Технология работ по сооружению земляного полотна
Строительство земляного полотна включает следующие технологические процессы:
— разбивку земляного полотна;
— строительство временных дорог;
— расчистку территории в пределах дорожной полосы;
— снятие растительного грунта и укладку его в штабели;
— строительство дренажных и водоотводных канав;
— разработку грунта в выемках и карьерах;
— перемещение грунта в насыпь или отвал;
— послойное разравнивание грунта в насыпи, уплотнение грунта;
— планировку поверхности земляного полотна;
— перемещение и разравнивание растительного грунта на поверхности откосов;
— укрепление откосов земляного полотна.
Для выполнения указанных технологических процессов используют специальные дорожно-строительные машины, предназначаемые для земляных работ.
В их число входят: автогрейдеры, бульдозеры, экскаваторы, скреперы, одноковшовые погрузчики, катки, трамбующие машины, планировщики откосов, кусторезы, корчеватели, канавокопатели. Для транспортирования грунта на значительные расстояния применяют автомобили-самосвалы.
В зависимости от рельефа местности изменяется конструкция земляного полотна, насыпи чередуются с выемками, изменяется направление и поперечная крутизна косогорных участков, постоянно изменяется высота насыпей и глубина выемок. В связи с этим изменяются объемы работ и трудоемкости отдельных технологических процессов. Все это определяет различия в выполнении отдельных технологических процессов или технологии в целом.
Совокупность технологических процессов по строительству земляного полотна разделяют на следующие три группы: подготовительные работы, основные работы и отделочные работы.
Подготовительные работы — восстановление трассы, отвод и закрепление земель в постоянное пользование, расчистка полосы отвода, разбивка земляных сооружений, устройство водоотводных канав и дренажей.
Основные работы — разработка выемок и отсыпка насыпей. В состав этих работ входят такие технологические процессы, как рыхление и планировка грунта, уплотнение основания насыпей, разработка и транспортирование грунта в места отсыпки насыпей и отвалов, послойное разравнивание и уплотнение грунта в насыпи.
Отделочные работы — планировка поверхности земляного полотна, укрепление откосов насыпей и выемок, восстановление растительного слоя на территориях, отведенных во временное пользование.
Для всех технологических процессов следует разработать или подобрать типовые технологические карты, в которых предусматривают машины соответствующей производительности для каждой операции и указывают схемы перемещения машин в процессе работы. Количество машин должно обеспечивать заданный темп работ при минимальных расходах на их выполнение.
При выборе типов и марок машин необходимо учитывать следующие условия: вид работ и технологического процесса; тип, разновидность и состояние грунта; дальность его транспортирования; сроки выполнения работ, требуемый темп работы и рельеф местности.
Возведение насыпей и разработка выемок Способы отсыпки насыпей и разработки выемок
Объемы работ при строительстве земляного полотна на автомобильных дорогах в большой степени зависят от категории дороги и рельефа местности. В зависимости от категории дороги изменяются ширина земляного полотна, требования к максимальному продольному уклону и минимальному возвышению бровки земляного полотна над поверхностью земли. От рельефа местности зависят преобладающие типы поперечных профилей земляного полотна: в равнинной местности невысокие насыпи с высотой малоизменяющейся по длине дороги, в пересеченной и холмистой местности имеют место чередующиеся насыпи и выемки, при этом глубина выемок и высота насыпей изменяются в широком диапазоне.
Выбору способов и технологий строительства земляного полотна предшествует решение задачи о распределении земляных масс. Длительное время было принято считать, что оптимальным вариантом продольного профиля дороги считается такой, при котором объем грунта, полученного при разработке выемок, равен объему грунта, необходимого для отсыпки насыпей. Однако при расположении дороги в равнинной местности на участках большой протяженности может не быть выемок. К тому же в выемках может быть грунт не пригодный для отсыпки насыпей. В этих случаях следует использовать другие источники грунта — боковые резервы или грунтовые карьеры. Баланс земляных масс определяется следующим соотношением:
V H = V В + V БP + V ГК , где (8)
V H — объем грунта, требуемый для отсыпки насыпей;
V В — объем грунта получаемый при разработке выемок;
V БР — объем грунта из боковых резервов;
V ГК — объем грунта из грунтовых карьеров.
В результате распределения земляных масс работы по строительству земляного полотна распределяют на следующие три группы:
— отсыпка насыпей из грунта выемок;
— отсыпка насыпей из грунта карьеров;
— отсыпка насыпей из боковых резервов.
