Особенности работ на косогорных участках

3.78. До начала земляных работ на косогоре выше верхней кромки разрабатываемой выемки должны быть устроены нагорные водоотводные канавы, предотвращающие возможности стока воды по косогору в разрабатываемую выемку.

3.79. Для обеспечения устойчивости насыпи, отсыпаемой на косогоре, на площади подошвы насыпи до ее отсыпки должны быть нарезаны уступы шириной 2-3 м. Их нарезает бульдозер с поворотным отвалом, движущийся продольными ходами параллельно оси дороги, начиная с нижнего уступа.

После нарезки нижнего уступа грунт из нарезанного вышележащего уступа, перемещенный на готовый нижний уступ, распределяют равномерным слоем и уплотняют до начала отсыпки последующего слоя насыпи. При возможности обрушения грунта с откоса разработку можно начинать с верхнего уступа с перемещением грунта под откос.

На пологих косогорах крутизной менее 20° вместо нарезки уступов допускается производить вспашку многокорпусным плугом.

3.80. Выемки на пологих косогорах при крутизне менее 20° следует разрабатывать бульдозером 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 круче 20° разработку выемки и отсыпку грунта в насыпь выполняют бульдозерами с универсальными отвалами проходами параллельно или под углом 45% к оси.

На косогорах крутизной до 8% возможно применение скреперов при условии постоянной планировки бульдозерами мест набора грунта, площадок разворота и мест выгрузки, на которых поперечный уклон должен быть не более 5%.

УПЛОТНЕНИЕ ГРУНТОВ

Общие положения

4.1. Уплотнение грунта, из которого сооружается земляное полотно, является важным технологическим процессом, в результате которого достигается 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); и водоемах (подводная часть); методом гидронамыва, из барханных песков. В перечисленных случаях в проекте должно быть указано, каким методом вместо послойного уплотнения обеспечивается требуемая стабильность насыпного грунта.

4.2. Плотность грунта оценивается коэффициентом уплотнения К_у, который представляет собой отношение фактической плотности грунта к максимальной стандартной плотности данного грунта (ГОСТ 22733-77. Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности).

В земляном полотне автомобильных дорог коэффициент уплотнения грунтов не должен быть ниже значений, приведенных нормах проектирования автомобильных дорог (приложение 5). В IV и V дорожно-климатических зонах проектом может быть предусмотрено уплотнение слоев насыпи выше максимальной стандартной плотности.

4.3. Отсыпка грунта в насыпь производится, как правило, от краев к середине слоями на всю ширину земляного полотна, включая откосные части. В целях уплотнения грунта в краевых частях, прилегающих к откосу, ширина отсыпки (см. п. 3.39) может быть больше проектного очертания насыпи на 0,3-0,5 м с каждой стороны. Непосредственно перед началом работ по укреплению откосов излишний грунт снимают при планировке откосов и перемещают для досыпки обочин, устройства съездов, рекультивации дорожной полосы.

Таблица 4.1

Примечание: Значения пределов прочности соответствуют грунтам с коэффициентом уплотнения 0,95 при оптимальной влажности.

Насыпь не уширяют при отсыпке из крупнообломочных и песчаных грунтов, не изменяющих существенно объема при уплотнении, а также при сооружении высоких насыпей, где уплотнение откосов предусмотрено и качестве отдельной операции, или насыпей с откосами 1:2 и положе.

Каждый слой разравнивают с учетом продольного уклона поверхности насыпи. В поперечном сечении поверхность слоя планируется под односкатный или двускатный профиль с уклоном к бровке 20-40‰. Поверхность каждого слоя должна быть выровнена так, чтобы после уплотнения на ней не было углублений или возвышений более 50 мм и чтобы по время дождя не образовывались лужи. Ровность поверхности слоев проверяют визирками или нивелированием.

4.4. 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.

4.5. Для уплотнения связных грунтов возможно применять катки на пневматических нишах, 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 машин: предварительное уплотнение (прикатка) массой 6-12 т и окончательное уплотнение - массой более 25 т.

В процессе предварительного уплотнения более легкими машинами следует выполнять до 30-40% общего потребного количества проходов.

4.6. Наибольшая плотность грунта может быть достигнута при применении машин, обеспечивающих максимальное, допустимое по условиям прочности данного грунта, контактное давление на поверхности (табл. 4.1). Контактные давления на протяжении всего процесса уплотнения должны быть близки кпределу прочности грунта. При превышении предела прочности могут возникнуть явления местного разупрочнения (волнообразование перед колесами катков, выдавливание грунта в стороны при трамбовании). При недостаточных контактных давлениях высокая плотность также не может быть достигнута ни уменьшением толщины слоя, ни увеличением числа повторно прилагаемых нагрузок.

4.7. Требуемая плотность грунтов может быть достигнута при влажности, отличающейся от оптимальной не более, чем указано в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Рекомендации по технологии сооружения земляного полотна из грунтов с влажностью, более указанной и табл. 4.2, даны в гл. 8.

