Справочная энциклопедия дорожника (том I) Строительство и реконструкция автомобильных дорог. Под ред. Васильева А.П

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 5.8. Схема разработки выемки уширенным забоем: 1 - траектория перемещения экскаватора; 2 -

места стоянки экскаватора

Для перемещения грунта, разрабатываемого экскаваторами, применяют автомобили-самосвалы и прицепные

землевозные тележки грузоподъемностью до 40 т. Грузоподъемность транспортных средств не должна быть

менее следующих значений в зависимости от емкости ковша экскаватора (табл. 5.10).

Т а б л и ц а 5 . 1 0

Емкость ковша 0,65 1,6 2,5 4,6

Наименьшая грузоподъемность 4,5 7 12 18

Сменную производительность экскаватора вычисляют по формуле:

3600

НВСМ

РЦ

ККqТ

Кt







где (5.8)

см

- продолжительность смены, час;

q - емкость ковша, м

;

- коэффициент использования сменного времени;

- коэффициент наполнения ковша (табл. 5.11);

- продолжительность цикла в данном забое, сек; t

=t,+t,+t

;

- время заполнения ковша, сек;

, t

- время на поворот стрелы при выгрузке и при возврате к месту заполнения ковша, сек;

- время на выгрузку, сек;

- коэффициент разрыхления грунта (табл. 5.12).

Т а б л и ц а 5 . 1 1

Вид грунта Группа грунта

Коэффициент наполнения ковша К

прямой лопатой обратной лопатой

Глина \ \ \

при влажности W

= W

II 0,8-1,18 0,98-1,06

при влажности W

> W

III 1,3-1,5 1,18-1,28

Глина плотная \ \ \

при влажности W

= W

IV 1,0-1,1 0,95-1,0

при влажности W

> W

IV 1,25-1,4 1,1-1,04

Суглинок при естественной влажности W

= W

II 1,05-1,12 0,8-1,0

Суглинок при W

> W

II 1,2-1,32 1,15-1,25

Песок и гравий влажный 1,11 1,15-1,23 1,1-1,2

Песок, гравий при W

> W

I, V 0,95-1,02 0,8-0,9

Взорванные скальные породы V, VI 0,75-0,9 0,55-0,8

П р и м е ч а н и е : W

- оптимальная влажность грунта; W

- фактическая влажность в момент разработки.

Количество транспортных средств, необходимое для перевозок грунта, определяют расчетом для каждого

конкретного случая с учетом фактических условий работы и дальности перемещения грунта в насыпь. При

выборе транспортных средств для совместной работы с экскаватором следует руководствоваться следующим:

емкость кузова транспортного средства должна быть в 4 раза больше емкости ковша экскаватора;

фронт погрузки должен быть достаточным для размещения двух транспортных средств;

состояние подъездных дорог должно обеспечивать высокие скорости движения.

Т а б л и ц а 5 . 1 2

Группа грунта Коэффициент разрыхления, К

I 1,1

II 1,2

III 1,25

IV (мелкодробленые породы) 1,4

IV (крупнодробленые породы) 1,5

5.3. Строительство насыпей из грунта боковых резервов

Основным преимуществом насыпей, возводимых из боковых резервов, являются минимальные затраты на

их строительство вследствие малых дальностей перемещения грунта, в большинстве случаев не превышающих

20 м. Однако в этом случае требуется значительное увеличение полосы отвода для строительства дороги, а при

завершении строительства требуются большие затраты на рекультивацию рабочей зоны и тщательная

планировка дна и откосов резерва.

В период строительства бывают трудности в обеспечении нормальных условий работы машин в дождливую

погоду из-за избыточного увлажнения грунта. Глубина резерва бывает ограничена при высоком уровне

грунтовых вод. Наблюдения за участками дорог на земляном полотне из грунта боковых резервов показывают,

что такие участки в процессе эксплуатации дороги чаще подвержены преждевременному разрушению

вследствие ухудшения условий водоотвода и заболачивания прилегающей к дороге территории.

По этим причинам грунт из боковых резервов в настоящее время применяют лишь в ограниченных случаях:

при расположении дороги в малонаселенных местах, на землях, не пригодных для сельского хозяйства, при

строительстве дорог низких категорий и местного значения, на участках с высотой насыпей, не превышающих

1 м.

Длительное время при строительстве земляного полотна из грунта боковых резервов применяли грейдеры. В

качестве тягачей использовали обычные тракторы сельскохозяйственного назначения или бульдозеры.

Значительная часть автомобильных дорог с покрытиями низшего типа в довоенный период была построена с

применением грейдеров. Доступность этих машин и низкая стоимость земляных работ были их

преимуществами. Однако по мере возрастания требований к земляному полотну и распространению

усовершенствованных покрытий на автомобильных дорогах стали применять более совершенные и

специальные машины.

В настоящее время для разработки боковых резервов и перемещения грунта в насыпь главным образом

применяют автогрейдеры и бульдозеры. Возможно также применение скреперов, грейдер-элеваторов и

одноковшовых погрузчиков.