Каждый из указанных источников грунта имеет присущие ему преимущества и недостатки. Преимущества грунта из выемок состоят в том, что в этом случае минимальный ущерб наносится природе, не требуется дополнительная территория для резервов или карьеров, нет необходимости в специальных площадках (отвалах) для размещения грунта из выемок. Как правило, грунт направляется из выемки в рядом расположенную насыпь, что уменьшает дальность перемещения грунта и сокращает затраты на строительство земляного полотна. Недостатком являются ограничения в выборе грунта, приходится работать с тем грунтом, что оказался в месте расположения выемки, он может быть пылеватым, переувлажненным или засоленным. Недостатком также является сам факт наличия выемки, ее снегозаносимость, более сложный водно-тепловой режим, трудности эксплуатации.
Основное преимущество насыпей из грунта боковых резервов состоит в том, что грунт перемещается на небольшое расстояние и стоимость возведения земляного полотна минимальна. Однако наличие вдоль дороги резерва приводит к тому, что в нем скапливается стекающая с дороги и прилегающей местности вода. Это приводит к заболачиванию резерва, избыточному увлажнению грунта насыпи, что существенно ухудшает условия работы дорожной одежды. Принято считать, что грунт из боковых резервов целесообразно применять для дорог низких технических категорий и в районах с сухим климатом.
При строительстве дорог I-III категорий отдают предпочтение насыпям, отсыпаемым из карьерного грунта. В этом случае представляется возможным при выборе места расположения карьера подобрать тип грунта, при разработке карьера удалять прослойки непригодного грунта. При необходимости возможно обогащение пылеватых глинистых грунтов посредством добавления к ним песчаных грунтов и перемешивания до укладки в насыпь. В этом случае удается достигать более высокого качества земляного полотна и получать насыпи со стабильными свойствами. Однако стоимость строительства насыпей из грунта карьеров, как правило, выше стоимости строительства насыпей из грунта выемок и боковых резервов.
Принято различать два способа отсыпки насыпей:
Послойный способ предполагает разделение насыпи на горизонтальные слои толщиной до 50 см с доставкой грунта, его разравниванием и уплотнением. Толщина слоя устанавливается в зависимости от используемого оборудования для уплотнения.
Основное достоинство этого способа — возможность достижения высокой и одинаковой плотности грунта по всему сечению насыпи от нижних до верхних слоев. Такой способ позволяет вести отсыпку насыпей из различных грунтов (рис. 36, а).
При строительстве земляного полотна на участках пересечения болот, при размещении насыпи на слабых избыточно-увлажненных грунтах, при пересечении оврагов и в других случаях, когда осуществлять послойную укладку грунта становится затруднительно, а иногда невозможно, применяют способ отсыпки насыпи «с головы», то есть весь объем грунта до проектной отметки насыпают сразу, и так на всем протяжении участка (рис. 36, б).
Недостаток этого способа — необходимость уплотнения грунта сразу на всю высоту насыпи, что — труднодостижимо. В этом случае требуется время, чтобы дополнительное уплотнение произошло под действием собственного веса и проезжающих автомобилей.
Возможна и комбинация указанных способов — нижнюю часть насыпи отсыпают «с головы», а несколько верхних слоев — послойно (рис. 36, в).
Разработка выемок в зависимости от их глубины возможна несколькими способами. При глубине до 6 м наиболее часто применяется лобовой способ, когда экскаватор в состоянии разрабатывать грунт сразу по всему сечению. При невозможности лобового способа при выемках глубиной более 6 м сечение выемки разбивают на несколько ярусов. Разработку выемок можно вести в поперечном (при коротких и широких выемках) и продольном направлениях. Это позволяет увеличивать темп ведения работ.
В проекте организации работ по строительству земляного полотна предусматривают разделение дороги на участки с одинаковым видом работ: насыпи из выемок, насыпи из боковых резервов, насыпи из грунта карьеров.
Технология работ по сооружению земляного полотна
Строительство земляного полотна включает следующие технологические процессы:
— разбивку земляного полотна;
— строительство временных дорог;
— расчистку территории в пределах дорожной полосы;
— снятие растительного грунта и укладку его в штабели;
— строительство дренажных и водоотводных канав;
— разработку грунта в выемках и карьерах;
— перемещение грунта в насыпь или отвал;
— послойное разравнивание грунта в насыпи, уплотнение грунта;
— планировку поверхности земляного полотна;
— перемещение и разравнивание растительного грунта на поверхности откосов;
— укрепление откосов земляного полотна.
