Особенности работ на косогорных участках. Справочная энциклопедия дорожника (том I) Строительство и реконструкция автомобильных дорог
При устройстве земляного полотна с поперечным профилем в виде полувыемки-полунасыпи поперечное перемещение грунта из выемки в насыпь выполняют бульдозерами или экскаваторами с прямой лопатой. При этом обязательно устройство нагорных водоотводных канав. Применение средств механизации (канавокопатели, плуги, автогрейдеры) возможно на косогорах не круче 30 о. Для обеспечения устойчивости насыпи на косогоре необходимо предварительно нарезать уступы. При крутизне менее 20 о уступы заменяют вспашкой многокорпусным плугом.
Возможно производство работ с предварительным взрыванием откоса.
Для повышения безопасности производства работ по сооружению земляного полотна на косогорных участках, бульдозеры, выполняющие предварительную срезку грунта, работают в зацепе с другими.
Сооружение земляного полотна методом гидромеханизации
Гидромеханизация – наиболее дешёвый способ, обеспечивающий снижение себестоимости земляных работ и высокую производительность труда.
Этот способ применяют: при соответствии грунтов выбранному методу разработки; наличии удобно расположенных резервов или карьеров супесчаных и песчаных грунтов и источника водоснабжения (реки, озёра, артезианские скважины).
Применение гидромеханизации целесообразно при достаточно крупных и концентрированных объёмах земляных работ (не менее 50 тыс. м 3 на 1 км): при устройстве насыпей и выемок, при намыве подходов к строящимся объектам крупных мостов и сооружении дамб.
К подготовительным работам относят: корчёвку леса и общую подготовку карьеров к разработке; разбивку намываемых сооружений; устройство пионерной траншеи и пионерного котлована для ввода земснаряда; постройку (при необходимости) эстакады для пульпопровода и дренажных колодцев; установку грунтомерных реек на картах намыва для контроля объёма выполненных работ.
При использовании плавучего земснаряда поверхность надводной части забоя должна быть очищена от крупных камней, пней и других предметов, чтобы не засорять высасывающую линию машины.
На дорожном строительстве следует преимущественно применять землесосные снаряды с гидротранспортом пульпы. Применение гидромониторного способа разработки грунта крайне ограничено.
В частности, в карьерах дорожно-строительных материалов целесообразно размыв пород осуществлять гидромониторами с самотечным или напорным транспортированием, а разработку обводнённых месторождений, добычу из реки (песка, гравия) – землесосными снарядами.
Насыпи необходимо намывать с запасом на осадку: 1,5 % от высоты насыпи из смешанных грунтов и 0,75 – из песчаных и гравийно-песчаных.
2.1. До возведения земляного полотна типа полувыемка-полунасыпь (рис. 1) необходимо:
· · восстановить и закрепить трассу дороги;
· · разбить и закрепить полосу отвода;
· · очистить территорию в пределах полосы отвода и карьеров от кустарника, пней и крупных камней;
· · разбить земляное полотно;
· · устроить временный водоотвод.
2.2. Работы по возведению земляного полотна ведутся в разработанной технологической последовательности (табл. 2) поточным методом на двух захватках длиной 125 м и на третьей захватке длиной 300 м при заключительных работах (рис. 4).
2.3. На первой захватке
срезка растительного слоя грунта в пределах косогора бульдозером ДЗ-171;
устройство нагорной канавы универсальной землеройно-планировочной машиной - экскаватором-планировщиком ЭО-3533.
Бульдозером срезают и удаляют растительный грунт по челночной схеме, начиная с верхней части косогора, перемещая его вниз, за пределы полосы отвода, и укладывают в отвал для последующего использования. Толщина растительного слоя грунта в технологической карте принята 20 см.
Рис. 1 . Поперечный профиль земляного полотна типа полувыемка -полунасыпь
Нагорную канаву разрабатывают экскаватором-планировщиком ЭО-3533 с ковшом вместимостью 0,5 м 3 . Экскаватор устанавливают на специально устроенной на косогоре «полке». При разработке канавы экскаватор передвигается вдоль оси дороги. Проектная глубина канавы указывается на колышках, закрепляющих положение её оси.
Разработка профиля нагорной канавы (рис. 2) производится в следующей последовательности: ковшом, установленным под углом откоса, срезают грунт по контуру одного, а затем - по контуру другого откоса; оставшийся по оси канавы грунт выбирают нормально установленным ковшом с зачисткой дна. Вырытый грунт отсыпают в банкет с низовой стороны нагорной канавы.
Рис. 2 . Схема разработки профиля нагорной канавы экскаватором -планировщиком ЭО -3533 :
1 - 3 - последовательность экскавации грунта
Планировка грунта в банкете при необходимости выполняется отвалом экскаватора ЭО-3533 при второй проходке.
2.4. На второй захватке выполняются следующие технологические операции:
· · нарезка уступов бульдозером;
· · разработка грунта в выемке с перемещением его в насыпьбульдозером;
· · послойное разравнивание грунта бульдозером;
· · увлажнение уплотняемого слоя грунта водой с помощьюполивомоечной машины (при необходимости);
· · послойное уплотнение насыпи самоходным катком на пневмошинах.
Уступы нарезают бульдозером с поворотным отвалом Т-4АП2 ОБГН-4М на участках длиной 60 - 70 м. Нижний уступ нарезают шире устраиваемых выше уступов (шириной до 6 м). Следующий нарезают бульдозером, передвигающимся по насыпи, отсыпанной на высоту первого уступа, и т.д. (рис. 3).
Рис. 3 . Нарезка уступов бульдозером с поворотным отвалом :
1 - уступ ; 2 - отсыпанные слои насыпи
Ширина уступа может составлять 2 - 4 м, высота - 0,5 - 2,0 м. Верху уступов в основании насыпи придают поперечный уклон в сторону оси дороги 0,01 - 0,02, стенки уступов при высоте до 1 м делают вертикальными, а при высоте до 2 м - с наклоном 1:0,5.
Полувыемку разрабатывают бульдозером с поворотным отвалом. Разработку грунта начинают с её верхней части, устраивая площадку шириной не менее 3 м (рис. 5). Затем срезают грунт слоями толщиной 0,3 - 0,4 м с перемещением его вдоль откоса на расстояние 10 м.
Рис. 4 . Технологический план потока по возведению земляного полотна типа полувыемка -полунасыпь
Срезанный грунт бульдозером с неповоротным отвалом ДЗ-171 перемещают вниз по косогору на устроенный уступ. Затем грунт перемещают бульдозером по уступу на расстояние до 20 м, разравнивая его слоями 0,3 - 0,4 м.
Рис. 5 . Последовательность разработки полувыемки на косогоре
После отсыпки первого слоя на участке 30 м приступают к его уплотнению. Бульдозерами продолжают отсыпку первого слоя насыпи по вышеизложенной технологии на следующем участке такой же длины.
После отсыпки слоя на втором участке бульдозеры возвращаются на первый и выполняют работы по отсыпке очередного слоя по ранее уплотнённому.
Разработку грунта на косогоре и отсыпку следующих слоев производят в аналогичной последовательности.
Насыпь предусмотрено отсыпать на 0,5 м шире проектного очертания исходя из условий уплотнения грунта в краевых частях. Лишний грунт убирают при планировке откосов.
Уплотнение отсыпанного слоя выполняется самоходным катком на пневмошинах ДУ-101 за десять проходов по одному следу по челночной схеме. Начинать уплотнение следует на расстоянии не менее 1,5 - 2,0 м от бровки насыпи с постепенным приближением к откосу при каждом последующем проходе. При этом не допускается приближение кромки уплотняющего органа катка к бровке насыпи ближе 0,3 м. После этого укатку продолжают от края к середине насыпи с перекрытием предыдущего следа на 1/3 ширины.
Таблица 1
| Элементы земляного полотна | Глубина расположения слоя от поверхности покрытия, м | Наименьший коэффициент уплотнения грунта при типе дорожных одежд | |||||
| капитальном | облегченном и переходном | ||||||
| в дорожно-климатических зонах | |||||||
| I | II, III | IV, V | I | II, III | IV, V | ||
| Рабочий слой | До 1,5 | 0,98 - 0,96 | 1,0 - 0,98 | 0,98 - 0,95 | 0,95 - 0,93 | 0,98 - 0,95 | 0,95 |
| Неподтопляемая часть насыпи | Св. 1,5 до 6 Св. 6 | 0,95 - 0,93 0,95 | 0,95 0,98 | 0,95 0,95 | 0,93 0,93 | 0,95 0,95 | 0,90 0,90 |
| Подтопляемая часть насыпи | Св. 1,5 до 6 Св. 6 | 0,96 - 0,95 0,96 | 0,98 - 0,95 0,98 | 0,95 0,98 | 0,95 - 0,93 0,95 | 0,95 0,95 | 0,95 0,95 |
| В рабочем слое выемки ниже зоны сезонного промерзания | До 1,2 До 0,8 | - - | 0,95 - | - 0,95 - 0,92 | - - | 0,95 - 0,92 - | - 0,90 |
Первый и последний проходы по полосе укатки пневмокаток выполняет со скоростью 2,0 - 2,5 км/ч, промежуточные проходы -5 - 8 км/ч.
Давление в шинах катка должно быть одинаковым и составлять: для связных грунтов в начале уплотнения - 0,2 - 0,3 МПа; на заключительном этапе для супесей - 0,3 - 0,4 МПа, для суглинков и глин 0,6 - 0,8 МПа; для песков на всех стадиях уплотнения - 0,2 - 0,3 МПа.
Плотность грунта после укатки слоя должна соответствовать установленным требованиям нормативных документов. При этом коэффициент уплотнения грунта в зависимости от проектной глубины расположения слоя от поверхности покрытия дорожной одежды должен соответствовать требованиям, приведенным в табл. 1.
Не следует допускать переувлажнение грунта, а при интенсивных дождях возведение насыпи из глинистых грунтов следует приостанавливать. Перед длительным перерывом в работе необходимо обеспечить водоотвод с поверхности незаконченной насыпи.