Строительство насыпей из боковых резервов автогрейдерами целесообразно выполнять на участках

значительной длины с одинаковой высотой насыпи не выше 0,75 м.

Производительность автогрейдеров при возведении насыпей из боковых резервов зависит от длины

захватки. Наиболее эффективное использование этих машин может быть достигнуто при длине захватки 400-

500 м.

При возведении земляного полотна из боковых резервов переломы продольного профиля следует сгладить

автогрейдером или бульдозером. Плотные сухие грунты в жаркое время необходимо предварительно рыхлить и

увлажнять.

Для увеличения производительности автогрейдера при разработке и перемещении предварительно

разрыхленных грунтов рекомендуется использование удлиненных отвалов.

При выполнении основных операций - зарезании, перемещении и разравнивании - изменяется положение

ножа автогрейдера, которое определяется углами захвата, резания и наклона (рис. 5.9).

Рис. 5.9. Углы установки ножа автогрейдера: α - резания - а; б - захвата - β; в - наклона - γ

Угол захвата - угол поворота ножа в горизонтальной плоскости по отношению к продольной оси

автогрейдера. В зависимости от угла захвата изменяются ширина резания и дальность поперечного смещения

грунта. Меньшему значению угла соответствует меньшее сопротивление резанию, для более плотных и

прочных грунтов при резании применяют меньший угол захвата. При перемещении угол захвата увеличивают.

Угол резания - угол между ножом и поверхностью грунта. Чем больше сопротивление грунта, тем более

острым должен быть угол резания.

Угол наклона - угол между поверхностью грунта и режущей кромкой ножа. Угол наклона выбирается в

зависимости от сопротивления грунта резанию и массы автогрейдера. Для достижения наибольшей

производительности требуется правильная установка ножа автогрейдера, как показано на рис. 5.9 и в

соответствии с данными табл. 5.13.

Т а б л и ц а 5 . 1 3

Рабочие операции

Углы, град.

захвата резания наклона

Зарезание:

разрыхленного грунта 30-35 До 40 До 15

несвязного До 40 До 35 До 15

Перемещение:

влажных грунтов 46-50 35-40 До 15

сухих грунтов 35-45 40-45 До 18

Разравнивание:

с уплотнением 70-90 50-60 До 2

без уплотнения 55-60 45-50 До 3

Общее число проходов автогрейдера при отсыпке насыпи высотой 0,75 м может достигать 300-400.

Требуемое число проходов автогрейдера, необходимое для разработки резерва, можно вычислить по формуле:

ПЗ

fР

N 

где (5.9)

F - площадь поперечного сечения резерва, м

;

пз

- коэффициент перекрытия проходов при резании грунта - 1,7;

f - площадь сечения стружки от 0,12 до 0,2 м

Необходимое число проходов автогрейдера для перемещения грунта в насыпь из двухстороннего бокового

резерва можно определить по формуле:

= N

/l)K

, где (5.10)

- дальность перемещения грунта (расстояние от центра сечения половины насыпи до центра сечения

бокового резерва);

l - дальность смещения грунта за один проход автогрейдера, м;

- коэффициент перекрытия проходов при перемещении грунта - 1,15.

Число проходов автогрейдера для перемещения грунта составляет около 25 % от общего числа проходов,

необходимых для строительства насыпи.

Грунт укладывают в насыпь начиная от ее оси одним из следующих способов: послойно с разравниванием

слоями 0,15-0,2 м; в полуприжим с валиками высотой 0,3 м; в прижим с увеличенными по высоте валиками до

0,4-0,5 м. Второй и третий способы применяют при разработке грунтов с влажностью, близкой к оптимальной.

При выборе способа следует учитывать применяемые средства для уплотнения.

Работы следует вести на двух захватках: на одной резать и перемещать грунт в очередной слой насыпи, на

другой планировать и уплотнять ранее уложенный слой грунта.

Производительность автогрейдера, м

/смену, при строительстве насыпи из бокового резерва определяют по

формуле:

 

1000

перпов

всм

ttn

fLКТ







где (5.11)

- коэффициент использования рабочего времени;

L - длина захватки, м; f - площадь стружки, м

;

- скорость движения при резании грунта, км/ч;

n - число проходов, необходимое для перемещения грунта на один проход резания;

- скорость при перемещении грунта, км/час;

пов

, t

пер

- продолжительность одного разворота и одной перестановки отвала, ч (t

пов

= 0,33, t

пер

= 0,01).

При отсыпке насыпей из боковых резервов можно использовать бульдозеры, при этом возможно

перемещать грунт, двигаясь в продольном направлении, так же как при работе автогрейдера, или в поперечном

направлении. При схеме с поперечным перемещением грунта бульдозером выделяют следующие операции,

составляющие рабочий цикл бульдозера: резание грунта, перемещение грунта, укладка грунта, возвращение

назад или холостой ход. От продолжительности этих операций зависит производительность бульдозера.