4.8. При влажности менее допустимой (см. табл. 4.2) несвязные и малосвязные грунты рекомендуется увлажнять в отсыпанном слое незадолго перед уплотнением. Связные грунты, в которых перераспределение влаги идет медленнее, лучше увлажнять на месте разработки (в карьере, выемке, резерве) после разрыхления. Для увлажнения грунта можно применять поливо-моечные машины, разливая воду в несколько приемов. При поливке на месте верхний увлажненный слой до уплотнения следует перемешать вспахиванием или глубоким боронованием.

В районах с систематическим дефицитом влаги и проекте должны быть предусмотрены мероприятия по влагонакоплению (снегозадержание, водосборы) и получению воды для полива (устройство скважин, подготовка водоемов, установка насосов и т.п.) в местах выполнения земляных работ.

4.9. При интенсивных кратковременных дождях, приводящих к переувлажнению грунта, отсыпку и уплотнение связных грунтов следует прекращать до их просыхания. В этом случае принимают меры к ускорению просушивания грунта (рыхление, перевалка грейдерами, бульдозерами и т.п.). Допускается удалять верхний переувлажненный после дождя слой грунта и отвал с последующим его использованием в других местах.

Перед перерывом в работе поверхность и откосы насыпи должны быть уплотнены и спланированы так, чтобы не допускать переувлажнение грунта от застоя воды на поверхности незаконченной насыпи. При переувлажнении в отдельных местах грунт должен быть просушен до возобновления работ или заменен грунтом оптимальной влажности.

4.10. При уширении земляного полотна существующих автомобильных дорог путем примыкания вновь возводимой насыпи к старой необходимо предварительно засыпать старые кюветы и послойно уплотнить свежеотсыпанный грунт во избежание просадок проезжей части из-за неравномерности земляного полотна. Степень уплотнения обратной засыпки старых кюветов и других выработок должна быть аналогичной степени уплотнения уширяемой насыпи на данном уровне от поверхности.

4.11. Для определения оптимальной толщины уплотняемого слоя и установления числа проходов (ударов) уплотняющих машин по одному следу, необходимого для достижения требуемой плотности, перед началом работ по устройству насыпи следует производить пробную укатку грунтов в соответствии с приложением 15.

4.12. Результаты пробной укатки включаются в технологические карты на сооружение земляного полотна и являются обязательными требованиями.

Применение пробной укатки позволяет заменить, пооперационный 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.

Укатка

4.13. В настоящее время наиболее производительный и экономичный способ уплотнения земляного полотна - укатка самоходными или прицепными катками.

4.14. Слой рыхлого связного грунта, отсыпанного, например грейдер-элеватором, экскаватором-драглайном и т.п., рекомендуется уплотнять в две стадии. В начале во избежание сдвигов и образования волн грунта перед рабочими органами уплотняющей машины следует сделать прикатку легким катком массой 6-12 т, а затем основную укатку - более тяжелым катком массой 25 т более.

Предварительная прикатка не требуется, когда слой грунта отсыпается с регулированием движения транспортных и землеройно-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 применяют уплотняющие машины сразу тяжелого типа. Четкая организация совместной работы землеройно-транспортных и грунтоуплотняющих машин позволяет обеспечить полное и равномерное уплотнение грунта по всей ширине земляного полотна.

4.15. Катки на пневматических шинах - наиболее универсальное средства уплотнения грунтов. Постепенное повышение удельных давлений - одно из основных требований при уплотнении связных грунтов, обеспечивающее получение плотной и прочной структуры грунта по всей толщине слоя. Давление в шинах катков на начальном этапе уплотнения связных грунтов не должно превышать 0,2-0,3 МПа. Давление в шинах на заключительном этапе уплотнения должно соответствовать при уплотнении супеси 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.

4.16. При предварительном уплотнении грунта катком более легким нагрузка на каждое из колес 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 (8-10 км/ч).

4.17. 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 бункера для балласта имеют независимую подвеску.

4.18. Уплотнение кулачковыми катками эффективно для связных грунтов, когда грунты в начале уплотнения достаточно рыхлы. Рекомендуются следующие оптимальные расчетные удельные давления на опорную подвижность кулачков:

Супеси тяжелые пылеватые, легкие суглинки 0,7-1,5 МПа (7-15 кгс/см)

Суглинки легкие пылеватые, суглинки тяжелые 1,5-4,0 » (15-40 » )

Тяжелые пылеватые суглинки, глины 1,0-0,0 » (40-60 » )

Указанные значения удельных давлений относятся к грунтам оптимальной влажности.

4.19. Прицепные решетчатые катки наиболее эффективны при уплотнении крупнообломочных и гравелистых грунтов, грунтов с примесью мерзлых комьев, связных комковатых грунтов, так как они дают хорошее размельчение и однородную плотность по всей толщине уплотняемого слоя. Аналогичную область применения имеют сегментные катки, эффективность которых обусловливается вибрационным воздействием на грунты.

4.20. Уплотнение грунта прицепными кулачковыми и решетчатыми катками выполняется круговыми проходами по рабочей захватке. Укатка грунта производится от края насыпи к ее середине (рис. 4.1) с перекрытием полос уплотнения на 0,15-0,25 м. Для предотвращения обрушения откосов и сползания катков под откос во время работы кромка пальца не должна быть ближе 0,3 м от бровки отсыпаемого слоя. 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, уплотняют края насыпи (рис. 4.2). После этого укатку продолжают круговыми проходами от края к середине насыпи.

