Технология производства работ

8.15. При наличии грунтов повышенной влажности можно выполнять следующие работы по сооружению земляного полотна: устройство сооружений для дренажа и водоотвода; разработку грунтов в выемках и резервах с перемещением их в насыпь; сооружение насыпей, и том числе с устройством осушающих прослоек и с осушением добавками; складирование грунта в насыпных бермах, банкетах, отвалах; укрепление откосов; устройство противооползневых и других защитных сооружений.

В состав ППР следует включать специальные мероприятия, обеспечивающие наиболее эффективную и качественную реализацию принятых конструктивных решений и бесперебойную работу машин.

8.16. При земляных работах в грунтах повышенной влажности или использовании их в качестве оснований целесообразно предусматривать мероприятия по заблаговременному снижению влажности: устройство дренажей, поглощающих колодцев, водоотводящих систем и др.

Размещение, конструкция и расчетное время действия осушительных устройств устанавливаются индивидуальным порядком по нормам проектирования мелиоративных систем с учетом временного характера сооружений.

8.17. Во всех случаях, при работе с грунтами повышенной влажности во избежание дополнительного увлажнения следует обеспечивать своевременный и постоянный отвод поверхностных ливневых и талых вод. Не допускается выполнять работы, затрудняющие сток влаги и ее испарение (рыхление, подготовка забоев, устройство котлованов и бессточных заглублений и т.д.) при грунтах повышенной влажности. Система водоотвода поверхностных вод с территории производства работ включает в себя:

водоотводные и нагорные канавы для перехвата поверхностного стока с верховой стороны;

заблаговременную планировку рабочей площадки с образованием уклонов поверхности для улучшения стока атмосферных осадков и талых вод;

водосборы и водоотводные канавы из пониженных мест;

защитные валы, призмы и банкеты, преграждающие поверхностный сток с верховой стороны.

8.18. Дли обеспечения водоотвода и максимальной степени должны быть использованы постоянные сооружения, предусмотренные, проектом. В случае невозможности их сохранения в процессе строительства на период производства работ устраивают временные сооружения.

Места проложения водоотводных канав и отсыпки банкетов должны быть увязаны с размещением в плане забоев, дорог для перевозки грунта, проездов и линий коммуникации.

8.19. Поперечное сечение русел и уклонов временных водоотводных устройств должно быть рассчитано на пропуск ливневого стока с повторяемостью в 3 раза большей срока строительства сооружения.

Бровка временных водоотводных канав или защитных валов должна возвышаться над расчетным уровнем воды не менее чем на 1 м. Продольный уклон водоотводных канав должен быть не менее 3‰.

8.20. В ППР следует предусмотреть, мероприятия по уменьшению влияния атмосферных осадков на свойства поверхностных слоев грунта в забое, на транспортных путях, в зоне уплотнения: планировка, обеспечение стабильности уклонов поверхности, своевременное уплотнение и выравнивание грунта. В случае выпадения дождя до окончания уплотнения продолжать укатку связного грунта можно после срезки и удаления во временный отвал верхнего разжиженного слоя толщиной 10-15 см.

При соответствующем экономическом обосновании для защиты от увлажнения осадками забоя или насыпи можно применять набрызг гидрофобизирующих веществ или пленочные покрытия из полимерных материалов.

8.21. Постоянный перехватывающий дренаж, предупреждающий выход грунтовых вод на откосы выемки, устраивают, как правило, до начала разработки выемки.

Постоянный подкюветный дренаж в нулевых отметках и при наличии невысоких насыпей, сооружаемых продольной возкой, устраивают заблаговременно, в выемках - сразу после выхода на соответствующую отметку дренирования.

При устройстве дренажей в глинистых слоях высокой и избыточной влажности грунт из траншей следует вывозить в кавальер или укладывать в банкет за пределами основания земляного полотна.

8.22. Способ разработки выемок и сооружений насыпи из грунтов повышенной влажности выбирают при составлении ППР на основе технико-экономического сравнения вариантов с учетом состава и состояния грунтов, вида конструкций, сроков строительства, погодно-климатических условий.

При использовании в насыпях грунтов допустимой степени переувлажнения возможно применение типовой. При более высокой влажности связных грунтов следует использовать машины на гусеничном ходу и предусматривать устройство временных дорог для перевозки грунта или укладку на существующих дорогах покрытий сборно-разборного или облегченного типа.

8.23. Бульдозерами на гусеничном ходу рационально возводить насыпи высотой до 3 м из боковых резервов и мелких выемок при дальности перемещения грунта до 80 м. Для связных грунтов высокой степени переувлажнения целесообразны бульдозеры с гусеницами увеличенной ширины.