Наибольшая мощность требуется при выполнении резания грунта. В зависимости от прочности грунта и

условий работы применяют резание: прямой стружкой постоянного сечения при легких грунтах, клиновой

стружкой при средних грунтах и гребенчатой стружкой при тяжелых (рис. 5.10).

При поперечном перемещении грунта обычно используют челночную схему движения. Для повышения

производительности грунт перемещают в траншеях, как показано на рис. 5.11.

Бульдозеры работают в траншеях, разделенных стенками шириной 0,5-0,8 м. Боковые стенки препятствуют

уменьшению объема грунта, перемещаемого перед отвалом бульдозера. Каждую новую траншею начинают

после достижения намеченной глубины предыдущей. После разработки грунта в траншее последними

проходами бульдозера срезают разделявшие траншею стенки, используя грунт для отсыпки верхнего слоя

насыпи.

Для сокращения потерь грунта и более полного использования мощности двигателя применяют боковые

открылки и козырьки к отвалу бульдозера.

Работы по отсыпке насыпи из боковых резервов выполняют попеременно на двух половинах ее ширины.

Отсыпав слой грунта на половину ширины земляного полотна из одного резерва, бульдозер переходит в резерв

на другой стороне и досыпает из него слой насыпи на всю ширину земляного полотна по длине захватки.

Рис. 5.10. Схемы резания грунта бульдозером: а - прямоугольная; б - клиновая; в - гребенчатая (стрелкой

показано направление движения бульдозера)

Рис. 5.11. Траншейный способ разработки грунта при отсыпке насыпи: 1 - траншея; 2 - стенки траншеи;

3, 4 - срезка стенок траншеи соответственно поперечными и косыми проходами; 5-8 - объемы

перемещаемого грунта

Насыпи отсыпают слоями, толщина которых зависит от типа уплотняющих средств. Перед уплотнением

каждый слой разравнивают автогрейдером или бульдозером, при этом необходимо обеспечивать поперечный

уклон поверхности каждого слоя.

В дождливую погоду особое внимание следует уделять обеспечению водоотвода. В жаркую погоду

целесообразно сокращать длину захватки, предотвращая высыхание грунта до уплотнения.

При легких, но не сыпучих и не переувлажненных грунтах в равнинной местности возможно применение

грейдер-элеваторов на участках, где разность рабочих отметок не превышает 0,2 м. Предпочтительными

считаются захватки длинной 500-800 м. При двухсторонних резервах разработку их ведут по круговой схеме

проходов. Для удобства выполнения разворота между захватками оставляют разрывы в 10-15 м, которые

устраняются бульдозерами или автогрейдерами. При нормальных условиях работы конвейер грейдер-элеватора

следует устанавливать под углом к горизонту не более 22°.

Для уменьшения сопротивления резанию режущую кромку диска по мере затупления затачивают. Чтобы

исключить неравномерный износ диска его периодически поворачивают.

Применение грейдер-элеваторов приводит к интенсивному разрыхлению грунта, что делает необходимым

выполнять большее число проходов катка при уплотнении.

Глава 6. Возведение земляного полотна на косогорах. Планировка и укрепление откосов

6.1. Основные типы конструкций земляного полотна на косогорах и оползневых склонах

Проложение трассы дороги в сильнопересеченной горной местности с учетом отказа от резкого сечения

рельефа в качестве основного типа земляного полотна включает насыпи на склонах, а также земляное полотно в

полке. Расположение земляного полотна на склонах во многих случаях связано с пересечением оползневых

участков и устраивается согласно требованиям СНиП 2.05.02-85.

Конструкции земляного полотна на косогорах обосновывают расчетами с учетом устойчивости косогора

(склона) как в природном состоянии, так и после окончания строительства.

На устойчивых горных склонах крутизной более 1:3 земляное полотно, как правило, располагают в полке,

врезанной в косогор. При определенных условиях, которые зависят от инженерно-геологических особенностей

косогора (склона) и комплекса инженерных решений самой трассы автомобильной дороги (подходы к

искусственным сооружениям, специальные конструкции и т.п.), насыпь располагают на склоне под защитой

удерживающих сооружений.

На склонах крутизной 1:10-1:5 земляное полотно проектируют в виде насыпи без устройства уступов в

основании. При крутизне склонов от 1:5 до 1:3 земляное полотно рекомендуется сооружать в зависимости от

конкретных условий проложения трассы в виде насыпи, полунасыпи-полувыемки либо в полке. В основании

насыпи и полунасыпи-полувыемки следует устраивать уступы шириной 3-4 м и высотой до 1 м.

Комплекс общих требований при этом включает согласование с ландшафтом и эстетические требования;

сохранение и защиту окружающей геологической среды; обеспечение устойчивости откосов и особенно

склонов, которые, собственно, определяют возможность и характер размещения насыпей на них.