Сухие и слабовлажные грунты следует увлажнять принятой в карте поливомоечной машиной МД-433-03. Слой уплотняемого грунта должен полностью пропитаться водой. Технологической картой предусмотрен расход воды, равный 3 % от массы отсыпаемого в насыпь грунта.
2.5. На третьей захватке выполняются следующие технологические операции:
· · срезка излишков грунта с откоса насыпи и планировка поверхности откоса насыпи экскаватором-планировщиком;
· · планировка поверхности откоса полувыемки автогрейдером;
· · планировка верха земляного полотна автогрейдером;
· · нарезка кювета автогрейдером;
· · окончательное уплотнение верха земляного полотна пневмокатком.
Срезка излишков грунта с откосов насыпи и планировка поверхности откоса насыпи выполняются экскаватором-планировщиком ЭО-3533.
Перед срезкой грунта с откоса верхняя площадка насыпи должна быть спланирована, а бровка обозначена колышками через 20 м.
Срезаемый с откоса грунт используется в присыпных обочинах.
Для обеспечения проектного положения откоса сразу после срезки грунта через каждые 50 м устанавливают откосники и обозначают линии бровок.
Планировка поверхности откоса полувыемки выполняется автогрейдером ДЗ-122.
Планировка верха земляного полотна осуществляется также автогрейдером ДЗ-122 за четыре прохода по одному следу по челночной схеме.
Перед началом планировки необходимо проверить и восстановить положение оси и бровок земляного полотна в плане на прямых, переходных и основных кривых, а также в продольном профиле.
Планировку начинают с наиболее низких участков (в продольном профиле), планируя верх насыпи путём последовательных проходов автогрейдера, начиная от краёв с постепенным смещением к середине. Перекрытие предыдущего следа составляет 0,3 - 0,5 м. Угол захвата ножа автогрейдера устанавливается на 45 - 55° в сторону оси дороги.
Кювет нарезают автогрейдером ДЗ-122 при движении вдоль земляного полотна, строго следя за соблюдением проектного уклона. Угол резания при этом должен быть в пределах 35 - 45°.
Окончательное уплотнение верха земляного полотна производят самоходным пневмокатком ДУ-101 за четыре прохода по одному следу, по круговой схеме с перекрытием следов на 1/3. Необходимое давление в шинах пневмокатка указано в п. 2.4.
Технологическая последовательность процессов с расчетом объемов работ и потребных ресурсов приведена в табл. 2, состав отряда - в табл. 3.
Технологический план потока по устройству полувыемки-полунасыпи приведен на рис. 4. Технология операционного контроля качества работ при устройстве полувыемки-полунасыпи приведена в табл. 4.
Таблица 2
Технологическая последовательность процессов с расчетом объемов работ и потребных ресурсов
| № процессов | № захваток | Источник обоснования норм выработки (ЕНиРы и расчеты) | Описание рабочих процессов в порядке их технологической последовательности с расчетом объемов работ | Единица измерения | Количество работ | Производительность в смену | Потребность в машино-сменах | Затраты труда и заработная плата на захватку длиной 125 м | |||||
| на захватку l = 125 м | на 1 км | на захватку l = 125 м | на 1 км | Норма времени, чел.-ч | Заработная плата, руб.-коп. | ||||||||
| на единицу измерения | на полный объем работ | на единицу измерения | на полный объем работ | ||||||||||
| I. Основные земляные работы (захватка l = 125 м) | |||||||||||||
| I | Расчет | Срезка и удаление растительного слоя грунта толщиной 0,2 м бульдозером ДЗ-171 в пределах косогора в количестве: 36·125 = 4500 | м 2 | 1,05 | 8,4 | 0,00187 | 8,41 | 0-04 | 180-00 | ||||
| I | Расчет | Устройство нагорной канавы экскаватором-планировщиком ЭО-3533 с выгрузкой грунта в банкет: (2,85 + 0,6)·0,75·125/2 = 162 | м 3 | 0,90 | 7,19 | 0,044 | 7,13 | 0-94,4 | 152-93 | ||||
| II | Расчет | Нарезка уступов и перемещение грунта бульдозером Т-4АП2 ОБГН-4М на расстояние 30 м: 227·3 = 680 | м 3 | 0,9 | 7,25 | 0,011 | 7,48 | 0-24 | 163-20 | ||||
| II | Расчет | Разработка полувыемки и перемещение грунта в полунасыпь бульдозером Д3-171 на 10 м: 211 + 461 + 711 = 1383 | м 3 | 0,70 | 5,67 | 0,0041 | 5,67 | 0-08,8 | 121-70 | ||||
| II | Расчет | Поперечное перемещение ранее разработанного грунта из выемки и продольное по уступу бульдозером Т-4АП2 ОБГН-4М на расстояние 20 м: 211 + 461 + 711 = 1383 | м 3 | 1,11 | 8,85 | 0,0064 | 8,85 | 0-13,7 | |||||
| II | Расчет | Послойное разравнивание грунта в насыпи толщиной 0,35 м бульдозером Т-4АП2 ОБГН-4М: 438 + 688 + 938 = 2064 | м 3 | 0,70 | 5,58 | 0,0027 | 5,57 | 0-05,8 | 119-71 | ||||
| II | Расчет | Послойная подкатка грунта в насыпи при разработке уступов и выемок самоходным катком ДУ-101 на пневматических шинах за 4 прохода по одному следу: 750 + 1562 = 2312 | м 3 | 0,38 | 3,00 | 0,0013 | 3,0 | 0-02,8 | 64-74 | ||||
| Расчет | Послойное увлажнение грунта водой до оптимальной влажности поливомоечной машиной МД 433-03 при дальности возки 3 км в количестве 3 % от массы грунта при его плотности 1,75 т/м 3: (438 + 688 + 938)·1,75·0,03 = 110 | м 3 | ПО | 1,62 | 12,94 | 0,079 | 8,69 | 1-47 | 161-70 | ||||
| II | Расчет | Послойное уплотнение грунта в насыпи толщиной 0,3 м в плотном теле самоходным катком ДУ-101 на пневматических шинах при 10 проходах по одному следу: 438 + 688 + 938 = 2064 | м 3 | 1,73 | 13,82 | 0,0067 | 13,83 | 0-14,4 | 297-22 | ||||
| ИТОГО: | 68,63 | 1450-67 | |||||||||||
| II. Заключительные земляные работы (захватка l = 300 м) | |||||||||||||
| III | Расчет | Планировка откосов выемки автогрейдером ДЗ-122 при рабочем ходе в двух направлениях: 5,9·300 = 1770 | м 2 | 0,19 | 0,63 | 0,00085 | 1,50 | 0-01,8 | 31-86 | ||||
| III | Расчет | Планировка верха земляного полотна автогрейдером ДЗ-122 за четыре прохода по одному следу: 14,2·300 = 4260 | м 2 | 0,47 | 1,56 | 0,00088 | 3,75 | 0-01,9 | 80-94 | ||||
| III | Расчет | Окончательное уплотнение верха земляного полотна самоходным катком ДУ-101 на пневматических шинах за 4 прохода по одному следу: 12·300 = 3600 | м 2 | 0,36 | 1,19 | 0,0079 | 2,84 | 0-01,7 | 61-20 | ||||
| III | Расчет | Срезка избытка грунта с откоса насыпи и планировка откоса экскаватором-планировщиком ЭО-3533, оборудованным планировочным ковшом: 6,7·0,22·300 = 442 | м 3 | 0,78 | 2,59 | 0,014 | 6,19 | 0-30 | 132-60 | ||||
| III | Расчет | Устройство кювета автогрейдером ДЗ-122: (2,2 + 0,4)/2·0,4·300 = 156 | м 3 | 0,27 | 0,91 | 0,014 | 2,18 | 0-30 | 46-80 | ||||
| ИТОГО: | 16,46 | 353-40 |
Таблица 3
Состав отряда
| Машины | Профессия и разряд рабочего | Потребность в машино-сменах | Потребность в машинах | Коэффициент загрузки | Количество рабочих | |
| на 1000 м | на захватку | |||||
| 1. Основные земляные работы (захватка 125 м) | ||||||
| Бульдозер ДЗ-171 | Машинист VI разряда | 14,07 | 1,75 | 0,88 | ||
| Машинист VI разряда | 7,19 | 0,9 | 0,90 | |||
| Бульдозер Т-4АП2 ОБГН-4М | Машинист VI разряда | 21,68 | 2,7 | 0,90 | ||
| Машинист VI разряда | 16,82 | 2,11 | 0,70 | |||
| Поливомоечная машина МД 433-03 | Машинист VI разряда | 12,94 | 1,62 | 0,81 | ||
| 2. Заключительные земляные работы (захватка 300 м) | ||||||
| Автогрейдер ДЗ-122 | Машинист VI разряда | 3,1 | 0,93 | 0,93 | ||
| Экскаватор-планировщик ЭО-3533 | Машинист VI разряда | 2,59 | 0,78 | 0,79 | ||
| Самоходный каток на пневматических шинах ДУ-101 | Машинист VI разряда | 1,19 | 0,36 | |||
| Примечание.Самоходные катки ДУ-101 на пневматических шинах в количестве 3 штук используются при производстве основных и заключительных земляных работ. |
Таблица 4
Технология операционного контроля качества работ при возведении земляного полотна высотой 3 м типа полувыемка-полунасыпь
| Основные операции, подлежащие контролю | Состав контроля | Метод и средства контроля | Режим и объем контроля | Лицо, осуществляющее контроль | Предельные отклонения от норм контролируемых параметров | Где регистрируются результаты контроля |
| Снятие растительного слоя грунта | Толщина снимаемого слоя грунта | Инструментальный | Мастер | ±20 % от проектной толщины | Общий журнал работ | |
| Устройство нагорной канавы | Инструментальный Измерительная рулетка | Промеры не реже, чем через 100 м | Мастер | ±5 см от проектных значений | Общий журнал работ | |
| 2. Глубина нагорной канавы | Инструментальный Нивелир | Промеры не реже, чем через 100 м | Геодезист | ±5 см от проектных значений | ||
| Послойное разравнивание грунта в насыпи | 1. Толщина разравниваемого слоя | Инструментальный Измерительная линейка, визирки | Промеры не реже, чем через 100 м | Мастер | ±20 % от проектной толщины | Общий журнал работ |
| 2. Однородность грунта | Визуальный | Постоянно | Мастер, лаборант | - | Ведомость приёмки земляного полотна | |
| Послойное уплотнение насыпи | 1. Плотность грунта земляного полотна | Лабораторный Метод режущего кольца Ускоренные и полевые экспресс-методы и приборы | Не реже, чем через 200 м при высоте насыпи до 3 м (не менее 3 точек: по оси земполотна и на расстоянии 1,5 - 2,0 м от бровки) | Лаборант | Снижение плотности грунта не более 4 % от проектных значений до 10 % определений | |
| 2. Влажность уплотняемого грунта | Лабораторный Отбор проб грунта в бюксы | Не реже одного раза в смену (не менее трёх образцов) и обязательно при выпадении осадков Примечание: п.п. 1, 2 могут выполняться совместно | Лаборант | Табл. 1. СНиП 3.06.03-85 | Журнал лабораторного контроля | |
| 3. Режим и технология уплотнения | Визуальный | Постоянно | Мастер | Общий журнал работ | ||
| Планировка откосов насыпи и выемки | Крутизна откосов | Уклономер | Промеры через 50 м | Мастер | Уменьшение крутизны до 10 % от проектного значения | Общий журнал работ |
| Планировка верха земляного полотна | 1. Высотные отметки продольного профиля | Инструментальный Нивелир | Промеры не реже, чем через 100 м | Геодезист | ±50 мм от проектных отметок | Журнал технического нивелирования |
| 2. Расстояние между осью и бровкой земляного полотна | Инструментальный Измерительная рулетка | Промеры не реже, чем через 100 м | Мастер | ±10 см от проектных значений | Общий журнал работ | |
| 3. Поперечные уклоны | Инструментальный Уклономер | Промеры не реже, чем через 100 м | Мастер, геодезист | ±0,010 от проектных значений | Ведомость приемки земляного полотна | |
| Устройство кювета | 1. Поперечные размеры нагорной канавы (по дну) | Инструментальный Измерительная рулетка | Промеры не реже, чем через 100 м | Мастер | ±5 см от проектных значений | Общий журнал работ |
| 2. Глубина нагорной канавы | Инструментальный Нивелир | Промеры не реже, чем через 100 м | Геодезист | ± 5 см от проектных значений | Журнал технического нивелирования |
БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА
К управлению дорожными машинами допускаются лица, достигшие 18 лет, имеющие удостоверение на право управления данной машиной и знающие требования безопасного ведения работ.
