а - планировка верхней части откоса; б - планировка нижней части откоса
При планировке откосов глубоких выемок срезаемый грунт должен быть
вывезен за пределы выемки. При планировке резервов с разравниванием
грунта, срезаемого с поверхности откосов, необходимо следить за тем, чтобы
были точно выдержаны продольный и поперечный уклоны дна резерва и тем
самым обеспечен водоотвод.
В процессе планировочных работ тщательно контролируют высотные
отметки и крутизну откосов на всех пикетах, переломных и промежуточных
точках, закрепленных при разбивке земляного полотна. Техническая
характеристика экскаваторов-планировщиков приведена в табл. 5.1.1.
Таблица 5.1.1
Экскаваторы-планировщики
Показатели ЭО-3523А-1 ЭО-3532А 660Е
Базовые шасси МЛЗ-5337 - КрАЗ-250
Вместимость ковша обратной лопаты, м
3
0,5 0,63 0,67
Максимальная глубина копания, м 4,6 4,7 6,6
Максимальный радиус копания, м 8,3 8,4 7,3
Максимальная высота выгрузки 4,8 4,8 3,6
Угол поворота ковша вокруг продольной оси стрелы,
град
45 45 -
Длина планируемого участка с одной стоянки, м 3,2 5,6 3,6
Транспортная скорость, км/ч 60 70 80
Масса, кг 16000 18000 23133
Габаритные размеры, м 7,92,53,85 7,92,53,65 -
5.2. Укрепление земляного полотна
Откосы земляного полотна, а также дно и откосы кюветов и канав
укрепляют для предохранения от размыва текущими поверхностными
водами, а также во избежание повреждения откосов дождями и выдуванием
грунтов ветром (особенно при мелкозернистых песках). Конструкцию
укрепления выбирают в зависимости от рода грунта и сил воздействия
природно-климатических факторов на земляное полотно с учетом технико-
экономической эффективности различных укрепительных конструкций. При
этом предпочтение отдают таким конструкциям укреплений, устройство
которых возможно индустриальными способами.
Способ укрепления предусматривается проектом с учетом условий
сооружения земляного полотна и возможного воздействия на него
природных факторов в процессе эксплуатации дороги. При выборе типа
укрепления исходят из необходимости надежного обеспечения устойчивости
земляного полотна [12, 15].
Основным методом укрепления откосов насыпей, неподтопляемых водой,
и откосов выемок является посев многолетних трав, обеспечивающий
быстрое создание на откосе дернового покрова и надежное закрепление
грунта корневой системой трав. Посев может быть осуществлен двумя
способами: механизированным посевом трав по слою растительного грунта,
уложенного на откосах; гидропосевом трав без предварительного создания
растительного слоя на откосах.
При первом способе на откос укладывают растительный грунт слоем
10...15 см, а затем производят посев трав. Смесь семян многолетних трав,
например, тимофеевка луговая, костер безосный, люцерна, высевают
агрегатом АДТС-2, который перемещается по откосам драглайном или
тракторным краном. Этот агрегат одновременно вносит минеральные
удобрения, рыхлит комья растительного грунта, прикатывает засеянную
поверхность. Производительность агрегата от 4000 до 9000 м
2
в смену в
зависимости от высоты насыпи и глубины выемки.
Второй способ (гидропосев) предпочтителен, так как при этом отпадает
трудоемкий процесс по созданию растительного слоя грунта на откосах. При
гидропосеве применяют смесь, состоящую из семян трав, минеральных
удобрений, мульчирующего материала, пленкообразующего компонента и
воды. Мульчирующий материал (измельченная солома, опилки) и
пленкообразующий материал (битумная эмульсия или латекс) создают на