На стабильных склонах насыпь не должна снижать их устойчивость как в процессе строительства, так и в

период эксплуатации. Это требование может быть обеспечено только на основе инженерно-геологической

оценки системы насыпь-склон. Конструкцию земляного полотна необходимо запроектировать таким образом,

чтобы не допустить разрушений низовых откосов; возможности смещения насыпи по поверхности склона;

разрушающего воздействия поверхностных и подземных вод с верховой стороны насыпи на ее общий водный

режим и режим самого склона. С точки зрения эстетических требований целесообразно, предусматривая

согласованный с конкретным ландшафтом архитектурный облик всей дороги, располагать земляное полотно

(при наличии разделительной полосы) в разных уровнях (ступенчатое расположение проезжих частей).

Подобное рациональное и экономичное решение обеспечивает не только эстетически воспринимаемый вид

дороги, но и позволяет в значительной степени повысить устойчивость земляного полотна против сползания по

склонам и косогорным участкам; снизить подверженность размыву откосов земляного полотна; уменьшить

общий объем земляных работ.

В горной местности, где основным типом становится земляное полотно, располагаемое в полке, возрастают

требования к устойчивости откосов, поскольку при их разрушении возможны не только традиционные случаи

снижения безопасности движения (например, уменьшение ширины проезжей части, ограничение скорости), но

аварийные и даже катастрофические ситуации. Здесь должны быть решены следующие задачи: размещение

земляного полотна на наиболее благоприятных по напластованию и падению коренных пород элементов

рельефа и с минимальной мощностью делювиальных и элювиальных отложений на них; обеспечение

долговечности верховых и низовых откосов; надежное сочленение насыпной и естественной частей всей

конструкции земляного полотна. В случае широкого земляного полотна для многополосных автомагистралях

целесообразно раздельное их размещение в пределах одного или нескольких элементов рельефа. При этом

возможно значительное смещение по высоте. Удовлетворение требований, предъявляемых к устойчивости и

надежности земляного полотна автомобильных дорог в горной местности, практически невозможно без

рассмотрения принципов выбора рациональных типов противооползневых конструкций (подпорных и

одевающих стен, композиций из армогрунта, буронабивных свай и других типов). Эстетические требования

заключаются в согласовании горных дорог с ландшафтом, в оформлении обнаженных скальных и грунтовых

откосов и элементов удерживающих противооползневых конструкций, обеспечивающих устойчивость

земляного полотна и геологической среды.

Наиболее сложный случай - расположение земляного полотна, когда трасса автомобильной дороги

неизбежно пересекает оползневые склоны. В практике встречаются три возможных варианта пересечения

оползней: возле подошвы (языковой части) оползня; его средней и верхней частей. Конкурирующим вариантом

по отношению к конструкциям земляного полотна на оползневом склоне здесь целесообразно рассматривать

эстакадные решения, особенно в тех случаях, когда автомобильная дорога пересекает оползень небольшого

протяжения перпендикулярно его оси при возможности заглубления опор в устойчивые коренные породы.

Пересечение оползней эстакадами является весьма удобным способом прохождения активных оползней, но не

предусматривает (практически исключает) защитные мероприятия по стабилизации самого склона и

расположенных на нем или вблизи него дорожных объектов. По этой причине в ряде случаев эстакадный

вариант не находит широкого применения.

Указанное не исключает использования эстакадного варианта пересечения оползней, стабилизация которых

известными методами нецелесообразна и неэффективна (например, крупных оползней-потоков).

Принципы и характер расположения земляного полотна на оползневых склонах прежде всего зависят от

типа оползня, его механизма, динамики и расчетной сферы взаимодействия с участием автомобильной дороги.

Основное требование заключается в том, чтобы земляное полотно на оползневом склоне в период

строительства и эксплуатации не вызывало активных подвижек склона, способствовало его стабильности и

устойчивости. Кроме того, от рационального расположения земляного полотна и его типа (насыпь, выемка) на

оползневом склоне во многом зависят состав и объем наиболее дорогостоящих удерживающих

противооползневых конструкций, без которых практически невозможно обеспечить устойчивость ни дороги, ни

оползневого склона. Общих рекомендаций для весьма разнообразных оползневых условий здесь нет, однако

целесообразно руководствоваться следующими основными требованиями.

Недопустимо размещать высокие насыпи в верхней и средней частях оползневого склона, так как это

связано со значительной его пригрузкой, снижением устойчивости и последующей активизацией.

Проектирование и устройство насыпи в подошве сыграют положительную роль в стабилизации оползня -

устойчивость склона резко возрастает. При этом необходимо учитывать характер поверхности смещения в зоне

ее выхода у подошвы (крутизну, глубину) и характеристики прочности в этой зоне, особенно значения угла

внутреннего трения. Следует отметить, что именно в тех случаях, когда невозможно избежать расположения

насыпи в верхней и средней частях оползневого склона, целесообразно предусматривать эстакады или виадуки

(если можно обеспечить устойчивость их опор).

Выемки нежелательны в любой части оползневого склона, но наибольшую опасность они представляют в

его нижней и средней частях, так как неизбежно вызовут активизацию оползня. Устройство выемок в верхней

части оползневого склона в меньшей степени отражается на снижении его устойчивости, но требует

повышенного внимания к обеспечению устойчивости откосов и низовой части склона.