При работе по возведению насыпей земляного полотна бульдозерами запрещается:
· · производить земляные работы до очистки участка от леса, пней, валунов и разбивки границ полосы отвода;
· · производить разработку грунта бульдозером на расстоянии ближе 1 м от расположения подземных коммуникаций;
· · производить без разрешения (ордера на разрытие) от организаций, эксплуатирующих эти коммуникации;
· · перемещать грунт на подъем или под уклон более 30°;
· · поворачивать бульдозер с загруженным или заглубленным отвалом;
· · работать в глинистых грунтах в дождливую погоду;
· · находиться на раме рыхлителя в момент опускания зубьев в грунт и во время их подъема.
Во избежание обрушения грунта (сползания насыпи) и опрокидывания бульдозера при сталкивании грунта под откос насыпи или засыпке траншей отвал бульдозера не выдвигается за край откоса, а при устройстве насыпи расстояние от края гусеницы или колеса бульдозера до бровки насыпи должно быть не менее 1 м. При производстве работ по устройству земляного полотна бульдозером руководствуются следующей технической литературой:
1. СНиП III-4-80. Техника безопасности в строительстве.
2. СНиП 12-03-2001. Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования.
3. ТОИ Р-218-05-93. Типовая инструкция по охране труда для машиниста автогрейдера (прицепного грейдера).
4. ТОИ Р-218-07-93. Типовая инструкция по охране труда для машиниста катка.
5. ТОИ Р-218-26-94. Типовая инструкция по охране труда для машиниста автополивомоечной машины.
6. ТОИ Р-218-06-93. Типовая инструкция по охране труда для машиниста бульдозера.
7. Спельман Е.П. Техника безопасности при эксплуатации строительных машин и средств малой механизации. - М.: Стройиздат, 1986. - 271 с.: ил.
Технологическая карта № 7
7.8.1 До начала земляных работ на косогоре выше верхней кромки разрабатываемой выемки должны быть устроены нагорные водоотводные канавы, предотвращающие возможность стока воды по косогору в разрабатываемую выемку.
7.8.2 Для обеспечения устойчивости насыпи, отсыпаемой на косогоре, на площадиподошвы насыпи до ее отсыпки должны быть нарезаны уступы шириной 2-3 м бульдозером с поворотным отвалом, движущимся продольными ходами параллельно оси дороги, начиная с нижнего уступа.
После нарезки нижнего уступа грунт из нарезаемого вышележащего уступа, перемещенный на готовый нижний уступ, распределяют равномерным слоем и уплотняют до начала отсыпки последующего слоя насыпи. При возможности обрушения грунта откоса разработку можно начинать с верхнего уступа с перемещением грунта под откос.
На пологих косогорах крутизной менее 20° вместо нарезки уступов допускается производить рыхление многокорпусным плугом.
7.8.3 Выемки на пологих косогорах при крутизне менее 20° следует разрабатывать бульдозерами с поворотным отвалом, проходами под углом 45° к оси дороги. При этом грунт перемещается в насыпь, начиная с ее нижней части, и обеспечивается его послойное разравнивание и уплотнение.
На косогорах крутизной более 20° разработку выемки и отсыпку грунта в насыпь выполняют бульдозерами с универсальными отвалами проходами параллельно или под углом менее 45° к оси.
Производство земляных работ с применением гидромеханизации
7.9.1 Применение гидромеханизации эффективно при достаточно крупных концентрированных объемах земляных работ (не менее 50000 м 3 на километр насыпи), удобно расположенных карьерах песчаных и супесчаных грунтов, привозможности использования промышленной электроэнергии для питания земле сосных и гидромониторных установок.
7.9.2 Работы по гидронамыву земляного полотна автомобильных дорог следует выполнять специализированной производственной организацией. Подготовительные работы по гидронамыву насыпи могут выполняться дорожно-строительной организацией. К таким работам относятся корчевка леса и другие
Интенсивность намыва грунта в насыпь должна обеспечить отдачу воды из грунта. В зависимости от вида намываемого грунта она должна быть в пределе значений, приведенных в таблице 7.7.
Таблица 7.7- Интенсивность намыва грунта в насыпь
7.9.3 Водоотводной колодец следует устраивать в центре «карты». Сечение колодца должно быть рассчитано на максимальный расход пульпы, подаваемой на «карту».
Для отвода воды из колодца устраивают штольню с уклоном дна не менее 5 % в низовую сторону; штольня и водоотводной колодец должны иметь стенки из водонепроницаемых материалов, а также не должны пропускать воду в места сопряжения.
Насыпи необходимо намывать с запасом на осадку, принимаемым в 1,5 % высоты насыпи при намыве из смешанных грунтов и в 0,75 % - при намыве из песчаных грунтов.
7.9.4 Для сокращения трудовых затрат на подготовительные работы, укладку пульпопроводов, обвалование, а также для уменьшения затрат лесоматериалов рекомендуется при намыве насыпай высотой более 2 м применять безэстакадный торцовый способ намыва {рисунок 7.10). Применение этой технологии намыва земляного полотна осуществимо при обязательном применении машин для выполнения всех вспомогательных работ и. прежде всего, для устройства обвалования и перекладки труб.
1 - рабочий пульпопровод; 2- крем грузоподъемностью 2.5 т (удельное давление на грунт 0,017 МПа); 3 - водосборные колодцы; 4 - переключатель 5 - последующие положения пульпопровода; 6 - положение пульпопровода при движении «вперед»; 7 - положение пульпопровода при движении «назад». Q - направление движения пупьпы
а- план, б-поперечной разрез
Рисунок 7.10 -Схема безэстакадного торцового метода намыва земляного полотна
Применение эстакадного или безэстакадного способов намыва грунта должно быть обосновано в проекте организации работ соответствующими технико-экономическими расчетами.
При намыве безэстакадным способом подходов к большим мостовым сооружениям необходимо предотвратить возможность растекания пульпы по затяжному уклону в местах примыкания к береговым устоям, для чего у берегового устоя следует создать различные задерживающие устройства (боковые и торцовые открылки-стенки, обвалование и т. п.).
7.9.5 Гидронамыв земляного полотна должен быть увязан с процессом строительства искусственного сооружения через водную преграду.
7.9.6 Если по местным условиям не представляется возможность разработать пионерную траншею или пионерный котлован с заполнением водой из водотока и последующим вводом в забой грунтового карьера земснаряда на плаву, то разработка карьера целесообразна с применением гидромониторов.
Если в месте перехода трассы через водную преграду берег песчаный и его необходимо срезать или устроить струенаправляющее обвалование, то для размыва берега следует также применять гидромониторы с перекачиванием пульпы из приемного зумпфа землесосными установками.
По своим размерам зумпф должен обеспечивать бесперебойную работу землесосной установки в течение 1-2 мин в случае перерыва поступления пульпы.
7.9.7 Для разработки выемок гидромониторами воду подают под напором.
При работе гидромониторов следует применять:
Прямое водоснабжение - в тех случаях, когда источник имеет дебит, равный или больше, чем расход воды гидромониторами;
Водоснабжение с повторным использованием - в тех случаях, когда воды требуется больше, чем может дать источник; отработавшая вода для возможности повторного использования должна быть осветлена в отстойном бассейне.
