Уплотнение земляных грунтов

Размеры допускаемого недобора грунта при разработке выемки. Глубокие выемки необходимо разрабатывать экскаваторами, как правило, в летний период при минимальном дебите грунтовых вод и с осуществлением мероприятий, предусмотренных проектом по устройству дренажей и укреплению откосов. В осенне-весенний периоды допускается разработка только верхней части таких выемок до горизонта на 2 м выше уровня грунтовых вод первого водоносного слоя. Излишек грунта из выемки откладывают в кавальер.
Для перевозки грунтов из выемки или сосредоточенного резерва в насыпь при работе экскаватора тип транспортного средства (автомобиля-самосвала, землевозной тележки и др.) необходимо выбирать с учетом того, чтобы объем кузова превышал объем ковша экскаватора примерно в 3-4 раза.. Для эффективной работы транспортных средств необходимо также обеспечивать погрузочный фронт у экскаватора для подъезда одновременно не менее двух транспортных единиц и хорошее состояние подъездных дорог, въездов и съездов на отсыпаемых насыпях.
Сооружение земляного полотна на косогорных участках можно осуществлять в виде насыпи, полувыемки-полунасыпи, выемки. Пря 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 возможно на косогорах не круче 30°. Для обеспечения устойчивости насыпи на косогоре необходимо предварительно нарезать уступы. При крутизне менее 20° уступы заменяют вспашкой многокорпусным плугом.
Средства механизации. Порядок производства работ. Бульдозеры с универсальным отвалом. Устройство ступенчатых уступов под подошву насыпи. Первый уступ устраивают с верховой стороны откоса продольными проходами бульдозера, который смещает грунт вниз; второй и последующие уступы устраивают ниже по откосу со смещением грунта также под откос.
Разработка грунта на косогоре. Бульдозеры с неподвижным или универсальным отвалом (отвал рекомендуется удалить). Экскаваторы с ковшом объемом до 1 м3. Экскаваторы, бульдозеры, уплотняющие средства (трамбующие плиты на экскаваторе или прицепные катки на пневматических шинах).
При крутизне откоса: до 20° зарезание и перемещение, грунта ведут перпендикулярными движениями бульдозера к оси земляного полотна; более 20° работу ведут универсальными отвалами, зарезая грунт частью отвала (угол захвата при зарезании 60-70°). Разработка грунта на косогоре в отвал. Отсыпка насыпи. Отсыпку насыпи ведут послойно. Разработанный грунт экскаватором отсыпают в полунасыпь или диагональными проходами бульдозеров смещают в полунасыпь. Продольными проходами бульдозера в насыпи разравнивают и уплотняют первый слой грунта, затем отсыпают второй слой и т. д.
Разработка грунта на пологом косогоре с отсыпкой грунта в полунасыпь. Скреперы, бульдозеры. На косогорах с уклоном более 50-8О%о необходима предварительная подготовка бульдозерами фронта работ для скреперов (длина каждой захватки по 200 м). Для разворота скреперов устраивают специальные площадки; разгружают ковш только на прямых участках с поперечным уклоном менее 10%.
Разработка выемки на косогоре. Экскаваторы, автогрейдеры, бульдозеры. При разработке выемок, если объем грунта недостаточен для образования полунасыпи и отсутствует возможность продольной возки грунта, экскаватором уширяют выемку в сторону косогора и подают недостающий грунт. При работе автогрейдеров бульдозерами создают полку на косогоре. Разработку грунта ведут челночными проходами автогрейдера, чередуя зарезание и перемещение через один проход. Перемещение грунта можно вести на высших передачах .
Уплотнение грунтов земляного полотна. К числу основных мер обеспечения устойчивости земляного полотна, а следовательно, надежности и прочности дорожной одежды относится равномерное послойное уплотнение грунта.
Плотность грунта в насыпях и верхней части земляного полотна в выемках должна быть не ниже норм, предусмотренных СНиП П-Д.5-72 (П-42-78). Требуемую плотность грунта определяют по максимальной плотности, установленной методом стандартного уплотнения (в приборе Союздорнии), и заданному коэффициенту уплотнения.
Уплотнение эффективно при оптимальной влажности грунта. При ускоренном методе контроля за уплотнением грунтов максимальную плотность скелета грунта (г/см3) и его оптимальную влажность.
Оптимальную влажность грунта можно определить: по влажности границы-текучести; по влажности границы раскатывания, влажность границы текучести грунта, определяемая методом балансирного конуса, влажность границы раскатывания, %; переходный коэффициент (для песка, супеси 0,75-0,70; для суглинка 0,60-0,55 и глины 0,50-0,45); а - поправка (для суглинистых грунтов 1-2 и глинистых грунтов 2-3). Коэффициент а определяют при обследовании резервов.