Принципы обеспечения устойчивости определяются типом и характером расположения земляного

полотна на местности, его плановым и высотным взаимодействием с элементами рельефа в районе проложения

трассы и устойчивостью этих элементов.

Многообразие вариантов расположения земляного полотна на элементах рельефа или в их среде, а также

степени их устойчивости требует определенного подхода к назначению принципа обеспечения устойчивости

рассматриваемой системы в целом и ее отдельных элементов. Целесообразно выделить следующие основные

принципы обеспечения устойчивости:

устойчивость системы «земляное полотно - элемент рельефа» не требует обеспечения устойчивости

элементов рельефа как в процессе строительства, так и при дальнейшей эксплуатации дороги;

устойчивость системы может быть обеспечена только в случае обеспечения устойчивости

взаимодействующих с ней элементов рельефа;

для требуемой стабильности и эксплуатационной надежности системы необходимо обеспечить

устойчивость конструктивных элементов земляного полотна и взаимодействующих с ним элементов рельефа.

В практике проектирования и строительства автомобильных дорог в оползневых районах может быть

использован один из указанных принципов или их комплекс.

Выбор принципа обеспечения устойчивости системы «земляное полотно-элемент рельефа» должен

базироваться на анализе результатов оценки устойчивости, когда выявлены основные причины и факторы,

которые уже вызвали оползневые процессы или могут способствовать их проявлению, определено значение

оползневого давления.

Роль каждого из факторов, выявленных в процессе инженерно-геологических изысканий и оценки

устойчивости, может быть установлена путем нахождения зависимости K = f(a

). К - коэффициент устойчивости

системы «земляное полотно - элемент рельефа»; а

- исследуемый фактор, например, уровень подземных вод,

влажность в зоне сдвига грунтов на предполагаемой поверхности смещения, сейсмический фактор, расстояние

места расположения насыпи от бровки срыва оползня. На основе анализа графической зависимости K = f(a

) и

при необходимости интерполяции ее до значений а

, когда общий коэффициент устойчивости системы

становится равным 1, определяют критическое значение исследуемого фактора и такое его значение, когда К =

треб

При этом устанавливается отдельно в количественном выражении роль силовых, климатических и

геологических факторов в устойчивости системы «земляное полотно - элемент рельефа» и в выборе принципа

ее обеспечения.

При выборе принципа обеспечения устойчивости необходимо прежде всего учесть конкретный тип

конструкции земляного полотна и характер его расположения на элементах рельефа. Исходя из основных

особенностей расположения земляного полотна на элементах рельефа или в их среде целесообразно

дифференцировать рассмотренные принципы обеспечения устойчивости. При строительстве автомобильных

дорог встречаются следующие случаи расположения земляного полотна на местности: высокая насыпь на

горизонтальном основании; насыпь на устойчивом склоне; глубокая выемка в массиве грунта с горизонтальной

дневной поверхностью; глубокая выемка, врезаемая в склоне; полка в устойчивом или оползневом склоне;

насыпи на оползневом склоне с различным расположением их на поверхности склона (по длине его

образующей). В каждом случае необходим комплексный подход к проектированию противооползневых

конструкций для обеспечения устойчивости земляного полотна на основе системного анализа и результатов

обшей оценки.

Выбор противооползневых конструкций целесообразно осуществлять в рамках основных групп

мероприятий по обеспечению устойчивости рассматриваемых систем. Можно выделить три группы таких

мероприятий: предупреждающие; направленные на уменьшение сдвигающих сил; связанные с увеличением

удерживающих сил.

Предупреждающие мероприятия, назначаемые в процессе проектирования дороги, должны базироваться

на рекомендациях, полученных в результате инженерно-геологического анализа и отражающих возможность

обеспечения устойчивости откосов и склонов достаточно простыми решениями и конструкциями,

гарантирующими в то же время устойчивость всей системы в течение длительного периода. К числу таких

решений относятся также предложения о целесообразности пересечения трассой оползневых участков или

отказ от строительства на них либо возможность их прохождения при помощи эстакад и виадуков. Защитные и

предупреждающие мероприятия в ряде случаев могут оказаться технически и экономически более

приемлемыми, чем конструктивные решения, однако при условии, если они полностью удовлетворяют

требуемому принципу обеспечения устойчивости системы в целом. Использование предупреждающих

мероприятий во многом определяется искусством и опытом проектировщика и инженера-геолога, которые

должны быть хорошо осведомлены о конкретных условиях района строительства, знать природу и причины

развития оползней в нем или возможных форм нарушения устойчивости откосов, а также иметь данные об

эффективности предлагаемых решений на эксплуатируемых дорогах в аналогичных условиях.