УПЛОТНЕНИЕ ГРУНТОВ
8.1.1 Уплотнение грунтов, из которых сооружается земляное полотно, является технологическим процессом, в результате которого достигаются расчетная прочность, устойчивость и стабильность дорожной конструкции.
Возведение насыпей без послойного уплотнения грунтов (катками, трамбовками и др.) допускается в особых случаях: на болотах (ниже поверхности болота), в водоемах (подводная часть); методом гидронамыва. В перечисленные случаях в проекте должно быть указано, каким методом вместо послойного уплотнения обеспечивается требуемая стабильность насыпного грунта.
8.1.2 Плотность грунта оценивается коэффициентом уплотнения (К у).Вземляном полотне автомобильных дорог коэффициент уплотнения грунтов не должен быть ниже значений, приведенных в ТКП 45-3.03-19 (приложение Л).
Отсыпка грунта в насыпь производится, как правило, от краев к середине всю ширину полотна, включая откосные части. В целях уплотнения грунта в краевых частях, прилегающих к откосу, ширина отсыпаемого слоя может быть больше проектного очертания насыпи на 0,3-0,5 м с каждой стороны. Непосредственно перед началом работ по укреплению откоса излишний грунт снимают при планировке откосов и перемещают для досыпки обочин, устройства съездов, рекультивации дорожной полосы. Если после снятия излишнего грунта обнаружено недоуплотнение грунта на откосе, то производят дополнительное уплотнение в соответствии с 8.5.3-8.5.5. достаточность которого определяют повторными замерами.
Насыпь не уширяют при отсыпке из крупнообломочных и песчаных грунтов, не изменяющих существенно объема при уплотнении, а также при сооружении высоких насыпей или насыпей с откосами 1:2 и более пологих. Для этих случаев уплотнение откосов должно быть предусмотрено в качестве отдельной операции.
8.1.3 Каждый слой разравнивают с учетом продольного уклона поверхности насыпи. В поперечном сечении поверхность слоя планируется под односкатный или двускатный профиль с уклоном к бровке 20 %о для песчаных грунтов. 40 %о – для глинистых. Поверхность каждого слоя должна быть выровнена так, чтобы после уплотнения на ней не было углублений или возвышений более 50 мм и чтобы во время дождя не образовывались лужи. Ровность поверхности слоев проверяют визирками или нивелированием.
8.1.4 Каждый последующий проход уплотняющей машины по одному следу не следует делать до тех пор. пока вся ширина земляного полотна не будет перекрыта следами предыдущего прохода уплотняющей машины (на насыпях шириной более 20 м допускается продольное деление захваток). Особое внимание должно быть уделено уплотнению грунта на участках съездов и въездов на дорогу (на длине 15 - 20 м по обе стороны) и на концевых участках, в местах их примыкания к участкам, отсыпанным при сосредоточенных работах.
8.1.5 Для уплотнения связных грунтов целесообразно применять катки на пневматических шинах, кулачковые и решетчатые прицепные катки; для уплотнения несвязных грунтов следует использовать вибрационные и виброударные машины, катки на пневматических шинах.
Уплотнение рыхлых, особенно глинистых, грунтов следует производить двумя видами катков: предварительное уплотнение (прикатка) - массой 6-12 т и окончательное уплотнение - массой более 25 т.
В процессе предварительного уплотнения более легкими катками следует выполнять до 30 %-40 % от общего потребного количества проходов.
8.1.6 Наибольшая плотность грунта может быть достигнута при применении катков, обеспечивающих максимальное, допустимое по условиям прочности данного грунта, контактное давление на поверхность слоя (таблица 8.1). Контактное давление на протяжении всего процесса уплотнения должно быть близко к пределу прочности грунта. При превышении предела прочности грунта могут возникнуть явления местного разупрочнения (волнообразование перед колесами катков, выдавливание грунта в стороны при трамбовании). При недостаточном контактном давлении высокая плотность также не может быть достигнута ни уменьшением толщины слоя, ни увеличением числа повторно прилагаемых нагрузок.
Таблица 8.1 - Пределы прочности грунтов
8.1.7 Требуемая плотность грунтов может быть достигнута при влажности, отличающейся от оптимальной не более чем указано в таблице 8.2.
8.1.8 При влажности менее допустимой (см. таблицу 8.2) несвязные и малосвязные грунты рекомендуется увлажнять в отсыпанном слое незадолго перед уплотнением. Связные грунты, в которых перераспределение влаги идет медленнее, рекомендуется увлажнять на месте разработки (в карьере, выемке, резерве) после их разрыхления.
Таблица 8.2 – Допустимая влажность грунтов при уплотнении
| Грунты | Допустимая влажность (W доп) в долях от оптимальной (W 0) при требуемом коэффициенте уплотнения грунта | |||
| св. 1,0 | 1,0 – 0,98 | 0,95 | 0,90 | |
| Пески пылеватые; супеси легкие крупные Супеси легкие и пылеватые Супеси тяжелые пылеватые; суглинки легкие и легкие пылеватые Суглинки тяжелые и тяжелые пылеватые, глины | 0,85 – 1,30 0,85 – 1,20 0,90 – 1,10 0,90 – 1,00 | 0,80 – 1,35 0,80 – 1,25 0,85 – 1,15 0,90 – 1,05 | 0,75 – 1,60 0,75 – 1,35 0,80 – 1,30 0,85 – 1,20 | 0,75 – 1,60 0,70 – 1,60 0,75 – 1,50 0,80 – 1,30 |
| Примечания 1 При возведении насыпей из непылеватых песков в летних условиях допустимая влажность не ограничивается. 2 Настоящие ограничения не распространяются на насыпи, возводимые гидронамывом. 3 При возведении насыпей в зимних условиях влажность грунтов не должна, как правило, быть более 1,3W 0 для песчаных и непылеватых супесчаных, 1,2W 0 – для супесчаных пылеватых и суглинках легких и 1,1W 0 – для других связных грунтов. 4 Величина допустимой влажности грунта может уточняться с учетом технологических возможностей имеющихся в наличии конкретных уплотняющих средств в соответствии с ТКП 059. |
Для увлажнения грунта можно применять поливомоечные машины, разливая водув несколько приемов. При поливке на месте верхний увлажняемый слой до уплотнения следует перемешать рыхлением или перевалкой автогрейдером или бульдозером.
8.1.9 При интенсивных кратковременных дождях, приводящих к переувлажнению грунтов,. отсыпку и уплотнение связных грунтов следует прекращать до их просыхания. В этом случае принимают меры к ускорению просушивания грунтов (рыхление, перевалка грейдерами, бульдозерами и т.п.). Допускается удалять верхний переувлажненный после дождя слой грунта в отвал с последующим его использованием в других местах.
Перед перерывом в работе поверхность и откосы насыпей должны быть уплотненыи спланированы так, чтобы не допускать переувлажнение грунтов от застоя воды на поверхности незаконченной насыпи. При переувлажнении в отдельных местах грунт должен быть просушен до возобновления работ или заменен грунтом оптимальной влажности.
8.1.10 При уширении земляного полотна существующих автомобильных дорог путем примыкания вновь возводимой части насыпи к старой необходимо предварительно снять с откоса и подошвы растительный грунт, засыпать старые кюветы и послойно уплотнить свежеотсыпанный грунт во избежание в последующем просадок проезжей части из-за неравномерности земляного полотна по плотности. Степень уплотнения обратной засыпки старых кюветов и других выработок должна быть не менее степени уплотнения уширяемой части насыпи на данном уровне от поверхности.
8.1.11 Толщину слоя отсыпки следует назначать в соответствии с техническими параметрами уплотняющих машин, исходя из требования неизменной плотности грунта по глубине слоя. Толщина слоя может быть предварительно назначена по таблице 8.3 с последующим уточнением по результатам пробного уплотнения грунтов в соответствии с приложением М.
8.1.12 Результаты пробной укатки (приложение М)включаются в технологические карты на сооружение земляного полотна.
Применение пробной укатки позволяет в некоторых случаях заменить операционный контроль путем инструментальных измерений плотности и влажности технологическим контролем, в который входят определение соответствия показателей состава и состояния грунтов и контроль за соблюдением толщины слоя, числом проходов и равномерностью распределения проходов. Приемка уплотненного слоя должна производиться инструментальными методами в соответствии с 13.
Укатка
8.2.1 Слой рыхлого грунта рекомендуется уплотнять в две стадии. Вначале во избежание сдвигов и образования волн грунта перед рабочими органами уплотняющей машины следует выполнить прикатку легким катком массой от 6 до 12 т, а затем основную укатку - более тяжелым катком массой 25 т и более.
8.2.2 Предварительная прикатка не требуется, когда слой грунта отсыпаетсяс регулированием движения транспортных и эемлеройно-транспортных машин по всей ширине насыпи. Землевозный транспорт выполняет первую стадию укатки до плотности около 0.9 от ее максимального значения по стандартному уплотнению. В этом случае сразу применяют уплотняющие машины тяжелого типа. Четкая организация совместной работы эемлеройно-транспортных и грунтоуплотняющих машин позволяет обеспечить полное и равномерное уплотнение грунта по всей ширине земляного полотна с минимальными затратами.
