Цупиков С.Г. (ред.) Справочник дорожного мастера
Подождите немного. Документ загружается.
машины
в плотном теле, см проходов (ударов) призводительноть, м
3
/ч
связный
грунт
несвязный
грунт
связный
грунт
несвязный
грунт
связный
грунт
несвязный
грунт
Кулачковый каток 20...25
15...20
-
6...8
8...12
- 130...170 -
Катки прицепные на
пневматических шинах:
12...15 т
15...20
10...15
20...25
15...20
6...8
8...12
4...6
6...8
60...90 140...200
25...30 т
30...35
20...25
35...40
25...30
6...8
8...10
4...6
6...8
90...140 200...300
40...50 т
35...40
25...30
45...50
35...45
6...8
8...10
4...6
6...8
140...200 250...300
Трамбующая машина 40...50
30...40
50...60
40...50
1 1 130...150 450...500
Трамбующая плита массой
2 т при высоте падения 2 м
80...90
70...80
100...110
80...90
4...6
6...8
2...4
4...6
30...80 45...100
Вибрационные катки:
3 т -
30...40
20...30
- 3...4 - 200...250
6 т -
40...60
30...50
- 3...4 - 250...300
П р и м е ч а н и е . В числителе данные, соответствующие требуемому коэффициенту уплотнения 0,95,
в знаменателе коэффициенту уплотнения 0,98...1,0.
В настоящее время наиболее распространенными средствами уплотнения
грунтов являются прицепные катки на пневматических шинах, кулачковые,
вибрационные и решетчатые. Они просты в эксплуатации. Стоимость работ
при их использовании ниже, в сравнении с другими уплотняющими
машинами. Однако недостатками их является сравнительно небольшая
толщина уплотняемого слоя и возможность применения только на участках
длиной не менее 50...100 м, и шириной не менее 10...12 м.
Для уплотнения откосов используют гладкие вальцы, вибровальцы или
трамбующие плиты, смонтированные в виде навесного оборудования к
автомобильным кранам или экскаваторам.
1.11. Производство работ по уплотнению земляного полотна
Основными условиями обеспечения высокого качества работ по
уплотнению грунтов и достижения ими требуемой плотности являются:
- правильный выбор уплотняющих средств в соответствии со свойствами
уплотняемых грунтов;
- обеспечение начального состояния грунтов, способствующего их
эффективному уплотнению;
- назначение толщины слоев уплотняемых грунтов в соответствии с
нагрузкой на них от уплотняющих машин;
- рациональный режим уплотняющих средств: применение
предварительного уплотнения, соблюдение необходимой
последовательности проходов и обеспечение их требуемого числа и т.п.;
- своевременный и тщательный контроль плотности.
Важным фактором, облегчающим уплотнение и способствующим его
высокому качеству, является естественная влажность грунта близкая к
оптимальной. При недостаточной влажности грунтов резко возрастает
необходимое количество работы по уплотнению - увеличение массы
уплотняющих средств и числа их проходов. Наиболее эффективное
уплотнение достигается при влажности грунтов, составляющей 0,9...1,1
оптимальной при стандартном уплотнении. Сухие грунты необходимо перед
уплотнением искусственно увлажнять. Количество воды, которое
необходимо добавлять к грунту, чтобы довести его влажность до
оптимальной, можно рассчитать по формуле
W = K
тр
·
о
(W
0
- W), ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (1.11.1)
где W - добавочное количество воды, т на 1 м
3
грунта в плотном теле;
К
тр
- требуемый коэффициент уплотнения;
о
- оптимальная плотность грунта, г/см
3
;
W
0
- оптимальная влажность в долях единицы;
W - естественная влажность в долях единицы;
- коэффициент, учитывающий испарение воды (в засушливых районах
принимают = 1,2).
Несвязные грунты увлажняют непосредственно перед уплотнением после
разравнивания отсыпаемого слоя. Связные грунты лучше увлажнять в
резерве после рыхления.
При избыточном увлажнении грунтов, также как и при недостаточном,
невозможно получить оптимальную плотность. Допускается производить
уплотнение, если грунт, отсыпаемый в насыпь, имеет влажность не более
указанной в табл. 1.11.1.