Разработку грунтов повышенной влажности бульдозерами в сухую погоду рационально производить по гребенчатой схеме, оставляя перемычки шириной 1-1,5 м. Грунт в насыпи в этих условиях также следует распределять полосами, между которыми должны быть промежутки шириной 0,5-1м.

8.24. Производительность бульдозеров при повышении влажности глинистых грунтов уменьшается в 1,5-3 раза вследствие прилипания к отвалам. При работе с такими грунтами применяют гидрофобизирующие смазки и покрытия поверхности отвала.

8.25. Разработку грунта повышенной влажности в выемках или притрассовых карьерах и перемещений его в насыпь или карьер на расстояние 80-600 мм целесообразно выполнять прицепными скреперами, на расстояние 600-3000 м - полуприцепными и самоходными скреперами. При этом прицепными скреперами с гусеничной тягой можно разрабатывать связные грунты допустимой и средней, а несвязные грунты - любой степени переувлажнения; самоходными скреперами можно разрабатывать связные грунты допустимой, а несвязные допустимой и средней степени переувлажнения.

Разработку грунтов повышенной влажности скреперами выполняется без предварительного рыхления с использованием толкачей на гусеничном ходу.

8.26. Производительность скреперов существенно снижается при повышении влажности глинистых грунтов. Основными причинами снижения производительности скреперов является повышенная липкость грунта и ухудшение проходимости машин вследствие усиления колееобразования. Уменьшить влияние этих факторов можно гидрофобизирующей смазкой внутренней поверхности ковша, снижением давления в шинах до 2,5×10^-5-3×10^-5Па.

8.27. Разработку грунтов повышенной влажности в выемках или притрассовых карьерах при расстоянии перемещения свыше 80 м для связных грунтов высокой степени переувлажнения, свыше 600 м - для связных грунтов средней степени переувлажнения, свыше 3000 м - для всех видов грунтов целесообразно выполнять экскаватором с перевозкой грунта автомобилями-самосвалами.

Связные грунты высокой и избыточной степени переувлажнения, а также несвязные грунты избыточной степени переувлажнения следует разрабатывать преимущественно экскаватором-драглайном с его стоянкой и организацией движения автомобилей-самосвалов на верхнем уровне забоя. Для разработки таких грунтов используют транспортные средства повышенной проходимости.

8.28. Для погрузки в автомобили-самосвалы несвязных и малосвязных грунтов повышенной влажности в резервах и притрассовых карьерах при плотном основании забоя рационально применять фронтальные гусеничные погрузчики в комплекте с бульдозерами для надвижки грунта.

8.29. При возведении насыпи из грунтов допустимой и средней степени переувлажнения применяют обычную технологию с распределением грунта слоями. Толщину технологических слоев определяют пробной укаткой. Перед уплотнением поверхность каждого слоя выравнивают бульдозером, а в процессе укатки, особенно на завершающих этапах, проводят планировку поверхности с приданием поперечных уклонов 40-50‰. Наличие на поверхности колей, местных углублений и возвышений в процессе укатки и после ее окончания не допускается.

8.30. Грунты высокой и избыточной степени переувлажнения, уплотнение которых происходит в процессе консолидации, транспортируют автомобилями-самосвалами и разгружают в насыпь способом «в прижим» с расчетом получить слой проектной толщины. Аналогичным способом отсыпают кавальеры и другие насыпи, не требующие уплотнения. При недостаточной несущей способности глинистого слоя вышележащий слой более сухого или дренирующего грунта отсыпают «от себя» с надвижкой бульдозером и последующим уплотнением и планировкой.

Конструктивные и технологические мероприятия, обеспечивающие ускорение консолидации грунта повышенной влажности, осуществляют по индивидуальным проектам.

8.31. Уплотнение глинистых грунтов допускаемой степени переувлажнения до требуемой плотности производят в два этапа: на первом катками на пневматических шинах массой 10-15 т (без балласта) с пониженным до 0,200,3 МПа (2-3 кг/см²) давлением в шинах за четыре-шесть проходов; на втором - тяжелыми катками на пневматических шинах массой 15-25 т с давлением в шинах более 0,5 МПа (5 кг/см²) за четыре-шесть проходов. Толщину слоя и требуемое число проходов катка определяют пробной укаткой.

8.32. Уплотнение грунтов средней степени переувлажнения до наибольшей (при данной влажности) плотности (К_у³0,90) производят прицепными катками на пневматических шинах с гусеничной тягой средней массой (без балласта) с пониженным до 0,2-0,3 МПа (2-3 кгс/см³) давлением в шинах. Возможность использования тяжелых катков, а также толщину слоев и требуемое число проходов катка определяют пробной укаткой.