Таблица 8.3 – Данные для назначения толщины отсыпаемых слоев
| Толщина слоя грунта в плотном теле, см | Способ отсыпки земляного полотна | Наименование уплотняющей машины | Количество проходов (ударов) уплотняющей машины | Рекомендуемое сочетание уплотняющих машин | ||||||||||||||
| Предварительное уплотнение | Окончательное уплотнение | |||||||||||||||||
| Уплотняющее средство | Несвязные грунты | Связные грунты | Уплотняющее средство | Требуемый коэффициент уплотнения | Несвязные грунты | Связные грунты | ||||||||||||
| Масса, т | Тип | Масса, т | Тип | Несвязные грунты | Связные грунты | |||||||||||||
| 0,95 | 0,98 | 1,00 | 1,02 | 0,95 | 0,98 | 1,00 | 1,02 | |||||||||||
| 20-40 | Автомобилями-самосвалами | 12-15 | А | 2-3 | 1-2 | I | 3-5 | 5-7 | 7-9 | 10-12 | 5-7 | 7-9 | 9-11 | 12-14 | А и I Б и I | А и I Б и I | ||
| - | - | - | - | 9-18 | II | - | - | - | - | 6-8 | 8-10 | 10-12 | 13-15 | - | II | |||
| - | - | - | - | 6-18 | III | 1-2 | 2-4 | 4-6 | 7-9 | - | - | - | - | III | - | |||
| Каток решетчатый прицепной | 14-15 | Б | 2-3 | 2-3 | 25-30 | IV | 3-5 | 5-7 | 7-9 | - | 5-7 | 7-9 | 9-11 | - | IV | IV | ||
| 20-40 | Скреперами | Каток на пневматических шинах прицепной или полуприцепной | - | - | - | - | I | 3-5 | 5-7 | 7-9 | 10-12 | 5-7 | 7-9 | 9-11 | 12-14 | I | I | |
| Каток кулачковый прицепной или комбинированный | - | - | - | - | 9-18 | II | - | - | - | - | 5-7 | 7-9 | 9-11 | 12-14 | - | II | ||
| Каток вибрационный прицепной или комбинированный | - | - | - | - | 6-18 | III | 1-2 | 2-4 | 4-6 | 7-9 | - | - | - | - | III | - | ||
| 40-50 | Автомобилями-самосвалами | 12-15 | А | 3-4 | 2-3 | 40-50 | V | 4-6 | 6-8 | 8-10 | 11-13 | 6-8 | 8-10 | 10-12 | 14-16 | А и V Б и V | A и V Б и V | |
| 40-50 | Автомобилями-самосвалами | Каток кулачковый | 5-9 | В | - | 3-4 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
| Каток решетчатый | 14-15 | Б | 3-4 | 2-3 | 25-30 | IV | 4-6 | - | - | - | 6-8 | - | - | - | IV | IV | ||
| Каток вибрационный | - | - | - | - | 8-18 | VI | 3-4 | 4-6 | 6-8 | 9-11 | - | - | - | IV | - | |||
| Трамбующая машина | - | - | - | - | VII | 1-2 | 2-3 | 3-4 | 4-6 | 1-2 | 2-3 | 3-4 | 4-6 | VII | VII | |||
| 70-80 | Автомобилями-самосвалами | Каток на пневматических шинах | 12-15 | А | 4-5 | 3-4 | 40-50 | V | 6-8 | 8-10 | 10-12 | - | - | - | - | - | А и V Б и V | - |
| Каток решетчатый | 14-15 | Б | 3-4 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
| Каток вибрационный прицепной | - | - | - | - | 10-18 | VIII | 4-6 | 6-8 | 8-10 | - | - | - | - | - | VIII | - | ||
| 100-120 | Автомобилями-самосвалами | Каток вибрационный прицепной (полуприцепной) | 3-6 | Г | 2-3 | - | 15-18 | IX | 6-8 | 8-10 | 10-12 | - | - | - | - | - | Б и IX | - |
8.2.3 Катки на пневматических шинах - наиболее универсальные средства уплотнения грунтов. Постепенное повышение удельного давления - одно из основных требований при уплотнении связных грунтов, обеспечивающее получение плотной и прочной структуры грунта по всей толщине слоя. Давление в шинах катка на начальном этапеуплотнения связных грунтов не должно превышать 0.2-0,3 МПа Давление в шинах на заключительном этапе уплотнения должно соответствовать при уплотнении супесей 0,3 - 0.4 МПа, суглинков - 0,6 - 0,8 МПа. При уплотнении песков давление в шинах на всех стадиях уплотнения не должно быть более 0.2-0,3 МПа.
8.2.4 При предварительном уплотнении грунта более легким катком нагрузка на каждое колесо должна быть примерно в 2 раза меньше нагрузки на колесо основного, более тяжелого катка.
Первый и последний проходы по полосе укатки следует производить на малой скорости передвижения катка (2-2,5 км/ч); промежуточные проходы - на большой скорости (8-12 км/ч).
8.2.5 Для достижения равномерности уплотнения грунта давление во всех шинах колес катка должно быть одинаковым. Наиболее равномерную плотность уплотняемого слоя насыпи обеспечивают секционные катки, у которых пневматические колеса с отдельными секциями для балласта имеют независимую подвеску.
8.2.6 Уплотнение кулачковыми катками эффективно для связных грунтов, когда грунты в начале уплотнения рыхлые или комковатые.
Супеси тяжелые пылеватые, легкие суглинки - от 0.7 до 1,5;
Суглинки легкие пылеватые, суглинки тяжелые - от 1.5 до 4,0;
Тяжелые пылеватые суглинки, глины - от 4,0 до 6,0.
Указанные значения удельных давлений относятся к грунтам оптимальной влажности.
8.2.7 Прицепные решетчатые катки наиболее эффективны при уплотнении крупнообломочных и гравелистых грунтов с мерзлыми комьями, так как они обеспечивают размельчение и однородную плотность по всей толщине уплотняемого слоя. Однако для окончательного уплотнения следует применять тяжелые катки на пневматических шинах и вибрационные катки.
8.2.8 Уплотнение грунта прицепными кулачковыми и решетчатыми катками выполняется круговыми проходами по рабочей захватке. Укатка производится от краев насыпи к ее середине (рисунок 8.1) с перекрытием полос уплотнения на 0,15-0,23 м. Для предотвращения обрушения откосов и сползания катков под откос во время работы расстояние от кромки вальца до бровки отсыпаемого слоя должно быть не менее 0,3 м.
1-8 – последовательность проходов;
h – толщина слоя грунта; b – ширина укатываемой полосы
а – схема движения трактора с кулачковыми катками; б – поперечный разрез;
в – перекрытие полос укатки
Рисунок 8.1 – Схема работы прицепных кулачковых катков
При укатке верхних слоев насыпи высотой более 1,5 м прицепными катками на пневмоколесном ходу первый и второй проходы следует выполнять на расстоянии 2 м от бровки насыпи, а затем, смещая ходы на 1/3 ширины катка в сторону бровки, уплотнять края насыпи (рисунок 8.2). После этого укатку продолжают круговыми проходами от края к середине насыпи.
1-10 – последовательность проходов
Рисунок 8.2 – Схема работы прицепного катка на пневматических шинах
Приближение рабочих органов уплотняющих машин к бровке насыпи ближе 0,3 м (рисунок 8.3) не допускается из условий безопасности при любых методах уплотнения (кроме навесных трамбовок).
Рисунок 8.3 - Схема уплотнения насыпи с учётом правил техники безопасности
8.2.9 Для работы прицепных катков оптимальные размеры захватки должны быть не менее 200 м по всей ширине насыпи. Увеличение фронта укатки повышает производительность работы прицепных катков. Однако при увеличении длины участка, подготавливаемого под укатку, следует учитывать, что в сухую и жаркую погоду происходит интенсивная потеря влажности грунта.
8.2.10 При интенсификации и увеличении темпов возведения земляного полотна уплотнение грунтов можно осуществлять теми же катками, но перемещающимися со скоростью 10-15 км/ч. Это требует более мощных (на 50 %-70 %) базовых или тяговых средств, снижения толщины отсыпаемых слоев на 30 %-40 % и увеличения числа проходов по одному следу не менее чем на 1/3.
Трамбование
8.3.1 Трамбование применяют для уплотнения грунтов естественных оснований при доуплотнении существующих насыпей без их разборки, в стесненных местах. Этим способом можно уплотнять грунты слоями большой толщины за один – два прохода машины. Метод трамбования позволяет получить плотность грунтов значительно выше максимальной стандартной плотности, уплотнять грунты при влажности выше и ниже допустимых пределов. Трамбование можно использовать для уплотнения прочных комковатых грунтов, в том числе и крупнообломочных
8.3.2 При выборе уплотняющей машины следует отдавать предпочтение самоходным механизмам непрерывного действия. Подвесные к экскаватору-крану трамбующие плиты могут быть применены, если отсутствуют другие машины (рисунок 8.4).
При уплотнении слоев большой толщины от 1 до 2 м для уплотнения грунтов пониженной влажности, а также для достижения плотности грунтов выше стандартной максимальной плотности используются свободно падающие с высоты от 2-3 до 5-6 м трамбующие плиты массой от 2-3 до 12-15 т. которые подвешиваются к стреле экскаватора-крана соответствующей грузоподъемности. Для плиты массой 2-3 т необходим экскаватор с вместимостью ковша не менее 0,5-0,7 м 3 , для плиты 12-15 г - не менее 1,25 м 3 . При этом толщина уплотняемого слоя грунта равна примерно диаметру подошвы плиты.
Уточнение технологических параметров трамбования производится по данным пробного уплотнения.
1 - пружинный амортизатор; 2 - трамбовка; 3-уплотненные слои грунта; 4-уплотняемая полоса;
Ш - шаг передвижки экскаватора (стрелкой показано направление рабочего хода экскаватора
Рисунок 8.4 - Схема работы тяжелой (массой 12-15 т) трамбующей плиты, подвешенной к стреле экскаватора
С целью снижения динамических нагрузок на экскаватор и предотвращения преждевременного износа его основных механизмов между трамбующей плитой и подъемным канатом-тросом устанавливают пружинную подвеску.
8.3.3 Рабочая скорость перемещения трамбующей машины со свободно падающими плитами на экскаваторе-кране зависит от вида и влажности грунта, а также от толщины уплотняемого слоя. Грунт при оптимальной влажности и толщине слоя, равной примерно диаметру подошвы плиты, рекомендуется уплотнять за один проход машины при скорости около 150 м/ч.
8.3.4 При использовании трамбующие плит на экскаваторах-кранах ширину полосыуплотнения следует принимать в пределах не более 1,5 радиуса действия стрелы.