Таблица 1.11.1
Максимальная допустимая влажность грунта
Грунт Максимальная допустимая влажность в процентах от оптимальной при
коэффициенте уплотнения
1,0 0,95
Пески пылеватые, супески
легкие
135 160
Суглинки легкие и легкие
пылеватые
125 135
Суглинки тяжелые пылеватые 115 130
Суглинки тяжелые, глины 105 120
Переувлажненные грунты подсушивают на воздухе в резерве или непосредственно в
отсыпаемом слое. Если климатические условия района строительства не позволяют
подсушивать переувлажненные связные грунты, разрабатываемые в резервах или
выемках, их можно улучшить введением добавок негашеной извести или магнезии.
При введении добавок влажность грунта понижается в результате
воздействия следующих факторов:
1. Часть влаги вступает в реакцию и переходит в твердое состояние
W
1
= k
1
- D,ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (1.11.2)
где W
1
- количество воды, вступившее в реакцию;
k
1
- экспериментальный коэффициент равный для негашеной извести (СаО
= 0,32) для магнезии (МgО = 0,43);
D - доза извести или магнезии от массы твердой фазы, %.
2. В процессе гашения извести или магнезии выделяется тепло, которое
увеличивает испарение
W
2
= a·k
2
·D,ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (1.11.3)
где а - коэффициент, учитывающий испарения (при средних условиях а =
0,2);
k
2
- относительное содержание в извести или магнезии свободной описи
кальция или магния
ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (1.11.4)
где t
m
, t
э
- максимальная температура гашения товарной извести или
магнезии и эталона, град.;
t
в
- температура воды, град.
3. Внесенная известь или магнезия увеличивает объем сухой массы
ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (1.11.5)
Влажность переувлажненного грунта после внесения добавок СаО или
МgО с учетом этих трех факторов уменьшится и составит
ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (1.11.6)
где W
гр
- влажность грунта до внесения добавки извести или магнезии.
При уплотнении укаткой для повышения предела прочности уплотняемого
грунта и для возможности постепенного увеличения удельного давления на
него уплотняющих средств, что является важным условием достижения
высокой плотности, рыхлый свежеотсыпанный грунт каждого слоя
необходимо подвергнуть предварительному уплотнению. Для
предварительного уплотнения (подкатки) обычно применяют катки легких
типов. Нагрузка на колесо катка на пневматических шинах, применяемого
для предварительного уплотнения, должна быть примерно вдвое меньше
нагрузки на колесо при основных проходах. При использовании кулачковых
катков в комплекте с катками на пневматических шинах, первые используют
для предварительного уплотнения, вторые - для окончательного.
Предварительного уплотнения требуют только связные грунты. Нет
необходимости в предварительном уплотнении и связных грунтов, если они в
процессе отсыпки слоя подвергались воздействию колес скреперов или
автомобилей - самосвалов.
Прицепными катками грунт уплотняют круговыми проходами (рис.
1.11.1), начиная их на расстоянии не менее 2,0...2,5 м от бровки насыпи, во
избежание сползания катка под откос. Последующими проходами уплотняют
края насыпи, приближаясь к бровке за каждый проход на 1/3 ширины катка,
но не ближе, чем на расстояние 1,0...1,3 м между кромкой вальца или краем
колеса и бровкой. После этого продолжают укатку в направлении от бровок к
оси насыпи, перекрывая при каждом проходе след предыдущего прохода на
1/3...1/4 ширины катка.
Рис. 1.11.1. Схема работы прицепного катка на пневматических шинах:
1...10 - последовательность проходов; L - длина захватки
Вибрационными катками грунт можно уплотнять как по круговой схеме,
как и челночным способом.
Уплотнение трамбованием начинают после тщательного разравнивания
грунта слоем необходимой толщины бульдозером или автогрейдером. При
применении трамбующих машин грунт уплотняют продольными проходами
машин по круговой схеме, начиная от бровок насыпи и постепенно
передвигаясь в направлении ее оси, с перекрытием каждым проходом следа
предыдущего прохода на 0,1...0,2 м. Приближаться к бровкам на расстояние
менее 0,5 м не разрешается во избежание сползания машины под откос.
При использовании трамбующих плит, подвешенных к стрелам
экскаваторов, уплотнение производят в соответствии с рис. 1.11.2.