Для достижения требуемых норм плотности грунты должны иметь влажность при уплотнений: связные в пределах (0,9-1,1) с, а несвязные и малосвязные (0,8-1,2) И70 (о - оптимальная влажность).
В южных и юго-восточных районах России, где сохранить оптимальную влажность -затруднительно, рекомендуется земляные работы выполнять в более влажные и холодные периоды года.
Для эффективного уплотнения грунт в насыпи распределяют слоями равномерной толщины по всей ширине насыпи с приданием поверхности слоя поперечного уклона 20-40%о от оси к бровкам земляного полотна. Толщину уплотняемого слоя грунта в плотном теле рекомендуется определять расчетом для различных уплотняющих средств.
Несвязные грунты кулачковыми катками не уплотняют. Толщину уплотняемого слоя в плотном теле можно принимать для связных грунтов Я0Во при получении плотности 0,95 от стандартной, где Во - наименьший поперечный размер рабочего органа уплотняющей машины в плане, см. Для получения плотности 0,98-1 от стандартной толщина уплотняемого слоя должна отвечать условию: 03= (0,7-ь0.5)бр. При уплотнении несвязных грунтов полученные значения толщины уплотняемого слоя должны быть увеличены на 20-30%.
Необходимое число проходов по одному следу в зависимости от требуемой степени уплотнения и типа машин определяют по формулам: для катков всех типов, для трамбующих машин всех типов.
Статические давления вибромашин для получения оптимальной плотности грунта должны быть при уплотнении: переувлажненных песков 300-400 кгс/м2, песков оптимальной влажности 600-1000 кгс/м2, супесчаных грунтов оптимальной влажности 1500-2000 кгс/м2, тяжелых супесей оптимальной влажности 2600-3000 кгс/м2.
Наилучшее сочетание средств для уплотнения связных грунтов - звено из кулачковых или решетчатых прицепных катков (2-4 шт.) и катков на пневматических шинах (1-3 шт.). Минимальный фронт работ при уплотнении грунтов земляного полотна - не менее 100 м. Рекомендуются величины захваток: для кулачковых катков - 250-;300 м; для катков на пневматических шинах - 200 м; для виброкатков - 200-250 м.
Для уплотнения виброуплотняющими и трамбующими машинами несвязных, скальных и гравелистых грунтов минимум - 50 м (при ограниченном фронте работ-25-10 м).
При повышении темпов возведения земляного полотна уплотнение грунтов возможно осуществлять теми же машинами на повышенных скоростях (до 10-15 км/ч) с. применением более мощных (примерно в 1,5 раза) базовых и тяговых средств, со снижением толщины отсыпаемого слоя на 30-40% и увеличением числа проходов по одному следу не менее чем на одну треть. При необходимости получения коэффициента уплотнения грунта выше 0,98-1,0 следует снижать наполовину толщину отсыпаемого слоя по сравнению с ее оптимальной величиной. Для уточнения рационального режима и возможностей работы уплотняющих машин необходимо пробное уплотнение на месте производства работ.
Уплотнение насыпей из крупнообломочных и скальных грунтов следует выполнять тяжелыми уплотняющими средствами.
Пределы прочности уплотненных грунтов, технические характеристики уплотняющих средств. Вибрационные катки. Д-480А, прицепной к трактору ДТ-54А (двигатель вибратора Д-37М 40 л. с; возмущающая сила 8000 кгс при 2000 кол/мин). Д-603, прицепной к трактору Т-75 (двигатель вибратора СМД-7К 50 л. с; возмущающая сила 18 000 кгс при 2000 кол/мин).
Кулачковые катки. ДУ-26 (Д-614) одновальцовый, прицепной к трактору класса 3 тс. ДУ-32А (Д-630А), одно-, двухвальцовый, прицепной к трактору класса 10-15 тс ДУ-ЗА, одновальцовый, прицепной к трактору класса 15 тс.
Трамбующие машины ДУ-12 (Д-471Б) и ДУ-12В (Д-471В), самоходные на базе тракторов Т-100М или Т-100МЗ (108 л. с.) и Т-130Г.1 (с ходоуменьшителем; частота ударов 12-18 в минуту при высоте подъема плит до 1100 мм). Дизель-трамбующая, самоходная ЦНИИС-РМЗ, Минтрансстроя (с ходоуменьшителем и дистанционным управлением; частота ударов 68-72 в минуту при высоте подъема 500-700 мм).
Катки на пневматических шинах. ДУ-30 (Д-625), одноосный, пятиколесный, секционный, прицепной к трактору класса 3 тс. ДУ-39А (Д-703), секционный пятиколесный, прицепной к трактору класса 10 тс. Д-326, секционный, одноосный пятиколесный, прицепной к трактору класса 15 тс.