Трамбование рыхлого глинистого грунта ведется в два приема: предварительноеи основное уплотнение. Предварительное уплотнение целесообразно выполнять суменьшением в 2 раза массы трамбовки или со снижением высоты падения в 4 раза. Предварительное уплотнение грунта, при котором по одному следу наносится не более двух-трех ударов, выполняется одновременно на трех-четырех полосах на всю их ширину.Чтобы предотвратить появление бугров грунт трамбуют со смещением следа предыдущегоцикла на 0,2-0,3 диаметра подошвы трамбовки до тех пор, пока на каждойполосе не будет сделано заданное число ударов. Во время трамбовки необходимо сохранять постоянную высоту подъема трамбовки в момент сбрасывания. На новуюполосу уплотнения можно переходить только после уплотнения предыдущей полосы.
При выборе режима работы трамбующих плит следует отдавать предпочтение сбрасываниюплит большей массы с меньшей высоты. Для экскаваторов с ковшами вместимостью от 0,5 до 1 м 3 эта высота, как правило, составляет от 2 до 4 м.
8.3.5 По окончании уплотнения верхний слой грунта толщиной 10-15 см, разрыхленныйтрамбованием, следует уплотнять легкими ударами трамбовки с высоты 0,5 мили укаткой катками.
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. 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.
Таблица 1
Примечание. 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 3 с погрузкой в транспортные средства. При необходимости окучивания грунта отвала негабаритов на горизонтальных поверхностях и склонах крутизной до 1:3 применяют бульдозеры.
При слоистом залегании легковыветривающихся размягчаемых пород, перемежающихся со слоями глинистых грунтов, разработку ведут на всю толщину забоя с учетом того, чтобы в разрабатываемых грунтах содержалось 30-40 % (по массе) глинистого мелкозема. В противном случае разработку ведут отдельными слоями.
Укладка и уплотнение крупнообломочных грунтов. Крупнообломочные грунты каркасной и несовершенно-каркасной структуры из прочных водостойких пород следует уплотнять, как правило, вибрационным способом. Крупнообломочные грунты, содержащие более 30 % глинистого заполнителя, уплотняют при влажности, не превышающей допустимых значений для тяжелых супесей и легких суглинков, а при содержании глинистого заполнителя менее 30 % — при влажности, не превышающей допустимых значений для легких и пылеватых супесей.
Уплотнение крупнообломочных грунтов, прочность которых составляет менее 5,0 МПа (50 кг/см 2), следует осуществлять в два этапа: на первом — решетчатыми катками; на втором — катками на пневматических шинах массой не менее 25-30 т. При использовании размягчаемых крупнообломочных грунтов работы должны производиться в сухую погоду с минимальными разрывами во времени между отдельными технологическими операциями.
Способы и технические средства уплотнения легко выветривающихся неводостойких крупнообломочных грунтов назначают из условия обеспечения разрушения агрегатов до заполнения пор мелкоземом. Для повышения эффективности разрушения агрегатов производят их периодическое увлажнение.
Хорошие результаты дает технологическая схема уплотнения в два этапа: на первом (непосредственно после разравнивания и увлажнения) — решетчатыми катками, которые осуществляют дополнительное дробление грунта, на втором — тяжелыми катками на пневматических шинах. Требуемая степень уплотнения грунтов достигается после 10-12 проходов по одному следу катков на пневматических шинах массой 25-30 т. Для крупнообломочных грунтов малой прочности эффективно уплотнение трамбованием.
При невозможности обеспечения разрушения агрегатов неводостойких пород следует предусматривать их защиту в насыпи от воздействия погодно-климатических факторов. При устройстве защитных слоев из глинистых или суглинистых грунтов последние досыпаются на заданную толщину послойно вровень со слоем обломочного грунта и уплотняются совместно с ним.
При устройстве защитного слоя толщиной 15-20 см из грунтов, укрепленных органическими вяжущими, грунт предварительно смешивается с вяжущими материалами в стационарных или передвижных установках и вывозится автомобилями-самосвалами к месту укладки. Для распределения смеси на поверхности откосов рекомендуются бульдозеры или экскаваторы-планировщики. В качестве уплотняющих средств могут быть применены площадочные вибраторы или виброрейки, перемещаемые по откосу сверху-вниз или снизу-вверх.
Контроль качества работ при сооружении земляного полотна на косогорах, устойчивых и оползневых склонах помимо общих требований, предусмотренных СНиП 3.06.03-85, включает: контроль за восстановлением, закреплением и разбивкой земляного полотна на отмеченных элементах рельефа; контроль качества нарезки уступов (с соблюдением проектных геометрических параметров), за соблюдением технологии разработки косогоров и склонов при устройстве земляного полотна в полке и последовательностью комплекса противооползневых мероприятий (водоотвода, дренажных и удерживающих конструкций).
Организация работ по строительству автомобильных дорог при наличии оползней включает два самостоятельных вопроса: сооружение земляного полотна и строительство комплекса противооползневых конструкций, установленных проектом. Последовательность этих работ определяется конкретными условиями территории, расположением земляного полотна, составом и типами противооползневых конструкций и должна быть оговорена в проектной и расчетной документации. В практике встречается несколько вариантов организации последовательности выполнения земляных работ и устройства противооползневых конструкций: строительство комплекса противооползневых конструкций до сооружения земляного полотна; выполнение противооползневых конструкций в процессе его сооружения; строительство противооползневых конструкций после возведения насыпей или разработки выемок.
Как правило, первая схема наиболее целесообразна при строительстве дороги на оползневых склонах, когда сооружение земляного полотна возможно только под непосредственной защитой поддерживающих сооружений или после проведения мероприятий по регулированию поверхностного и подземного стока. Вторая схема применяется при расположении земляного полотна в глубоких выемках и высоких насыпях. Например, по мере разработки каждого яруса выемки осуществляют укрепление откосов и сооружение дренажных конструкций. Третья схема используется во многих случаях при строительстве дорог в горных условиях, когда в частности после устройства земляного полотна в полке сооружают верховые подпорные стенки или анкерные конструкции.
Безусловно, многообразие сложных условий строительства автомобильных дорог в оползневых или потенциально оползневых районах требует творческого применения указанных схем с последующей разработкой до конкретных технологических и организационных решений в проектах производства работ. В данном разделе рассматриваются только общие вопросы организации строительства в оползневых районах и не освещается специфика строительства конкретных видов противооползневых конструкций, которая отражена в других главах.
Помимо особенностей, связанных с последовательностью выполнения земляных работ и строительства противооползневых конструкций, необходимо отметить, что технология производства земляных работ во многом зависит от принципов проектирования (по отношению к рельефу) автомобильных дорог. Различают следующие виды индивидуальных технологических схем организации производства земляных работ: разработку глубоких выемок и сооружение высоких насыпей; сооружение насыпей на склонах с пересечением оползневых участков; устройство земляного полотна в полках. Одним из наиболее сложных случаев производства работ является их проведение на аварийных объектах, когда оползнями разрушены участки эксплуатируемых дорог.
Установленный неоднократными обследованиями факт нарушения устойчивости естественных склонов и откосов земляного полотна в процессе строительства автомобильных дорог в различных регионах нашей страны убедительно показывает, что влияние технологических факторов может иметь существенное, а в некоторых случаях превалирующее значение.
К технологическим факторам в данном случае относятся: способ и время разработки выемок или сооружения насыпей, способ и время строительства противооползневых конструкций. Указанные факторы можно объединить в общую технологическую систему строительства индивидуальных конструкций земляного полотна, которая будет оказывать при ее реализации те или иные воздействия на устойчивость откосов земляного полотна и прилегающих к нему склонов, особенно оползневых.
Анализ строительства автомобильных дорог в оползневых районах показал, что воздействие технологической системы на устойчивость склонов и откосов проявляется в следующем.
Неудачно выбранное направление ведения работ при разработке глубоких выемок может привести к развитию в откосах оползней. Степень интенсивности производства земляных работ влияет на параметры устойчивости откосов в процессе строительства. Так при коротком фронте ведения работ и высокой скорости разработки выемки в откосах (при рабочей глубине разработки) не успевают возникать деформации, приводящие к оползням, что позволяет придавать откосам рабочих ярусов более крутые углы. Сооружение же высоких насыпей и насыпей на склонах (в том числе и на оползневых) напротив требует более медленного режима отсыпки грунта, обусловленного необходимостью тщательного уплотнения грунта, а также постепенной передачей нагрузки от веса насыпи на склоновое основание, что обеспечивает его устойчивость и дальнейшую стабильность.
Существенное влияние на развитие оползней в склонах и откосах оказывают порядок и сроки выполнения их проектной конфигурации. Наиболее распространенная ошибка в этом плане связана с устройством берм, ярусов, дренажных конструкций и укрепительных работ на откосах не в процессе разработки выемок и сооружения насыпей, а после их завершения. Особое значение имеет технологическая последовательность сооружения насыпей на склонах. В проектах производства работ должен быть заложен такой принцип ведения работ, который бы гарантировал устойчивость наклонного основания при сооружении земляного полотна. В частности, например, во многих случаях устойчивость насыпей на склонах была нарушена из-за неправильного способа производства работ: вместо последовательного сооружения насыпи с низовой стороны склона работы выполнялись с верховой стороны, что приводило к развитию неуплотненных зон в откосных частях, перенапряжению склонового основания, развитию оползней как в склонах, так и в откосах насыпей.
Весьма важное значение приобретают технологические факторы при ведении земляных работ на оползневых склонах или в их среде. Правильная расстановка землеройно-транспортной техники, определение необходимого темпа, выдерживание требуемой глубины разработки или крутизны откоса обеспечивают не только возможность выполнения проектных решений, но и их дальнейшую надежность при эксплуатации участка дороги, а также степень сохранности в стабильном состоянии самого оползневого склона.