Уменьшение сдвигающих сил в большинстве случаев как в отечественной, так и зарубежной практике

основано на снижении крутизны склонов и откосов земляного полотна; применении дренажа; уменьшении веса

грунта как материала для сооружения насыпей; рациональном расположении насыпи на склоновом участке, в

том числе и оползневом. Такие решения базируются на преимущественно гравитационном характере

сдвигающих сил, так как они зависят от веса грунта и заключенной в нем воды. Указанные решения

конкретизируются в виде индивидуальных проектов для каждого отдельного случая в зависимости от типа

земляного полотна, степени устойчивости склона (как элемента рельефа), общей оползневой обстановки. Не

останавливаясь подробно на характере решений, связанных с изменением крутизны склонов и откосов

(уположение, разгрузка оползневого тела, устройство берм и т. п.) и устройством дренажа, укажем на

использование в зарубежной практике строительства дорог методов, основанных на уменьшении веса грунта

(для снижения сдвигающих сил путем применения легких материалов).

Установлена, например, целесообразность устройства насыпей на оползневых склонах и неустойчивых

основаниях из котельных шлаков, различных зол, капсулированных древесных опилок, выветрелых сланцев,

ракушечника. В последнее время для снижения веса насыпей и уменьшения напряжений в их основаниях

используют полистироловые плиты, что предотвращает развитие оползневых подвижек в склонах и

обеспечивает устойчивость основания.

Увеличение удерживающих сил используется в качестве основной группы мероприятий, особенно в тех

случаях, когда система «земляное полотно - элемент рельефа» представлена в виде системы «насыпь -

оползневой склон». В отечественных и зарубежных источниках указывается, что развитие оползней,

приводящих к нарушениям устойчивости склонов и откосов, может быть обусловлено: увеличением активных

сдвигающих сил; уменьшением сил сопротивления (в том числе прочностных и реологических характеристик

грунта); одновременным воздействием указанных факторов. В связи с этим в рамках третьей группы

мероприятий существуют два варианта, которые могут быть использованы для принципиального решения

возникающих в процессе проектирования и строительства задач: использование внешних удерживающих сил

для компенсации и сбалансирования сдвигающих напряжений в склонах и откосах, а также для активного им

противодействия; увеличение прочности грунтов.

Выбор одного из них или разумное и целесообразное комбинирование конструктивных решений

осуществляются на основе рассмотрения, анализа и технико-экономического сравнения вариантов. Такие

варианты включают независимо от конкретных способов увеличения удерживающих сил два основных

направления: приложение удерживающих внешних сил в пассивных зонах склона или откоса и повышение

прочности грунта в активных зонах, в том числе и в зоне фактического активного смешения оползневых

грунтов. В первом случае используют противооползневые конструкции удерживающего типа, а во втором -

дренаж, химическое закрепление, электроосмос, термическую обработку и другие решения.

В качестве примера комбинирования конструктивных решений из числа указанных способов можно

привести варианты противооползневых удерживающих сооружений в сочетании с дренажом, термической

обработкой, поверхностным укреплением.

6.2. Особенности возведения земляного полотна на косогорах и оползневых склонах

Общие положения. Строительство земляного полотна автомобильных дорог в горной местности

осложняется, как правило, тем, что в местах проложения трассы существуют крутые склоны с интенсивным

проявлением экзогенных процессов (оползни, обвалы, вывалы, осыпи) на определенном участке малой

протяженности В связи с эти рекомендуется при составлении проекта производства работ (ППР) учитывать

инженерно-геологические особенности участка или группы участков, которые различаются по указанным

признакам. Рекомендуется назначать технологию производства работ по сооружению земляного полотна,

учитывая особенности конструкции насыпи или выемки, региона строительства в целом, строение склона

(косогора) и свойства слагаемых пород.

В ППР необходимо предусмотреть комплекс технологических мероприятий, обеспечивающих устойчивость

природных склонов и откосов выемок в процессе строительства и последующей эксплуатации дороги.

При разработке ППР, выборе технологии, машин и метода буровзрывных работ учитывают наличие трещин

в разрабатываемом массиве и характер слоистости осадочных пород.

Наличие трещин в скальных изверженных породах снижает устойчивость склонов и откосов выемок.

Падение трещин под углом более 35° в сторону дороги способствует возникновению оползней, обвалов,

вывалов уже в процессе производства работ. Безопасным является падение трещин в сторону массива.

Слоистость приводит к ослаблению массива в склонах и откосах, особенно при их подрезке или

подработке.

С увеличением угла встречи простирания слоистости с продольной осью дороги устойчивость откосов и

склонов резко возрастает. Наиболее устойчивое положение угла встречи напластования по отношению к оси

дороги будет 90°. При совпадении азимута простирания слоистости с направлением оси дороги подрезаемые

или подрабатываемые склоны и откосы выемок разрушаются только по плоскостям напластования.

При строительстве дорог в горных условиях основные трудности связаны с разработкой скальных пород,

сокращением фронта работ, ограниченной транспортной доступностью рабочей зоны, перемещением,

разравниванием, уплотнением крупнообломочных грунтов, отделочными работами.

При недоступности рабочей зоны для непосредственной работы машин первый этап строительства должен

включать прокладку пионерной дороги по проектируемой трассе. Если прокладка пионерной дороги по

запроектированной трассе невозможна, ее устраивают в максимальном приближении к ней с подходами к зоне

работ отдельных сооружений. В этом случае по самой трассе прокладывается пешеходная тропа.