ДУ-16В (Д-551В), четырехколесный, одноосный, секционный, полуприцепной к одноосному тягачу МОАЗ-546Л или МАЗ-529Е. Д-599, секционный, одноосный, четыре колеса, полуприцепной к одноосному тягачу БелАЗ-531.
Сооружение земляного полотна на болотах и в зонах распространения переувлажненных грунтов. Земляное полотно на болотах. Насыпи на болотах возводят с посадкой на минеральное дно или с оставлением торфа в основании (плавающая насыпь); выбор конструкции земляного полотна определяется проектом дороги в зависимости от группы болота.
Группа болот. Характеристика основания. Тип залежей. Допускаемое давление на поверхности болот, кгс/см2. Устойчивое основание. Неустойчивое основание. Основание низкой несущей способности. Основание слабое не несущее.
Болота из плотных малоувлажненных торфов устойчивой консистенции; сплошные торфяные залежи, подстилаемые сравнительно плотными минеральными грунтами малой и средней степени разложения (тип А). То же, из сильно увлажненных и рыхлых торфов (тип Б).
Болота, подстилаемые органическими или полуорганическими илами (сапропелями и жидкими торфами высокой степени разложения), неустойчивой консистенции при толщине плотной торфяной корки свыше 4 м, преимущественно до дна (тип А, пластичный торф или тип Б, текуче пластичный торф).
Болота, заполненные жидкими торфами (сплавинами) с плавающей торфяной коркой при толщине плотной торфяной коры от 2 до 4 м. То же, при толщине плотной торфяной коры до 2.м. Целесообразно устройство вертикального дренажа, заполняемого песком или гравелистым песком, при глубине болот до 4 м.
На болотах группы II (с сапропелями) насыпи возводят с отсыпкой грунта на поверхность болота (плавающие насыпи) или с посадкой на минеральное дно. Торфяную корку рыхлят взрыванием на всю глубину; выброс торфа не обязателен; частичное выторфовывание предварительно выполняют гидромеханизацией.
На болотах группы I (сплошные торфяные залежи) насыпь погружают в торфяную залежь (при глубине болота до 4 м) или отжимают болотные грунты весом насыпи. При этом применяют: взрывной способ с частичным выторфовыванием экскаваторами или гидромеханизацией при глубине болота до 4 м; комбинированный способ - выторфовывание экскаваторами с предварительным взрыванием «на выброс» по продольной осевой траншее при глубине болота свыше 4 м.
Выторфовывание ведут тремя-пятью узкими траншеями продольными (с заполнением грунтом продольной возкой) и поперечными (при наращивании насыпи «с головы») согласно проекту и соответствии с шириной насыпи понизу и радиусом действия средств экскавации. Предварительно выбирают торф с каждой стороны болота на глубину 0,75-1 м и заполняют котлованы грунтом. Для ускорения отжатия болотных грунтов, кроме траншей, устраивают канавы-торфоприемники, производят поднасыпные взрывы или устраивают временную пригрузку насыпи грунтом и др.
После отсыпки ядра насыпи на высоту 1 - 1,3 м над поверхностью болота взрывают одну или обе боковые траншеи с досыпкой насыпи и заполняют траншеи грунтом до проектного профиля. Грунт, отсыпают автомобилями-самосвалами, тракторными поездами (в зависимости от дальности возки) или самоходными скреперами; намыв насыпи осуществляют без эстакадным способом.
Для принятия выдавливаемого мягкого основания на болотах глубиной до 3 м поверхность рыхлят на полосе по 10 м в каждую сторону от насыпи мелкими зарядами (расстояния между ними 1-1,2 м); при плотной торфяной корке на более мощных болотах устраивают экскаватором или гидромеханизацией канавы-торфоприемники (на расстоянии 2,5-3,5 м от подошвы насыпи). Устраивают вертикальные дрены, прорези, песчаные сваи и т. п.
Отсыпанную часть насыпи, расположенную по оси дороги, шириной около /з ширины земляного полотна при помощи взрывания опускают на минеральное дно, а затем досыпают грунтом и подрывают боковые части насыпи. При этом мягкое основание болота вытесняют узкими секциями насыпи. По мере образования валов отжатого и сильно уплотненного торфа дополнительно рыхлят их вертикальными удлиненными зарядами. Для ускорения посадки на дно насыпь обкатывают тяжеловесной нагрузкой; при высоте насыпи более 3 м производят поднасыпные взрывы, временную пригрузку и др.
На болотах группы III (со сплавиной) насыпи возводят в основном с погружением ее на минеральное дно вместе со сплавиной. Торфяную сплавину удаляют с полным или частичным выторфовыванием или разрыхляют взрывами до возведения насыпи. В сплавине устраивают взрывами или экскавацией две продольные прорези шириной не менее 1 м каждую и при необходимости - поперечные прорези; в отдельных случаях применяют гидромеханизацию.