8.33. В связи с агрегированностью структуры грунтов повышенной влажности особое внимание необходимо уделять контролю равномерности уплотнения. При увеличении по мере укатки колееобразования и выдавливания грунта из-под вальцов укатку следует прекращать, так как дальнейшее увеличение числа проходов катка ослабляет естественную структурную прочность грунта.

8.34. Возможность использования катков на пневматических шинах на различных стадиях уплотнения (прикатка, окончательное уплотнение) глинистых грунтов повышенной влажности следует оценивать по условию

, (8.1)

где s_ср - среднее контактное давление под колесом с пневматической шиной, Па (кгс/см³); - предел прочности грунта для колеса с пневматической шиной, Па (см. табл. 4.1).

8.35. Уменьшение содержания в грунте несвязанной воды может быть достигнуто при естественном испарении (через граничную поверхность грунта), термической обработке, интенсивном виброуплотнении и трамбовании, а также при физико-химическом связывании части свободной воды минеральными или активными добавками. Снижение влажности грунтов достигается также в процессе консолидации насыпи или ее основания за счет отжатия свободной поровой воды под действием гидравлического градиента.

8.36. Для снижения влажности грунтов механическими воздействиями необходимы значительные энергетические затраты. Способы уплотнения грунтов повышенной влажности глубинным вибрированием, вибровакуумированием, гидровиброуплотнением эффективны для песчаных грунтов с содержанием глинистых частиц не более 3-5%.

8.37. Термическое высушивание и обжиг грунтов горячим воздухом или газами требуют значительных расходов топлива и могут быть применены на особо важных работах в ограниченном объеме. Расчет термической: обработки следует проводить в индивидуальном порядке исходя из затрат тепла на испарение и нагрев грунтовых частиц, а также с учетом теплообмена грунта и влажности воздуха.

8.38. Естественное просушивание грунта происходит путем испарения части свободной воды, заполняющей поры грунта.

Необходимым условием естественного просушивания грунта в слое толщиной h является наличие отрицательного водного баланса:

W_н+DW_oc-DW_исп£W_доп, (8.2)

где W_н - начальная влажность грунта из резерва или выемки, %; W_исп - снижение влажности вследствие испарения; W_oc - приращение влажности от атмосферных осадков; W_доп - допускаемая влажность грунта (см. табл. 8.2).

8.39. Изменение естественной влажности W_н за период Т сут ориентировочно можно прогнозировать по формуле

, (8.3)

W_к - влажность после просушивания, %; J - интенсивность испарения воды через поверхность грунта, л/м² в сут; g - плотность грунта, г/см³.

Величина J принимается по агротехническим справочникам для данной местности. Во II и III дорожно-климатических зонах интенсивность испарения в зависимости от дефицита влажности воздуха и скорости ветра меняется от 2 от 5 л/м² в 1 сут. При достижении оптимальной влажности интенсивность резко уменьшается.

При наличии дождей в период просушивания смещение водного баланса в положительную сторону можно ориентировочно рассчитать по формуле

, (8.4)

где Q - количество осадков за принятый интервал времени, мм.

8.40. При методе просушивания грунта в резервах грунт повышенной влажности укладывают и штабеля треугольного сечения, размещаемые на площадках, отметка которых не менее чем на 1 м превышает уровень грунтовых вод. Грунт в валах периодически перемешивают экскаватором или бульдозером в целях обеспечения равномерного просушивания. Время просушивания поверхностного слоя штабеля ориентировочно можно рассчитывать по формуле (8.2). Для лучшего просушивания грунта летом и меньшей заносимости снегом зимой призмы грунта располагают большей стороной по направлению господствующих ветров.

8.41. Для осушения грунтов повышенной влажности могут быть применены в качестве неактивных добавок сухой несвязный грунт, топливные золы, шлаки, отходы горнорудной промышленности. При этом влажность добавок W_д должна быть меньше оптимальной влажности получаемой смеси W₀ с исходным грунтом влажности W_пр. Требуемое отношение массы сухих добавок к массе влажного грунта

, (8.5)

где К_с - коэффициент, учитывающий однородность смеси, равный для песков легких супесей - 1,1; для супесей, пылеватых и тяжелых, легких суглинков - 1,3; тяжелых суглинков и глин - 1,5.

В случае дополнительного увлажнения смеси атмосферными осадками до ее укладки и уплотнения необходимо вносить соответствующую поправку на увеличение влажности (см. п. 8.39).

8.42. Осушение грунтов повышенной влажности сухими материалами возможно проводить двумя способами: смешением и распределением слоев.

При первом способе вывозка грунта в насыпь ведется одновременно из двух источников (влажного и сухого) с соблюдением установленного соотношения в перерасчете на объем в рыхлом виде. Смещение грунтов производится при распределении слоя бульдозером для связных агрегированных грунтов с последующим перепахиванием рыхлителем или плугом. Уплотнение слоя выполняют через одни-двое суток после распределения смеси.

