Файл: Министерство образования и науки российской федерации федеральное агенство по образованию государственное образовательное учреждение.doc

, параллельно выполняемых на захватках, Сооружение земляного полотна во вновь осваиваемых районах сложнее, чем в местах со сложившейся застройкой. Здесь прокладывают дороги при наличии естественного сложения верхней почвенно-грунтовой толщи. В освоенных районах верхняя грунтовая толща обычно представлена культурным слоем с установившимся водно-тепловым режимом. И, за некоторым исключением, земляное полотно в насыпях возводят из привозных песчаных грунтов. В состав земляных работ входят:

- устройство временных дорог;

- очистка полосы в пределах крайних линий;

- удаление растительного слоя и его складирование в штабеля с последующим использованием для газонов;

- устройство водостоков и подземных инженерных сооружений, дренажей;

- разбивка и сооружение земляного полотна;

- устройство площадок для остановки общественного транспорта, разделительных полос, газонов, автостоянок;

- устройство корыта при нулевом профиле и выемках;

- планировочные, отделочные и укрепительные работы.

Линейные земляные работы обычно выполняют экскаваторами (с объемом ковша до 1м^З) во взаимодействии с бульдозерами и транспортными средствами. Самоходные скреперы, гидроустановки и земснаряды применяют лишь при сосредоточенных работах. В городских условиях, как правило, объем насыпей не сбалансирован с объемом выемок, поэтому используют привозной грунт из близлежащих карьеров. В соответствии с проектом производства работ (ППР) назначают длину захваток и их количество. На каждой захватке последовательно выполняют работы, предусмотренные технологическим процессом с учетом группы трудности разработки грунтов:

1. растительный грунт, в том числе чернозем, лёссы, солончаки, торф;

2. пески, глины, супеси, твердый чернозем;

3. очень плотные глины с включением гравия, мерзлые грунты;

4. сланцевые глины, мерзлые глины и суглинистые грунты, мягкий мел, слабый трепел.

Очистку полосы, укладку подземных коммуникаций стремятся выполнить до таяния, т.к. грунтовые воды в это время находятся глубоко. Для удлинения продолжительности периода земляных работ за несколько дней до наступления положительных температур снег удаляют между красными линиями, в этом случае на 15-20 дней быстрее стабилизируется водно-тепловой режим.

Расположение грунтов в насыпи

Для обеспечения устойчивости земляного полотна важно правильно расположить грунты в насыпи. Требуемое расстояние между низом дорожной одежды и расчетным уровнем грунтовых вод является функцией глубины промерзания (z промерзания) и высоты расчетного генетического подъема воды в грунте h

---

_к (рис. 3.3).



Рис.3.3 Устройство насыпи в условиях повышенного увлажнения: 1 – песок, 2 – суглинок, РУПВ – расчетный уровень поверхностных вод, УГВ - уровень грунтовых вод.
Г рунты культурного слоя в городах и карьерах разнообразны, особенно до глубины промерзания. В связи с этим важно правильно расположить разные по физическим свойствам грунты, чтобы не допустить в теле насыпи висячих горизонтов воды. В этом случае плотность и влажность насыпей будет примерно одинаковой, снизится мерзлое пучение и не возникнут неравномерные просадки дорожных покрытий. При возведении насыпей из связных переувлажненных грунтов (W_ест. > W_опт.), а также при пылеватых грунтах устраиваются песчаные прослойки h. Если на сухих участках в теле насыпи в пределах глубины ее промерзания уложен слой глины, то этот слой выполняет роль водоупора для инфильтрующей поверхностной воды. Если водонепроницаемый грунт находится на глубине 0,6-0,75 от глубины промерзания, прикрыт супесью, наблюдается сильно выраженное поднятие дорожных одежд за счет морозного пучения. Таким образом, наличие слоев глины или песка в зависимости от их расположения по высоте насыпи с учетом глубины промерзания может ухудшить или улучшить водно-тепловой режим. Существенное влияние оказывают плотность (ρ) и влажность (W) грунтов. Суглинистые грунты могут иметь W, не более чем на 10% выше оптимальной влажности W_опт. Связные грунты при W> W_опт. на 15-20% осушают или заменяяют на глубину 0,5-0,7 м относительно низа дорожной одежды дренирующими грунтами. Для повышения устойчивости земляного полотна в современном дорожном строительстве используют георещетки из полимерных материалов (рис. 3.4) .