Рыхление и разработка скальных пород, относящихся по трудности разработки к V группе и выше,

выполняется взрывным методом. Взрывной метод рекомендуется использовать также для образования

глубоких выемок массовыми взрывами на выброс или целенаправленными взрывами для сооружения насыпей в

труднодоступных местах горного рельефа.

На всех этапах производства работ должны постоянно приниматься меры на откосах и склонах для

предупреждения геодинамических явлений (оползни, осыпи, лавины и т. п.), которые могут представлять

опасность для работающих людей, техники, сооружений. В этих целях до начала работ, а также в процессе

разработки горных склонов должно быть организовано постоянное наблюдение за устойчивостью как

отдельных скальных обломков, так и всего склона с верховой стороны. В случае обнаружения признаков

неустойчивости должны быть немедленно приняты меры безопасности, например, подрывание и удаление

нависающих каменных глыб. При наличии действующих оползней, интенсивных обвалов, крупных вывалов

буровзрывные работы выполняются только для рыхления мелкошпуровыми зарядами.

Работы по сооружению земляного полотна на косогорах, устойчивых и оползневых склонах включают:

подготовительный комплекс, связанный с разбивочными работами, снятием растительного грунта; устройство

построечного водоотвода, стоянок для размещения техники, специальных противооползневых сооружений;

основные работы по сооружению земляного полотна, располагаемого на различных элементах склонового

рельефа или в его среде и комплекс противооползневых мероприятий.

Следует иметь в виду, что выбор технологии связан также с необходимостью разработки делювиальных,

скальных или полускальных пород, а также их использования в виде крупнообломочных грунтов для отсыпки

насыпей. Последнее зависит от прохождения трассы в условиях сильнопересеченной местности.

Сооружение насыпей и выемок. Сооружение земляного полотна в горной местности включает устройство

следующих конструкций в зависимости от условий проложения трассы в конкретном регионе и районе горной

местности, их гипсометрических, геоморфологических и инженерно-геологических особенностей: земляное

полотно в полке, полунасыпь-полувыемка, выемка в скальном массиве, насыпь из скальных или

крупнообломочных грунтов.

Выбор технологии разработки выемок и сооружения насыпей определяется конструктивными

особенностями земляного полотна, категорией скальных пород по трудности их разработки, источниками

получения скального или крупнообломочного грунта для земляного полотна насыпей.

Сооружение земляного полотна в полках на прижимных участках с крутизной склона более 1:3 в

скальных породах выполняют путем взрывания с последующей экскавацией взорванной массы, ее

транспортировкой на участки насыпи. При наличии на склонах делювиальных отложений земляное полотно в

полке разрабатывают путем первоначальной подрезки склона мощными бульдозерами класса 250-300 тс с

последующей доработкой экскаваторами и транспортировкой крупнообломочных грунтов автосамосвалами.

Сооружение насыпей и выемок на косогорах крутизной 1:3 и более выполняется методом

последовательного нарезания полок для выемок или полувыемок или уступов в основании насыпи. Нарезание

уступов (полок) выполняется, как правило, начиная с верхнего яруса. При обеспеченной устойчивости откоса и

необходимости создания проезда для ведения буровых работ первая полка вырабатывается на уровне нижней

бровки выемки (полки).

Разработку выемок в скальных породах ведут сразу с небольшим перебором во избежание последующей

трудной и дорогостоящей работы по снятию недовыбранного тонкого слоя скальных грунтов. Выравнивают

земляное полотно до проектных отметок мелким рваным камнем и щебнем.

Разработку выемок в делювиальных грунтах, размягчаемых и сильно выветрелых разборных, трещиноватых

породах рекомендуется выполнять по схеме «скользящей полки», когда после осуществления пионерной

траншеи-забоя, необходимой для размещения и безопасной работы экскаватора, к нему сверху вниз грунт

разрабатывается и перемещается мощными бульдозерами класса 250-300 тс. При помощи экскаватора

происходит последующая доработка грунта и его погрузка в транспортные средства с перемещением на

участки сооружения насыпей.

Для образования ровных поверхностей откосов при устройстве выемок и полувыемок в благоприятных

инженерно-геологических условиях (слабая трещиностойкость пород, раздельность на прямоугольные

отдельности с вертикальным направлением плоскостей раздела, способность пород к хрупкому сколу и т. п.)

применяют контурное взрывание.

Выбор метода и параметров рыхления скального и крупнообломочного грунта следует осуществлять в

соответствии с группой грунта по трудности разработки, с областью и условиями его применения. При

превышении расчетного количества негабаритов в разрыхленном грунте и их максимального размера

необходимо вносить соответствующие изменения в схему и параметры рыхления.

До выполнения буровзрывных работ производят снятие и удаление растительного покрова, плодородного

слоя почвы и вскрышных пород. При мощности вскрышных пород не более 1/3 глубины выработки рыхление

скального грунта допускается производить без их удаления.

Буровзрывные работы и погрузку рыхленой скальной породы экскаваторами можно вести параллельно.