Второй способ заключается в распределении грунта повышенной влажности и сухого грунта чередующимися слоями, суммарная масса которых устанавливается с помощью соотношения (8.5), а толщина каждого слоя - по данным опытной укатки - исходя из общих технологических требований. При тщательном выполнении планировки второй способ обеспечивает равномерность уплотнения.

Во всех случаях укладка новых слоев ведется по спланированной поверхности полностью уплотненного нижнего слоя, причем влажность его не должна превышать допустимую.

8.43. Интенсивное осушение грунта происходит при обработке его активными добавками: известью, цементом, золой уноса, гипсом, безводной кристаллической фосфорной кислотой и др. Особенно эффективно применение негашеной известью.

Данный метод рекомендуется применять при соответствующем технико-экономическом обосновании для осушения грунта верхней части земляного полотна в выемках, при возведении невысоких насыпей или для осушения верхнего слоя насыпных площадок. Наибольший эффект дает метод обработки грунтов активными добавками при возведении земляного полотна из пылеватых песков, супесей, а также легких суглинков.

8.44. Для обработки грунта рекомендуется применять молотую гидрофобизированную негашеную известь с содержанием CaO и MgO не менее 50-60% (ГОСТ 9179-77 "Известь строительная. Технические условия"). Перед употреблением следует проверить ее активность особенно после длительного хранения (30-40 сут после помола). Негашеную известь с содержанием CaO и MgO менее 25-30% применять неэффективно.

8.45. при осушении грунтов цементами наибольший эффект дают цементы с повышенным содержанием CaO. Применение цементов марок ниже 50 неэффективно.

8.46. Для осушения грунтов повышенной влажности пригодны также активные золы уноса сухого отбора, получаемые при сгорании в котлах ТЭС различных видов твердого топлива (бурого и каменного угля, торфа, горючих сланцев) с удельной поверхностью не менее 1600 см²/г и количеством свободной окиси кальция не менее 8%.

8.47. Требуемое количество негашеной извести или золы уноса (в пересчете на чистые CaO и MgO), цемента (портландцемент марки 300) приведено в табл. 8.4.

Количество товарной негашеной извести или активных зол уноса зависит от требуемого количества чистых CaO и MgO и активности материала:

,

где А - количество CaO и MgO (см. табл. 8.4), %; В - содержание CaO и MgO в товарной негашеной извести или в золе уноса, %; k - коэффициент, учитывающий влияние цементной составляющей золы k=1,2¸1,5. При расчете потребного количества извести принимают k=1.

8.48. Толщину слоя грунта назначают исходя из возможной глубины проработки слоя существующими смесительными и уплотняющими машинами. При использовании дорожных фрез толщина отсыпаемого слоя (в плотном теле) составляет 15-20 см.

Для более равномерного распределения добавок связный грунт необходимо предварительно разрыхлять один-двумя проходами фрезы по одному следу.

Активные добавки распределяют распределителем цемента. Добавки загружают в бункер распределителя только механическим способом. Смешивание грунта с добавками производится прицепными фрезами за два-четыре прохода.

Выполнение операций по дозировке, транспортированию, распределению существенно облегчается при предварительной переработке извести в гранулы размером 5-25 мм.

8.49. При обработке грунта добавками необходимо ограничивать время между введением добавок и окончанием уплотнения для грунтов, обработанных цементом или известью, оно не должно превышать 4-6 ч, для грунтов, обработанных золой уноса, - 14-18 ч. Работы с активными добавками не следует проводить в дождливую погоду.

Таблица 8.4.

Примечания. 1. В числителе приведено количество негашеной извести или золы уноса (в расчете на чистый CaO+MgO); в знаменателе количество портландцемента марки 300.

2. При применении низкомарочных цементов указанное количество должно быть увеличено в 1,1-1,3 раза.

8.50. Осушение известью грунта высокой и избыточной степени переувлажнения целесообразно проводить методом сосредоточенного воздействия без распределения извести по поверхности слоев. Для этого в толще грунта, подлежащего осушению, устраивают вертикальные скважины диаметром 10-20 см или щели шириной 10-15 см с помощью мелиоративных машин и заполняют их размельченной негашеной известью с трамбованием. Суммарный объем скважины или щели назначают из расчета вместимости в них извести в количестве, необходимом для осушения данного слоя грунта (табл. 8.4). Расстояние между скважинами или щелями при этом составит 1-1,5 м. При осушении массива основания глубина скважины должна быть не меньше расчетной глубины промерзания от поверхности осушаемого слоя.

8.51. При обработке переувлажненных грунтов активными добавками необходимо соблюдать общие правила техники безопастности ведения дорожных работ, а также правила техники безопасности при работах с химически активными веществами.