Для выполнения указанных технологических процессов используют специальные дорожно-строительные машины, предназначаемые для земляных работ.
В их число входят: автогрейдеры, бульдозеры, экскаваторы, скреперы, одноковшовые погрузчики, катки, трамбующие машины, планировщики откосов, кусторезы, корчеватели, канавокопатели. Для транспортирования грунта на значительные расстояния применяют автомобили-самосвалы.
В зависимости от рельефа местности изменяется конструкция земляного полотна, насыпи чередуются с выемками, изменяется направление и поперечная крутизна косогорных участков, постоянно изменяется высота насыпей и глубина выемок. В связи с этим изменяются объемы работ и трудоемкости отдельных технологических процессов. Все это определяет различия в выполнении отдельных технологических процессов или технологии в целом.
Совокупность технологических процессов по строительству земляного полотна разделяют на следующие три группы: подготовительные работы, основные работы и отделочные работы.
Подготовительные работы — восстановление трассы, отвод и закрепление земель в постоянное пользование, расчистка полосы отвода, разбивка земляных сооружений, устройство водоотводных канав и дренажей.
Основные работы — разработка выемок и отсыпка насыпей. В состав этих работ входят такие технологические процессы, как рыхление и планировка грунта, уплотнение основания насыпей, разработка и транспортирование грунта в места отсыпки насыпей и отвалов, послойное разравнивание и уплотнение грунта в насыпи.
Отделочные работы — планировка поверхности земляного полотна, укрепление откосов насыпей и выемок, восстановление растительного слоя на территориях, отведенных во временное пользование.
Для всех технологических процессов следует разработать или подобрать типовые технологические карты, в которых предусматривают машины соответствующей производительности для каждой операции и указывают схемы перемещения машин в процессе работы. Количество машин должно обеспечивать заданный темп работ при минимальных расходах на их выполнение.
При выборе типов и марок машин необходимо учитывать следующие условия: вид работ и технологического процесса; тип, разновидность и состояние грунта; дальность его транспортирования; сроки выполнения работ, требуемый темп работы и рельеф местности.
Возведение земляного полотна
Расчистив дорожную полосу, приступают к детальной разбивке земляного полотна. Она заключается в установке через каждые 20 … 50 м знаков, указывающих основные размеры земляного полотна, по которым можно воспроизвести поперечный профиль дороги в натуре. Высотные отметки должны быть продублированы за пределами полосы проведения земляных работ. При разбивке насыпей необходимо предусмотреть запас по высоте на осадку грунта. У подошвы откосов насыпей и бровок выемок устанавливают откосники, обозначающие направление откосов.
Сооружение земляного полотна производится только из пригодного грунта, который устанавливают по гранулометрическому составу, физико-механическим свойствам и наличию примесей, влияющих на устойчивость и прочность земляного полотна.
В зависимости от направления перемещения грунта при возведении насыпей и разработке выемок применяют поперечный, продольный и смешанный способы.
Поперечный способ перемещения грунта используют при возведении насыпей из боковых резервов, продольный – когда грунт из выемки перемещается в насыпь и смешанный – когда грунт из боковых резервов путем поперечного перемещения сосредотачивается в определенном месте насыпи, а затем путем продольной транспортировки доставляется в место укладки.
Возведение земляного полотна производится различными комплектами машин, в которых ведущими машинами могут быть: бульдозер, автогрейдер, скрепер, экскаватор. Сначала необходимо выбрать ведущие машины, при помощи которых будет экономически целесообразно выполнять основные объемы земляных работ, а затем выбрать вспомогательные машины для выполнения всех прочих работ, входящих в технологический процесс сооружения земляного полотна.
В состав вспомогательных машин по сооружению земляного полотна катки для послойного уплотнения грунта земляного полотна; рыхлители для рыхления плотных грунтов; автогрейдеры для профилирования поверхности насыпи и планировки откосов и дна резерва; бульдозеры или автогрейдеры для разравнивания грунта, доставленного автомобилями-самосвалами.