Рис. 3.4 Общий вид георешетки: а – в рабочем (растянутом) положении; б – в транспортном (сложенном) положении.


а

б


Рис. 3.6 Ярский район, УР: а – укладка геотекстиля в дорожное полотно,

б – укладка георешетки в земляное полотно.
При нулевом профиле рыхлый грунт уплотняют в корыте до h= 0,5-0,7м. Такие грунты характеризуются высоким числом пластичности и легко переходят в мягкопластичное состояние. Поэтому возведение насыпей в увлажненных районах при незначительных нарушениях требований ведет к значительным деформациям. Во 2, 3 климатических зонах верхнюю часть насыпи на h = 1,2 - 1,0 м следует отсыпать из песчаных и супесчаных грунтов. Нижнюю часть – из скальных грунтов.

---

До устройства дорожных одежд верх земляного полотна (в том числе в выемках и нулевых отметках) должен быть тщательно спрофилирован и уплотнен на глубину:

h= 2D = 2 х 36 = 72 см, где (3.2)

D – диаметр круга, равновеликого отпечатку колеса расчетного автомобиля.

Принципы разработки проекта производства работ (ППР)

Цели и задачи: разработка способов производства работ, номенклатуры дорожных машин и их числа, направления потока, очередности работ, достижение экономической эффективности. Основным документом является календарный план-график.

Расчет комплексно-механизированного потока выполняют методом вариантного проектирования. Экономико-математические методы с использованием ЭВМ позволили перейти от вариантного метода к оптимальным расчетам комплексного потока. Например, технико-экономический расчет показывает, что лучше возвести насыпь из привозного грунта, а связный грунт вывезти в отвал. При разработке ППР ориентируются на круглогодичное сооружение земляного полотна, относя на зимний период те работы, которые выгоднее выполнить в это время. На рис.3.7 представлена схема потока по производству линейных и земляных работ.
Захватки

↓


1

Снятие растительного слоя

2

Разбивка земляного полотна


3

Послойная

укладка грунта


4

Укатка

при W_опт.

направление

потока


Рис.3.7 Схема потока по производству линейных земляных работ.

Выбор землеройных машин и производство земляных работ

Выбор машин и механизмов осуществляется с учетом природных условий, объемов земляных работ, сроков, рабочих отметок земляного полотна. В границах технических возможного применения определяется целесообразность их использования. В связи со сложностью задачи используют современные математические методы и ЭВМ. Земляные работы относятся к числу наиболее механизированных. Уровень механизации достигает 97%. При спокойном рельефе и небольших объемах земляных работ земляные работы называют линейными. Фронт их выполнения постепенно перемещается за подготовительными работами. Сосредоточенные земляные работы выполняют специализированные отряды машин. Их необходимо закончить до подхода линейного потока. При строительстве городских улиц и дорог встречаются следующие виды земляных работ:

---

- возведение насыпей из привозного грунта;

- возведение насыпей из выемок;

- разработка выемок с вывозом грунта в отвал;

- возведение насыпей из боковых резервов;

- устройство полунасыпей - полувыемок на косогорах.

Звено машин состоит из основных и вспомогательных машин: к основным относят экскаваторы, скреперы, бульдозеры, грейдер-элеваторы; к вспомогательным – машины для рыхления, разравнивания, уплотнения, полива. Выбор машин зависит от объмов земляных работ, дальности возки, типа грунта и др. факторов. При возведении насыпи из резервов и выемки при дальности возки до 50 м используют бульдозеры (рис. 3.6, 3.7); при дальности возки до 600 м – скреперы прицепные с емкостью ковша до 6 м³; при дальности возки до 3000 м – самоходные скреперы с емкостью ковша – 9-10 м^З; при больших расстояниях – экскаваторы и самосвалы; при объеме земляных работ свыше 200-500 тыс.м^З используется метод гидромеханизации (гидромониторы).