Рис. 4.1. Схема работы прицепных кулачковых катков:

а - схема движения трактора с кулачковыми катками; б - поверочный разрез; в - перекрытие полос укатки; 1-8 - последовательность проходов; h -толщина слоя грунта; b - ширина укатываемой поверхности

Приближение рабочих органов уплотняющих машин к бровке насыпи ближе 0,3 м (рис. 4.3) не допускается из условий безопасности при любых методах уплотнения (кроме навесных трамбовок).

4.21. Для работы прицепных катков целесообразные 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 грунтом.

Рис. 4.2. Схема работы прицепного катка на пневматических шинах:

1-10 - последовательность проходов

Рис. 4.3. Схема уплотнения бровочной части насыпи с учетом правил техники безопасности

Рис. 4.4. Схема работы тяжелой (масса 12-15 т) трамбующей плиты, подвешенной к стреле экскаватора:

1 - пружинный амортизатор; 2 - трамбовка; 3 - уплотненные слои грунта; 4 - уплотняемая полоса; Ш - шаг передвижки экскаватора

4.22. При интенсификации и увеличении темпов возведения земляного полотна уплотнение грунтов можно осуществлять теми же катками, но перемещающимися со скоростями 10-15 км/ч. Это потребует более мощных (на 50- 70%) базовых или тяговых средств, снижения толщины отсыпаемых слоев на 30-40% и увеличение числа проходов по одному следу не менее чем на 1/3.

Трамбование

4.23. Трамбование - универсальный метод уплотнения, пригодный для большинства грунтов. Трамбование применяют для уплотнения грунтов естественных оснований, при доуплотнении существующих насыпей без их разборки, в стесненных местах. Этим способом можно уплотнять грунт слоями большой толщины за один-два прохода машины. Метод трамбования позволяет получить, плотность грунта значительно выше максимальной стандартной, уплотнять грунт при влажности выше и ниже допустимых пределов. Трамбование можно использовать для уплотнения прочных комковых грунтов, в том числе и крупнообломочных.

Рис. 4.5. Схема уплотнения откоса насыпи виброкатком при использовании тракторной лебедки:

1 - трактор, 2 - лебедка; 3 - кронштейн с блоком; 4 - канат; 5 - дополнительная колесная опора; 6 - виброкаток

Рис. 4.6. Схема засыпки и уплотнения грунта в траншее:

1 - новая дорожная одежда; 2 - существующая дорожная одежда; 3 - основная засыпка; 4 - защитный слой грунта; 5 - пазухи и трубопроводы; I-II - стадии засыпки траншей

4.24. При выборе уплотняющей машины следует отдавать предпочтение самоходным механизмам непрерывного действия. Подвесные к экскаватору-крану трамбующие плиты могут быть применены, если отсутствуют другие машины (рис. 4.4).

При уплотнении слоев большой толщины (1-2 м) для уплотнения грунтов пониженной влажности, а также для достижения плотности грунта 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 экскаваторам-кранам соответствующей грузоподъемности (для плиты массой 2-3 т необходим экскаватор с вместимостью ковша не менее 0,5-0,7 м³, для плиты 12-15 т - не менее 1,25 м³). При этом толщина уплотняемого слоя грунта равна примерно диаметру подошвы плиты.

Уточнение технологических параметров трамбования производится по данным пробного уплотнения.

С целью снижения динамических нагрузок на экскаватор и предотвращения преждевременного износа его основных механизмов между трамбующей плитой и подъемным канатом-тросом устанавливают пружинную подвеску.

4.25. Рабочая скорость перемещения трамбующей машины со свободно падающими плитами на экскаваторе-кране зависит от вида и влажности грунта, а также 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.

4.26. При использовании трамбующих плит на экскаваторах-кранах ширину полосы уплотнения следует принимать в пределах не более 1,5 радиуса действия стрелы.

Трамбование рыхлого глинистого грунта ведется в два приема - предварительное и основное уплотнение. Предварительное уплотнение целесообразно выполнять с уменьшением 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. После этого приступают к основному уплотнению тех же трех-четырех полос. Чтобы предотвратить появление бугров, грунт трамбуют со смещением следа предыдущего цикла на 0,2-0,3 диаметра подошвы трамбовки до тех пор, пока на каждой полосе не будет сделано заданное число ударов. Во время трамбования необходимо сохранять постоянную высоту подъема трамбовки в момент сбрасывания. На новую полосу уплотнения можно переходить только после уплотнения предыдущей полосы.

При выборе режима работы трамбующих плит следует отдавать предпочтение сбрасыванию плит большей массы с меньшей высоты. Для экскаваторов с ковшами вместимостью 0,5-1 м³ эта высота, как правило, составляет 2-4 м.

4.27. По окончании уплотнения верхний слой грунта толщиной 10-15 см, разрыхленный трамбованием, следует уплотнять легкими ударами трамбовки с высоты 0,5 м или укаткой катками.