Способы строительства автомобильных дорог

Трассирование автомобильных дорог осуществляется с учетом, в первую очередь, требований удобства и безопасности транспортного движения. Чтобы дорога наилучшим образом удовлетворяла этим требованиям, необходимо обеспечить возможность движения одиночных автомобилей с расчетными скоростями, а транспортных потоков со скоростями, нормируемыми в зависимости от категории проектируемой дороги и плотности этого потока.

Сочетания элементов плана и продольного профиля должны правильно ориентировать водителей в дальнейшем направлении трассы за пределами фактической видимости. При проектировании трассы для транспортного движения следует избегать: кривых малого радиуса; резких поворотов за переломами продольного профиля; пересечений дорог в одном уровне в условиях необеспеченной видимости; участков переплетений и слияний транспортных потоков местного и транзитного движения с различными скоростями; длинных прямых, особенно переходящих в кривые малого радиуса.

Одним из наиболее радикальных средств обеспечения наилучших условий удобного и безопасного движения является ландшафтное проектирование. Методы ландшафтного проектирования получили значительное развитие в работах Бабкова В. Ф. [1, 2] и Лобанова Е. М. [13].

Методы строительства дорог

Ландшафтное проектирование предусматривает решение ряда взаимосвязанных задач:

· Обеспечение зрительной плавности трассы. Обеспечение пространственной плавности автомобильных дорог сводится к реализации при проектировании следующих принципов сочетания элементов плана и продольного профиля: длины прямых и кривых должны быть соизмеримы; количество переломов в плане и профиле должно быть по возможности одинаковым; следует стремиться совмещать вершины вертикальных и горизонтальных кривых, допуская смещение их вершин относительно друг друга не более, чем на ¼ длины меньшей из них; необходимо избегать сочетаний элементов трассы, создающих провалы видимости. Всестороннюю оценку зрительной плавности трассы путем построения перспективных изображений участков проектируемой дороги с разных точек зрения.

· Реализация принципов «оптического трассирования», когда различными приемами (посадка деревьев и кустарников, трассирование на возвышающие объекты ландшафта и т.д.) обеспечивается ясное представление о дальнейшем направлении дороги за пределами фактической видимости.

· Обеспечения плавного и гармоничного вписывания автомобильной дороги в окружающий ландшафт и соблюдение требований охраны окружающей среды.

· Улучшение существующего природного ландшафта путем включения в проект различных мероприятий (посадка деревьев и кустарников на придорожной полосе; планировочные и осушительные работы; создание искусственных водоемов с приданием земляному полотну на участках пересечений водотоков функций гидротехнических плотин; раскрытие либо маскировки отдельных элементов ландшафта и т.д.).

В современных условиях при трассировании дорог также особое внимание уделяется вопросам охраны окружающей среды. Решение этой проблемы достигается посредством:

О новых способах строительства автомобильных дорог

· Проложения дорог в обход ценных сельскохозяйственных угодий; заповедников; лесных массивов; водоохранных зон; природных, исторических и культурных памятников; мест обитания ценных животных и других территорий, где строительство и эксплуатация дороги могут иметь особенно неблагоприятные последствия для окружающей среды.

· Удаления автомобильной дороги с интенсивным транспортным движением от населенных пунктов на расстояния, обеспечивающих защиту населения от вредных выбросов автомобилей и транспортного шума [15].

· Назначения параметров и сочетания геометрических элементов дороги, обеспечивающих равномерный режим движения транспортного потока, при котором снижается уровень вредного влияния автомобильного транспорта на окружающую среду.

При трассировании дорог необходимо учитывать значительное число требований и условий, изложенных выше. Однако зачастую проектные решения, в максимальной степени отвечающие какому-либо критерию или критериям, не соответствуют другим. Отсюда следует, что трассирование дорог является многокритериальной задачей и конечной целью ее решения является нахождения варианта трассы, обеспечивающего разумный компромисс в удовлетворении всех вышеперечисленных требований и условий.

5.1. Принципы проектирования трассы в плане

Методы трассирования автомобильных дорог основаны на принципах «гибкой линейки» и «полигонального трассирования».

При системной автоматизации проектных работ трассирование дорог по принципу «гибкой линейки» содержит огромный потенциал развития, поскольку при этом осуществляется непосредственная укладка трассы автомобильной дороги и расчет базиса (полигонального хода для выноса трассы в натуру) не оказывает влияния на формирование эргономических и эстетических свойств этой трассы. По этому же самому обстоятельству тип закруглений может быть сколь угодно сложным в смысле комбинации геометрических элементов трассирования. Однако методы трассирования, основанные на этом принципе, применяются до сих пор редко, как ввиду неподготовленности инженерных кадров, так и из-за методологической незавершенности обоснования приоритетной применимости этих методов в проектной практике.