При этом первые работы должны выполняться с опережением. Если для рыхления в выемках или уступах

глубиной до 5 м применяют метод шпуровых зарядов, буровзрывные работы следует выполнять с

опережением, обеспечивающим не менее чем сменный запас взорванной породы. При этом должно быть

выдержано минимальное расстояние опережения в соответствии с Едиными правилами безопасности при

взрывных работах (М.: Недра, 1985).

Перед началом работы экскаватора негабариты, расположенные в верхнем слое взорванного грунта,

дробятся дополнительными взрывами. В процессе разработки выемки негабариты отваливают в сторону и

затем также дробят взрывами, перемещая взорванную породу бульдозером к экскаваторному забою.

При разработке полувыемок на скальных косогорах сначала устраивают полку для рабочего проезда

шириной 3,5 м, обеспечивающую возможность прохода основных машин (буровых станков, экскаваторов,

бульдозеров, автомобилей-самосвалов и др.). Затем полку уширяют, доводя земляное полотно до проектного

очертания.

При разработке выемок рыхление скальных пород до требуемых размеров частиц должно обеспечиваться

надлежащей технологией буровзрывных работ и исходить из требуемых условий уплотнения,

предусмотренных СНиП 2.05.02-85. Дробление крупных негабаритных обломков осуществляется накладными

зарядами. Этот метод применяют при ограниченной производительности компрессоров или при отсутствии

бурильных молотков и незначительном количестве негабарита. Оставшиеся на откосах и основной площадке

выемки выступы скального грунта также дробятся.

При взрывных методах разработки и рыхления недоборы по основанию выемок не допускаются. Недоборы

по поверхности откосов не должны превышать 0,2 м при условии обеспечения их устойчивости. Величина

переборов после окончательной зачистки дна и откосов выемок не должна быть больше значений, указанных в

табл. 6.1.

При доработке выемок в скальных грунтах после взрывов на выброс следует соблюдать следующий порядок

работ:

дробление расположенных на поверхности негабаритов, образовавшихся при взрыве траншеи;

разравнивание навалов разрыхленного грунта бульдозером;

удаление экскаватором взорванного грунта с откосов (оборка откосов);

снятие независающих камней и козырьков экскаватором и мелкими взрывами;

доработка выемки до проектного очертания взрывами; выравнивание основной площадки.

Т а б л и ц а 6 . 1

Скальные грунты

Допустимые величины переборов, см при разработке

взрывным способом, методом

шпуровых зарядов

отбойными

молотками

Малопрочные, средней прочности и прочные

трещиноватые

20 10

Прочные и очень прочные нетрещиноватые 10 5

П р и м е ч а н и е . При буровых работах под водой и на морских акваториях и рейдах размеры переборов

устанавливаются проектом организации строительства.

При ярусной разработке выемок каждый ярус должен быть доработан до проектного контура и очищен до

начала работ на следующем ярусе.

При сооружении насыпей из крупнообломочных грунтов, являющихся продуктом рыхления или

выветривания скальных пород, максимальный размер частиц глыбовой фракции должен назначаться в

зависимости от толщины уплотняемого слоя, типа и технических параметров уплотняющих средств и физико-

механических характеристик грунта, но не должен превышать 2/3 толщины уплотняемого слоя.

Негабаритные обломки, размеры которых не удовлетворяют указанным требованиям, допускается

укладывать в боковых (откосных) частях и в нижнем слое насыпи в один ряд таким образом, чтобы они не

попадали в рабочий слой насыпи.

При укладке в основание насыпи негабаритных обломков для исключения неравномерных осадок

вследствие просыпания мелкозернистого заполнителя из вышележащих слоев в нижележащие следует

устраивать прерывающие прослойки из щебенистых (галечниковых), песчаных или глинистых грунтов.

Отсыпку насыпи из крупнообломочных грунтов производят бульдозером способом «от себя» таким

образом, чтобы наиболее крупные обломки располагались в нижних частях насыпи. Наиболее рационально

применение бульдозера с универсальным отвалом, который позволяет в процессе распределения производить

отбраковку негабаритов с последующей укладкой их в боковую часть насыпи.

Различают две схемы распределения крупнообломочного грунта: продольную и диагональную. В

зависимости от способа отсыпки грунта продольная и диагональная схемы распределения могут быть

односторонней или двухсторонней.

При осевой отсыпке применяется двухсторонняя схема распределения, при боковой отсыпке -

односторонняя.

Рационально для отбраковки негабаритов применять специально оборудованные отвалы со смешанным

сортировальным устройством по типу рыхлителя.

Перед уплотнением боковые части насыпи, включая откосы, выполненные из негабарита, выравнивают

грунтом более мелких фракций. При устройстве земляного полотна на косогорах с крутизной более 1:3

выравнивание целесообразно устраивать из грунтов с песчаным заполнителем по способу расклинцовки.

Разработку крупнообломочных грунтов после взрывных работ целесообразно производить экскаватором с

вместимостью ковша 0,65-1 м

с погрузкой в транспортные средства. При необходимости окучивания грунта