1-разбивочные колышки (на прямых участках через 50 м, а на кривых через 20 м); 2-разбивочные ходы бульдозера; 3-вешки с указанием высотных отметок насыпи; 4-откосные лекало (через 20-40 м); 5-холостые ходы бульдозера; I-IV-последовательность укладки грунта в насыпь; В-ширина насыпи поверху.


Рис.3.8 Схема разработки, перемещения и укладки грунта при возведении насыпи бульдозером





1-поперечный профиль земляного полотна; 2-снятие растительного слоя с укладкой в боковые валы; 3-отсыпка слоев с траншейной разработкой в резерве и послойным разравниванием в насыпи; 4-послойное уплотнение грунта в насыпи; 5-планировка насыпи и резервов автогрейдером и надвижка растительного грунта из боковых валов бульдозером



Рис.3.9 Технологическая схема возведения насыпи бульдозерами из двухсторонних боковых резервов

При возведении насыпи толщина каждого отсыпаемого слоя зависит от типа уплотняемых средств. Перед уплотнением земляное полотно планируют бульдозером или автогрейдером. При использовании скреперов происходит частичное уплотнение отсыпаемого слоя пневматическими шинами. Этот метод не рекомендуется для разработки тяжелых, твердых, переувлажненных грунтов.

---

При разработке грунта скрепером используют следующие схемы.

Насыпь – резерв (рис. 3.10):

- зигзагообразная – для загородных дорог при длине участка более 200 м;

- восьмерка – при длине участка меньше 200 м;

- эллиптическая схема – при длине участка до 100 м и односторонних резервах;

- по спирали – при двухсторонних резервах и разности отметок насыпи и резерва менее 3 м.



Рис.3.10. Схемы движения скреперов при возведении насыпей из грунта резервов:

а — по «зигзагу»; б — по «восьмерке»; в — по эллипсу; г — по спирали
Предусматриваются выезды и съезды, имеющие уклон ≤ 20%.

П ри использовании для возведения насыпи привозных грунтов используют экскаваторы емкостью ковша до 1 м^З со сменным оборудованием – прямая лопата, обратная, драгляйн. Прямая лопата используется в сухих забоях при разработке грунта выше уровня стояния машины и достаточной высоте забоя. Обратная лопата и драгляйн используются при разработке грунта ниже уровня стояния машины. Минимальная высота забоя: I – II группа грунтов - 0,7…1,15 м; III группа грунтов - 1,8…2,5 м. Наилучшие условия работы экскаватора: высота забоя равна наибольшей высоте резания грунта (рис.3.12). Грунт доставляют на дорогу автомобилями, отсыпают послойно на всю ширину от краев к середине, затем грубая планировка бульдозерами; частичное уплотнение обеспечивается регулированием движения автомобилей, доставляющих грунт. В городских условиях организуют совместную работу всех машин и механизмов.

Рис.3.11 Технологические схемы разработки выемок и грунтовых карьеров экскаваторами

Уплотнение грунта земляного полотна

Уплотнение грунта земляного полотна производят послойно при оптимальной влажности за несколько проходов по одному следу. Грунты являются трехфазными системами: грунтовый скелет, вода и воздух. Пористость и влажность решающим образом влияют на его состояние: с увеличением плотности пористость уменьшается, а прочность возрастает; деформируемость, водопроницаемость, набухание и морозное пучение уменьшаются, что повышает прочность и устойчивость земляного полотна.

Цель уплотнения – достичь требуемой плотности, прочности и устойчивости (модуль упругости, коэффициент трения и сцепления), минимума морозного пучения. Уплотнение обеспечивает ровность и плотность дорожных одежд. Надлежащее уплотнение позволяет уменьшить толщину дорожной одежды, обеспечить ее работу в пределах упругой стадии, независимо от сезона. Стоимость уплотнения составляет около 0,5 % полной стоимости строительства и затраты на уплотнение полностью окупаются за счет повышения долговечности дорожных одежд.

---