Рис. 1.11.2. Схема уплотнения грунта плитой, подвешенной к стреле экскаватора:
а - вид сбоку; б - план; 1 - плита; 2 - уплотненные слои; 3 - шаг передвижения экскаватора;
4 - направление движения экскаватора; 5 - уплотненная полоса
1.12. Контроль качества уплотнения насыпей
Контроль качества уплотнения грунта в насыпи осуществляют путем
сравнения требуемой плотности по табл. 1.9.1 с плотностью скелета грунта
насыпи. Ориентировочно берется один образец на каждой захватке и с
каждого слоя. Контроль плотности верхнего слоя следует производить не
реже чем через 50 м. При неоднородных грунтах число образцов
увеличивают. Контроль осуществляют также за влажностью грунта,
толщиной слоев и числом проходов уплотняющих средств. Из лабораторных
методов контроля наиболее часто используют режущее кольцо («метод
кольца»). В полевых условиях расчищают площадку, на слое уплотняемого
грунта ставят режущее кольцо объемом около 500 см
3
с приспособлением,
позволяющим забивать кольцо в грунт без нарушения его структуры (рис.
1.12.1)
Плотность влажного грунта (г/см
3
) определяют по формуле
ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (1.12.1)
где р
1
- масса кольца с грунтом;
р
2
- масса кольца;
V - объем кольца.
Рис. 1.12.1. Режущее кольцо с приспособлением для отбора проб грунта:
1 - режущее кольцо; 2 - крышка; 3 - насадка; 4 - направляющий цилиндр
Влажность грунта (%) определяют высушиванием его в термостате
ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (1.12.2)
где р
1
- масса навески грунта до высушивания;
р
2
- масса навески грунта после высушивания.
Зная плотность влажного грунта и влажность, по формуле определяют
плотность скелета грунта
ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (1.12.3)
Недостатком этого способа определения плотности является длительность
процесса высушивания грунта в термостате (не менее 7 ч для глинистых
грунтов и 5 ч для песчаных). Для ускоренного приближенного определения
плотности и влажности грунтов используют плотномер - влагомер Ковалева
(рис. 1.12.2), основанный на принципе двухкратного измерения объема воды,
вытесняемой при погружении в нее образца грунта: в первый раз
ненарушимой структуры, во второй растертого в воде.
Рис. 1.12.2. Плотномер-влагомер Ковалева:
1 - крышка футляра; 2 - замок футляра; 3 - ведро-футляр; 4 - стальная насадка; 5 - нож; 6 -
трубка поплавка; 7 - поплавок; 8 - крючки; 9 - сосуд; 10 - тарировочный груз; 11 -
резиновое кольцо; 12 - крышка поплавка; 13 - замок поплавка; 14 - режущий цилиндр
Плотность влажного грунта определяют в следующей последовательности:
1. По оси земляного полотна и на расстоянии 1,5...2,0 м от бровки
отбирают образцы грунта ненарушенной структуры с помощью режущего
цилиндра 14 и насадки 4;
2. Цилиндр с грунтом 1 помещают в поплавок 7, закрывают крышкой
поплавка 12 и защелкивают замками 13;
3. Определяют плотность влажного грунта по шкале
w
прибора, погружая
в воду, налитую в ведро-футляр 3, поплавок 7 вместе с цилиндром,
заполненным грунтом.
Плотности скелета грунта определяют следующим образом:
1. Цилиндр с грунтом 14 извлекают из поплавка 7, грунт выталкивают в
сосуд 9, наливая в него воду на 3/4 его объема и тщательно перемешивают до
исчезновения комков.
2. Сосуд 9 подвешивают к поплавку на крючки 8 и погружают в ведро-
футляр с водой. Вода через щель между поплавком 7 и сосудом 9 заполняет
остальное его пространство, вытеснив оттуда воздух, поплавок с грунтом
погружается в воду. После этого по шкале 6 берут отсчет плотности скелета
грунта
В верхней части трубки поплавка 6 нанесены применительно к различным
грунтам четыре шкалы. Одна шкала для определения плотности влажного
грунта
w
и три шкалы для плотности скелета грунтов: Ч - гумусовых, П -
песчаных и Г- глинистых.
Влажность грунта (%) определяют по формуле
ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (1.12.3)
где
w
- плотность влажного грунта, г/см
3
;
- плотность скелета грунта, г/см
3
.