Выбор способа производства земляных работ зависит от свойств грунта, объемов работ, вида земляных сооружений, гидрогеологических условий и других факторов. Технологический процесс выполнения земляных работ состоит из разработки грунта, транспортировки, укладки в отвал или насыпь, уплотнения и планировки. Для механизации земляных работ применяют одноковшовые строительные экскаваторы с гибкой и жесткой подвеской рабочего оборудования в виде прямой и обратной лопаты, драглайна, грейфера, землеройно-планировочного, планировочного и погрузочного устройств; экскаваторы непрерывного действия, к которым относятся цепные многоковшовые, цепные скребковые, роторные многоковшовые и роторные бесковшовые (фрезерные); бульдозеры, скреперы, грейдеры (прицепные и самоходные), грейдеры-элеваторы, рыхлители, бурильные машины. В комплект машин для механизированной разработки грунта кроме ведущей землеройной машины включаются также вспомогательные машины для транспортировки грунта, подчистки выемки дна, уплотнения грунта, отделки откосов, предварительного рыхления грунта и т. п. в зависимости от вида работ.
Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами
В промышленном и гражданском строительстве применяют экскаваторы с ковшом вместимостью от 0,15 до 4 м3. При выполнении больших объемов земляных работ на гидротехническом строительстве применяются более мощные экскаваторы с вместимостью ковша до 16 м3 и более.
Экскаваторы на колесном ходу рекомендуется применять при работах на грунтах с высокой несущей способностью при рассредоточенных объемах работ, при работах в городских условиях с частыми перебазировками; экскаваторы на гусеничном ходу применяют при сосредоточенных объемах работ при редких перебазировках, при работах на слабых грунтах и разработке скальных пород; навесные экскаваторы на пневмоколесных тракторах - при рассредоточенных объемах работ и при работе в условиях бездорожья.
Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами ведется проходками. Число проходок, забоев и их параметры предусматриваются в проектах и технологических картах производства земляных работ для каждого конкретного объекта в соответствии с параметрами земляных сооружений (по рабочим чертежам) с оптимальными рабочими размерами оборудования экскаваторов.
Одноковшовые экскаваторы относятся к машинам цикличного действия. Время рабочего цикла определяется суммой отдельных операций: продолжительность заполнения ковша, поворот на выгрузку, разгрузку и поворот в забой. Наименьшие затраты времени на выполнение рабочего цикла обеспечиваются при следующих условиях:
- ширина проходок (забоев) принимается с таким расчетом, чтобы обеспечить работу экскаватора со средним поворотом не более 70 градусов;
- глубина (высота) забоев должна быть не меньше длины стружки грунта, необходимой для заполнения ковша с шапкой за один прием копания;
- длина проходок принимается с учетом возможно меньшего числа вводов и выводов экскаватора в забой и из забоя.
Забоем называется рабочая зона экскаватора. К этой зоне относится площадка, где размещается экскаватор, часть поверхности разрабатываемого массива и место установки транспортных средств или площадка для укладки разрабатываемого грунта. Геометрические размеры и форма забоя зависят от оборудования экскаватора и его параметров, размеров выемки, видов транспорта и принятой схемы разработки грунта. В технических характеристиках экскаваторов любой марки приведены, как правило, максимальные их показатели: радиусы резания, выгрузки, высота выгрузки и др. При производстве земляных работ принимают оптимальные рабочие параметры, составляющие 0,9 максимальных паспортных данных. Оптимальная высота (глубина) забоя должна быть достаточной для заполнения ковша экскаватора за одно черпание, она должна быть равна вертикальному расстоянию от горизонта стоянки экскаватора до уровня напорного вала, умноженному на коэффициент 1,2. Если высота забоя относительно мала (например, при разработке планировочной выемки), целесообразно использовать экскаватор вместе с бульдозером: бульдозер разрабатывает грунт и перемещает его к рабочему месту экскаватора, затем окучивает грунт, обеспечивая при этом достаточную высоту забоя. Экскаватор и транспортные средства должны быть расположены так, чтобы средний угол поворота экскаватора от места заполнения ковша до места его выгрузки был минимальным, так как на поворот стрелы расходуется до 70% рабочего времени цикла экскаватора.
По мере разработки грунта в забое экскаватор перемещается, отработанные участки называются проходками. По направлению движения экскаватора относительно продольной оси выемки различают продольный (с лобовым или торцовым забоем) и поперечный (боковой) способы разработки. Продольный способ состоит в разработке выемки проходками, направление которых выбирается по наибольшей стороне выемки. Лобовой забой применяется при разработке съезда в котлован и при рытье начала выемки на крутых косогорах. При лобовом забое грунт разрабатывается на всю ширину проходки. Торцевой забой применяется при разработке выемок ниже уровня стоянки экскаватора, при этом экскаватор, передвигаясь задним ходом по поверхности земли или на уровне, расположенном выше дна выемки, разрабатывает торец выемки. Боковые забои применяются для разработки выемки прямой лопатой, при этом пути транспортных средств устраиваются параллельно оси перемещения экскаватора или выше подошвы забоя. При боковом способе полная ширина проходки может быть получена путем последовательной разработки ряда проходок. Поперечным (боковым) способом разрабатывают выемки с отсыпкой грунта в направлении, перпендикулярном оси выемки. Поперечный способ применяется при разработке протяженных нешироких выемок с отсыпкой кавальеров или при устройстве насыпей из боковых резервов.
Некоторые виды выемок (например, планировочные) можно разрабатывать боковым забоем с движением транспорта на одном уровне с экскаватором. Иногда для перехода к разработке с боковым забоем необходимо вначале отрывать так называемую пионерную траншею, которую экскаватор начинает разрабатывать, спустившись на дно забоя по пандусу. Если высота выгрузки экскаватора больше или равна сумме глубины выемки, высоты борта самосвала и «шапки» над бортом (0,5 м), пионерную траншею разрабатывают боковым забоем при движении транспорта по дневной поверхности на расстоянии не менее 1 м от края выемки. При значительных в плане размерах выемки ее разрабатывают поперечными проходками вдоль меньшей стороны, при этом обеспечивается минимальная длина пионерной траншеи, что позволяет организовать наиболее производительное кольцевое движение транспорта. Выемки, глубина которых превосходит максимальную глубину забоя для данного типа экскаватора, разрабатывают в несколько ярусов. При этом нижний ярус разрабатывают аналогично верхнему, а автомобили подают к экскаватору так, чтобы ковш находился на кузов сзади. Трасса движения автомобиля в этом случае должна быть параллельна оси проходки экскаватора, но направлена в противоположную сторону.
Экскаватор, оборудованный обратной лопатой, применяется при разработке грунта ниже уровня стоянки и наиболее часто используется при рытье траншей для укладки подземных коммуникаций и небольших котлованов под фундаменты и другие сооружения. При работе с обратной лопатой также применяют торцовый или боковой забой. Наиболее целесообразно применять экскаватор с обратной лопатой для разработки котлованов глубиной не более 5,5 м и траншей до 7 м. Жесткое крепление ковша обратной лопаты дает ему возможность рыть узкие траншеи с вертикальными стенками. Глубина разрабатываемых узких траншей больше, чем глубина котлованов, так как экскаватор может опускать стрелу с рукоятью в самое нижнее положение, сохраняя устойчивость.
Экскаватор с рабочим оборудованием драглайн применяется при разработке больших и глубоких котлованов, при возведении насыпи из резервов и т. п. Преимуществами драглайна являются большой радиус действия и глубина копания до 16-20 м, возможность разрабатывать забои с большим притоком грунтовых вод. Драглайн разрабатывает выемки торцовыми или боковыми проходками. Для торцовой и боковой проходок организация работ драглайна аналогична работе обратной лопаты. При этом сохраняется такое же соотношение максимальной глубины резания. Драглайн обычно передвигается между стоянками на 1/5 длины стрелы. Разработка грунта драглайном чаще всего производится в отвал (односторонний или двусторонний), реже - на транспорт.
Экскаваторы отрывают котлованы и траншеи на глубину, несколько меньшую проектной, оставляя так называемый недобор. Недобор оставляют, чтобы избежать повреждения основания и не допускать переборов грунта, он составляет обычно 5-10 см. Для повышения эффективности работы экскаватора применяют скребковый нож, насаженный на ковш. Это приспособление позволяет механизировать операции по зачистке дна котлованов и траншей и вести их с погрешностью не более плюс-минус 2 см, что исключает необходимость ручных доработок.
Разработка грунта экскаваторами непрерывного действия осуществляется при отсутствии в грунтах камней, корней и т. п. До начала работы вдоль трассы траншеи бульдозером планируется полоса земли шириной не менее ширины гусеничного хода, затем разбивается и закрепляется ось траншеи, после чего начинается отрывка ее со стороны низких отметок (для стока воды). Многоковшовые экскаваторы разрабатывают траншеи ограниченных размеров и, как правило, с вертикальными стенками.
Разработка грунта землеройно-транспортными машинами
Основными видами землеройно-транспортных машин являются бульдозеры, скреперы и грейдеры, которые за один цикл разрабатывают грунт, перемещают его, разгружают в насыпь и возвращаются в забой порожняком.
Производство земляных работ бульдозерами
Бульдозеры применяются в строительстве для разработки грунта в неглубоких и протяженных выемках и резервах для перемещения его в насыпи на расстояние до 100 м (при применении более мощных машин расстояние перемещения грунта может быть увеличено), а также на расчистке территории и планировочных работах, на зачистке оснований под насыпи и фундаменты зданий и сооружений, при устройстве подъездных путей, разработке грунта на косогорах и т. п.
Рис. 7. :
а - обычное резание; б - гребенчатое резание
В практике земляных работ имеется несколько способов резания грунта бульдозером (рис. 7):
- обычное резание - нож вначале заглубляется на предельную для данного грунта глубину и по мере загрузки постепенно поднимается, так как растет сопротивление призмы волочения, на которое расходуется тяговое усилие трактора;
- гребенчатое резание - отвал заполняется несколькими чередующимися заглублениями и поднятиями.
Гребенчатая схема позволяет уменьшить длину резания за счет увеличения средней глубины стружки. Кроме того, при каждом заглублении ножа скалывается грунт под призмой волочения и на отвале уплотняется уже срезанный грунт. Благодаря этому сокращается время резания и увеличивается объем грунта на отвале.