Отсыпку насыпей ведут таким образом, чтобы образовывался ровный слой определенной толщины, который можно было бы легко уплотнить. Последовательно укладывая слои грунта (толщиной 20-40 см) один на один и уплотняя их, отсыпают насыпь до проектной отметки. Такой способ устройства насыпи называется способом послойной отсыпки. При этом способе отсыпки насыпи работы ведут на двух захватах: на одной создают слой грунта, на второй – уплотняют его. Затем эти операции меняют местами, и так – до полной отсыпки насыпи.
При сооружении земляного полотна из боковых резервов или выемок бульдозером соблюдают такую последовательность операций:
1. Разработка и перемещение грунта из боковых резервов бульдозером типа Б10М производства ЧТЗ.
2. Разравнивание грунта бульдозером типа Б10М производства ЧТЗ.
3. Уплотнение грунта прицепным катком типа ДУ-94.
4. Разработка и перемещение грунта из боковых резервов бульдозером типа Б10М производства ЧТЗ.
5. Разравнивание грунта бульдозером типа Б10М производства ЧТЗ.
6. Уплотнение грунта прицепным катком типа ДУ-94.
7. Планировка верха и откосов земляного полотна автогрейдером типа ДМ-14.
При возведении земляного полотна на участках пересечения болот или оврага с крутыми склонами произвести послойную отсыпку грунта невозможно. В этом случае отсыпку ведут с самого начала до проектной отметки. Такой способ устройства насыпи называется способом отсыпки насыпи с головы. Недостатком этого способа является невозможность уплотнения грунта всей насыпи. Для устранения этого недостатка применяют так называемый комбинированный способ отсыпки насыпи. Сущность его состоит в сочетании отсыпки с головы и послойной отсыпки. Например, при сооружении насыпи через болото можно нижнюю ее часть от минерального дна до поверхности болота вести по способу с головы, а верхнюю – отсыпать послойно.
Бульдозеры применяют в качестве основных (ведущих) машин при возведении насыпей до 1,5 м из грунта боковых резервов. При большой высоте сочетают поперечное перемещение грунта бульдозерами с продольной транспортировкой грунта скреперами или автомобилями-самосвалами, которые досыпают верхнюю часть насыпи (свыше 1,5 м) до проектных отметок. Продольное перемещение грунта можно осуществлять бульдозерами из сосредоточенных резервов или разрабатываемых выемок на расстоянии не более 100 … 150 м.
Скреперы используют на возведении насыпей из боковых и сосредоточенных резервов, разработке выемок с перемещением грунта в насыпь или отвал. По сравнению с бульдозерами эффективная дальность перемещения грунта скреперами значительно выше.
Для возведения земляного полотна используют экскаваторы, оборудованные обратной лопатой (невысокие насыпи из канав и боковых резервов), драглайном (насыпи из боковых резервов и выемки в кавальер) и прямой лопатой (глубокие выемки с погрузкой грунта в транспортные средства). На строительстве лесовозных дорог в основном применяют экскаваторы с обратной лопатой.
Насыпи из привозных грунтов сооружают на болотах и участках, где местный грунт нельзя использовать для отсыпки насыпи. Технологическая последовательность возведения земляного полотна с применением экскаватора и самосвалов следующая: разрабатывают карьер и грузят грунт экскаватором в автосамосвалы; автомобили-самосвалы доставляют грунт к месту укладки и разгружают; разравнивают грунт автогрейдерами или бульдозерами; уплотняют грунт катками; профилируют поверхность земляного полотна автогрейдером.
В супесчаных грунтах при высоте насыпи до 0,8 м с использованием грунта из двусторонних резервов с перемещением на расстояние до 10 насыпь можно возводить автогрейдерами. До начала работы снимается растительный слой, срезают бугры, заравнивают грунтом ямы, рыхлят грунт. После этого выполняют основные работы.
Возведение насыпей автогрейдерами организуют по круговой схеме на участках длиной, равной сменной выработке (500 …1500 м). Автогрейдер последовательными продольными проходами производит вырезание треугольной или прямоугольной стружки грунта и подает его в полотно дороги, после чего грунт разравнивают, а затем уплотняют катками.
Плотность грунта в земляном полотне должна быть такой, чтобы не возникали осадки и не происходило разуплотнение грунта при промерзании и оттаивании. Уплотнение слоев земляного полотна производят от краев к середине с перекрытием последующим проходом 1/3 предыдущего следа. Рыхлые глинистые грунты уплотняют вначале пневматическими катками массой 6 … 12 т, а окончательно – катками массой 25 т и более с нормальным давлением в шинах.