При сооружении земляного полотна из крупнообломочных и скальных
грунтов контроль плотности осуществляют методом «лунки». Этот метод
заключается в том, что в уплотненном слое выкапывают лунку глубиной
10...15 см и объемом 3...5 л. Объем лунки измеряют, заполняя ее одномерным
сухим песком, высыпаемым в лунку из мерного сосуда. Зная массу
содержимого лунки и ее объем, определяют плотность грунта.
Однако этот способ весьма трудоемок и имеет ряд недостатков. В
частности, на конечный результат влияют такие факторы, как крупность
песка, высота и скорость засыпки лунки песком и др.
Чтобы повысить точность измерения объема лунки, в настоящее время
пользуются денситометром, который снабжен резиновым мешком, куда
нагнетают воду из мерного сосуда. Мешок заполняет лунку, достаточно
плотно прилегая к ее стенкам. Объем лунки определяют по расходу воды.
Влажность грунта определяют путем высушивания всей пробы либо ее части
мельче 5 мм, внося поправку на содержание более крупных частиц по
формуле
ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (1.12.4)
где W
1
- влажность грунта, просеянного через сито с отверстиями 5 мм, %;
q - содержание в грунте частиц крупнее 5 мм, %.
Для измерения плотности и влажности грунтов в полевых условиях без
отбора проб применяют радиометрические методы. Гамма-плотномеры
позволяют определить степень рассеяния в грунте гамма-излучения
радиоактивных изотопов, что дает возможность оценивать плотность грунта
в слое глубиной 20 см и более с точностью ±0,05 г/см
3
.
Сущность измерения плотности грунта просвечиванием гамма-лучами
заключается в том, что определяют изменение интенсивности радиации при
прохождении гамма-лучей через просвечиваемую среду (рис. 1.12.3).
Рис. 1.12.3. Схема расположения прибора при контроле плотности:
1 - стальная обсадная трубка d=40 мм; 2 - внутренняя труба контейнера; 3 - изотоп
кобальта 60 (С
о
60
); 4 - счетчик гамма-квантов; 5 - регистратор импульсов
Радиационный источник 3 помещают в рабочем контейнере 2 диаметром
30 мм из стали или свинца. В качестве источника гамма-лучей применяют
С
о
60
. Регистратором количества импульсов в минуту служит пересчетная
схема, питаемая от сети переменного тока с выходом на электромагнитный
счетчик импульсов. Падение гамма-лучей при проникновении через какую-
либо среду толщиной х определяется
J
x
= J
0
e
-
, ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (1.12.5)
где J
x
- интенсивность излучения на выходе импульсов в 1 мин. на 1 см
2
;
J
0
- интенсивность излучения на входе импульсов в 1 мин. на 1 см
2
;
- массовый коэффициент ослабления гамма-лучей средой.
Плотность скелета грунта
ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (1.12.6)
Влажность грунтов с точностью до 1...2 % определяют нейтронными
влагомерами. Принцип их действия основан на учете перехода активных
нейтронов в медленные под влиянием атомов водорода, присутствующих во
влажном грунте.
Глава 2.
Строительство водоотводных устройств и сооружений
2.1. Отвод поверхностных вод
Прочность и устойчивость земляного полотна в значительной степени
зависят от наличия и исправности водоотводных сооружений и устройств.
Угол внутреннего трения грунта, сила сцепления, способность его
выдерживать нагрузки при намокании значительно уменьшаются. При
превышении определенной скорости течения вода может размывать земляное
полотно, поэтому необходимо принимать меры по предотвращению
намокания грунтов и размыва земляного полотна. Эти меры заключаются в
том, что прежде всего обеспечивают надежный сток поверхностных вод и
отвод при понижении грунтовых вод до допустимого уровня.
Борьба с проникающей в грунт водой значительно сложнее и дороже, чем
работы по отводу поверхностной воды. В состав системы поверхностного
водоотвода входят боковые канавы в выемках и вдоль насыпей высотой до
1,5 м, боковые выработанные резервы, нагорные канавы у выемок, канавы
для осушения болот, канавы, отводящие воду от дороги в водоемы, лотки на
горных дорогах и др. Ряд водоотводных сооружений должен начать работу