При производстве земляных работ бульдозерами успешно применяется способ резания под уклон, основанный на рациональном использовании тягового усилия трактора. Суть его в том, что при движении трактора под уклон высвобождается часть тягового усилия, необходимого для перемещения самой машины, за счет чего грунт можно разрушать более толстым слоем. При работе бульдозера под уклон облегчается скалывание грунта, снижается сопротивление призмы волочения, которая движется частично под действием собственного веса. При отсутствии естественного уклона его можно создавать первыми проходками бульдозера. При работе под уклон 10-15 градусов производительность возрастает примерно в 1,5-1,7 раза.
Рис. 8. :
а - однослойным зарезанием; б - траншейным зарезанием. Цифрами указана очередность резания
Бульдозер работает по схемам, приведенным на рис. 8. Однослойным резанием с перекрытием полос на 0,3-0,5 м снимают растительный слой. Затем бульдозер перемещает грунт в отвал или промежуточный вал и возвращается к месту нового резания без разворота, задним ходом (челночная схема), или с двумя поворотами. Траншейная разработка производится с оставлением перемычек шириной 0,4 м в связных грунтах и 0,6 м в малосвязных. Глубина траншей принимается 0,4-0,6 м. Перемычки разрабатываются после прохода каждой траншеи.
Производство земляных работ скреперами
Эксплуатационные возможности скреперов позволяют использовать их при отрывке котлованов и планировке поверхностей, при устройстве различных выемок и насыпей. Скреперы классифицируются:
- по геометрическому объему ковша - малый (до 3 м3), средний (от 3 до 10 м3) и большой (свыше 10 м3);
- по роду агрегатирования с тягачом - прицепные и самоходные (в том числе полуприцепные и седельные);
- по способу загрузки ковша - загружаемые за счет силы тяги тягача и с механической (элеваторной) загрузкой;
- по способу разгрузки ковша - со свободной, полупринудительной и принудительной разгрузкой;
- по способу привода рабочих органов - гидравлические и канатные.
Скреперами ведут разработку, транспортирование (дальность транспортирования грунта колеблется от 50 м до 3 км) и укладку песчаных, супесчаных, лессовых, суглинистых, глинистых и других грунтов, не имеющих валунов, а примесь гальки и щебня не должна превышать 10%. В зависимости от категории грунтов резать их наиболее эффективно на прямолинейном участке пути при движении под уклон 3-7 градусов. Толщина разрабатываемого слоя в зависимости от мощности скрепера колеблется от 0,15 до 0,3 м. Разгружают скрепер на прямолинейном участке, при этом поверхность грунта разравнивают днищем скрепера.
Рис. 9. :
а - с наполнением ковша стружкой постоянной толщины; б - с наполнением ковша стружкой переменного сечения; в - гребенчатый способ наполнения ковша стружкой; г - наполнение ковша способом клевков
Различают несколько способов срезания стружки при работе скрепера (рис. 9):
- стружкой постоянной толщины. Способ применяют при планировочных работах;
- стружкой переменного сечения. При этом грунт срезается с постепенным уменьшением толщины стружки по мере наполнения ковша, т. е. с постепенным выглублением ножа скрепера к концу набора;
- гребенчатым способом. При этом грунт срезается с попеременным заглублением и постепенным подъемом ковша скрепера: на разных стадиях толщина стружки меняется от 0,2-0,3 м до 0,08-0,12 м;
- клевками. Наполнение ковша осуществляется путем многократного заглубления ножей скрепера на возможно большую глубину. Способ применяют при работе в рыхлых сыпучих грунтах.
В зависимости от размеров земляного сооружения, взаимного расположения выемок и насыпей применяют различные схемы работы скреперов. Наиболее распространенной является схема работы по эллипсу. При этом скрепер каждый раз поворачивается в одну сторону.
Рис. 10. :
а - траншейно-гребенчатый; б - ребристо-шахматный
При работе в широких и длинных забоях наполнение ковша скрепера осуществляется траншейно-гребенчатым и ребристо-шахматным способами. При траншейно-гребенчатом способе (рис. 10) разработка забоя ведется от края резерва или выемки параллельными полосами постоянной глубины 0,1-0,2 м, одинаковыми по длине. Между полосами первого ряда оставляют полосы несрезанного грунта - гребни, по ширине равные половине ширины ковша. Во втором ряду проходов забирают грунт на полную ширину ковша, срезая гребень и образовывая под ним траншею. Толщина стружки в этом случае в середине ковша 0,2-0,4 м, а по краям 0,1-0,2 м.
При ребристо-шахматном способе (рис. 10) разработка забоя производится от края выемки или резерва параллельными полосами так, чтобы между проходками скрепера оставались полосы не срезанного грунта, равные по ширине половине ширины ковша.
Второй ряд проходок разрабатывают, отступая от начала первого ряда на половину длины проходки первого ряда. Работу скрепера следует сочетать с работой бульдозера, используя их для разработки повышенных участков и перемещения грунта на небольшие расстояния в пониженные места.
Производство земляных работ грейдерами
Грейдеры используют при планировке территории, откосов земляных сооружений, зачистке дна котлованов и отрывке канав глубиной до 0,7 м, при возведении протяженных насыпей высотой до 1 м и нижнего слоя более высоких насыпей из резерва. Автогрейдерами профилируют дорожное полотно, проезды и дороги. Наиболее эффективно использовать автогрейдеры при длине проходки 400-500 м. Плотные грунты до разработки грейдером предварительно разрыхляются. При возведении насыпи из разрабатываемого резерва наклонный нож сдвигает срезанный грунт в сторону насыпи. При следующей проходке грейдера этот грунт перемещается еще дальше в том же направлении, поэтому целесообразно организовывать работу двумя грейдерами, один из которых срезает, а другой перемещает срезанный грунт.
При возведении насыпей и профилированного дорожного полотна зарезание грунта начинают от внутренней бровки резерва и ведут послойно: сначала вырезают стружку треугольной формы, затем до конца слоя стружка получается прямоугольной. При разработке широких резервов в грунтах, не требующих предварительного разрыхления, зарезание начинают от внешней бровки резерва и ведут послойно, при всех проходах стружка треугольной формы; возможен другой способ: стружка при этом получается треугольной и четырехугольной формы.
При выполнении различных операций углы наклонов грейдера изменяются в следующих пределах: угол захвата - 30-70 градусов, угол резания - 35-60 градусов, угол наклона - 2-18 градусов. В практике строительства применяется несколько способов укладки грунта:
- грунт укладывают слоями, отсыпая его от бровки к оси дороги (профилировочные работы в нулевых отметках при высоте насыпи, не превышающей 0,1-0,15 м);
- валики размещают один возле другого с соприкосновением их только основаниями (отсыпка насыпей высотой 0,15-0,25 м);
- каждый последующий валик частично прижимают к ранее уложенному, перекрывая его основанием на 20-25%; гребни этих двух валиков располагаются на расстоянии 0,3-0,4 м один от другого (отсыпка насыпей высотой до 0,3-0,4 м);
- каждый последующий валик прижимается к ранее уложенному без всякого зазора; новый валик перемещают отвалом вплотную к ранее уложенному с захватом его на 5-10 см; образуется один широкий плотный вал выше первого валика на 10-15 см (отсыпка насыпей высотой до 0,5-0,6 м).
Разработка мерзлых грунтов
Мерзлые грунты обладают следующими основными свойствами: повышенной механической прочностью, пластическими деформациями, пучинистостью и повышенным электросопротивлением. Проявление этих свойств зависит от вида грунта, его влажности и температуры. Песчаные, крупнозернистые и гравийные грунты, залегающие мощным слоем, как правило, содержат мало воды и при отрицательных температурах почти не смерзаются, поэтому их зимняя разработка почти не отличается от летней. При разработке зимой котлованов и траншей в сухих сыпучих грунтах они не образуют вертикальных откосов, не пучинятся и не дают просадок весной. Пылеватые, глинистые и влажные грунты при замерзании значительно меняют свои свойства. Глубина и скорость промерзания зависит от степени влажности грунта. Земляные работы зимой осуществляются следующими методами:
- методом предварительной подготовки грунтов с последующей их разработкой обычными способами;
- методом предварительной нарезки мерзлых грунтов на блоки;
- методом разработки грунтов без предварительной подготовки.
Предварительная подготовка грунта для разработки зимой заключается в предохранении его от промерзания, оттаивании мерзлого грунта и предварительном рыхлении мерзлого грунта. Наиболее простой способ защиты поверхности грунта от промерзания состоит в утеплении его термоизоляционными материалами; для этого используются торфяная мелочь, стружки и опилки, шлак, соломенные маты и т. п., которые укладываются слоем 20-40 см непосредственно по грунту. Поверхностное утепление применяют в основном для небольших по площади выемок.
Для утепления значительных по площади участков применяется механическое рыхление, при котором грунт вспахивается тракторными плугами или рыхлителями на глубину 20-35 см с последующим боронованием на глубину 15-20 см.
Механическое рыхление мерзлого грунта при глубине промерзания до 0,25 м производится тяжелыми рыхлителями. При промерзании до 0,6-0,7 м при отрывке небольших котлованов и траншей применяют так называемое рыхление раскалыванием. Ударные мерзлоторыхлители хорошо работают при низких температурах грунта, когда для него характерны хрупкие деформации, способствующие его раскалыванию под действием удара. Для рыхления грунта при большой глубине промерзания (до 1,3 м) используется дизель-молот с клином. Разработка мерзлого грунта резанием заключается в нарезке взаимно перпендикулярных борозд глубиной, составляющей 0,8 глубины промерзания. Размер блока должен быть на 10-15% меньше размера ковша экскаватора.
Оттаивание мерзлого грунта осуществляется при помощи горячей воды, пара, электрического тока или огневым способом. Оттаивание является наиболее сложным, трудоемким и дорогим способом, поэтому к нему прибегают в исключительных случаях, например, при проведении аварийных работ.
© 2000 - 2009 Oleg V. сайт™