Традиционный принцип трассирования дорог, который принято называть принципом «полигонального трассирования», до сих пор является доминирующим в практике проектирования в подавляющем большинстве проектных организаций. Методы, которые основаны на этом принципе, относятся к эвристическим. Суть этих методов заключается в том, что назначается полигональный (тангенциальный) ход и в каждый излом этого хода последовательно вписываются закругления. И если расчет закруглений содержит определенный математический алгоритм, то способ назначения самого тангенциального хода основывается лишь на интуиции и профессиональном опыте инженера-проектировщика.

Феномен широкой применимости принципа «полигонального трассирования» можно объяснить тем, что для проектировщиков этот принцип более понятен, методы на его основе просты в расчетах и обеспечивают предельную экономичность полевого этапа работ.

Рассмотрим детально этот принцип трассирования. При «тангенциальном трассировании» трассу можно охарактеризовать как ломаную линию, в изломы которой вписаны кривые. Отрезки прямых представляют собой касательные к кривым, поэтому можно говорить о ломаной как о тангенциальном ходе (полигоне).

Заложение полигона в полевых условиях заключается в последовательном отыскании и закреплении его вершин. Осуществляется это, как правило, посредством проложения теодолитного хода. Рациональным началом такого подхода является то, что ошибки, возможные при вписывании какой-либо кривой, не оказывают влияния на достоверность расчетов последующих кривых.

С принципом «полигонального трассирования» практически однозначно связано условие выполнения геодезических изысканий по «пикетному методу». Его суть заключается в следующем: измеряют линии тангенциального хода с помощью мерной ленты, на этой линии закрепляют, как правило, пикеты и характерные точки трассы (водоразделы, лога, пересечения с автомобильными дорогами и инженерными коммуникациями и др.).

На каждом последующем отрезке ломаной пикетажное положение точек корректируется с учетом величины домера вписанной кривой. Далее перпендикулярно закрепленным точкам осуществляют съемку поперечных профилей на ширину полосы отвода. Таким образом, тангенциальный ход предопределяет очертания трассы и является основой для всех последующих геодезических работ. Естественно, что изменение или корректировка этой основы (трассы) на этапе камеральных работ практически не возможна.

Отдельного рассмотрения требует процедура вписывания кривых в изломы тангенциального хода. Случай, когда закругление представляет собой круговую кривую (рис. 5.3, а), является простейшим и применяется для дорог II-ой категории при R ³ 2000 м и при R ³ 3000 м для дорог I-ой категории. Для расчета такого закругления при известном угле поворота ( a ) и радиусе кривой (R) необходимо вычислить значения тангенса, биссектрисы, длины кривой и домера (см. рис. 5.1):

Если длины входной и выходной клотоиды не равны между собой, то это – случай несимметричного закругления. При его расчете уже отсутствует понятие биссектрисы закругления, что усложняет процесс закрепления и последующей разбивки такого закругления. В частном случае, если отсутствует круговая вставка между переходными кривыми, то такое закругление называется биклотоидой (симметричной или несимметричной).

Случаи коробовой клотоиды (рис. 5.3, в) и комбинированного закругления (рис. 5.3, г) являются универсальными и служат для подбора любых очертаний закругления. Расчет таких закруглений представляет собой достаточно сложную аналитическую задачу. Основы решения для составных закруглений известны, однако на практике реализация этих решений крайне затруднительна.

Закругления в виде классического сочетания геометрических элементов «клотоида — круговая кривая – клотоида» наиболее распространены в практике дорожного проектирования, но находят применения и другие типы закруглений (последовательности геометрических элементов). Например: кадиоиды 1-го и 2-го типа (А. А. Белятынский [4]), гиперболы и поликлотоиды (Ю.

А. Фортуна [18]), кубические параболы (В. А. Федотов [25]), кривые Безье (В. Н. Бойков [6]). Целесообразность применения этих элементов обосновано соответствующими расчетами и результатами сравнительного анализа.

Наиболее перспективными геометрическими элементами для проектирования закруглений трассы в составе тангенциального хода являются кривые Безье, которые способны принимать формы и свойства всех вышеприведенных элементов. К тому же кривые Безье являются в общем случае пространственными функциями и способны, как было показано в гл. 2, обеспечивать и пространственное (трехмерное) трассирование автомобильных дорог.

5.2. Методы трассирования

5.2.1. Трассирование на основе тангенциального хода

Проект в системе IndorCAD / Road может содержать множество трасс автомобильных дорог. Это связано с тем, что проектирование участка автомобильной дороги сопровождается устройством примыканий, пересечений, развязок. Каждый из этих проектных элементов формируется собственной трассой (трассами). При этом каждая трасса имеет свои параметры проектирования, которые должны быть зафиксированы и отражены в соответствующих настройках.

Понятие Главной трассы в системе не определено. Все трассы равнозначны по отношению друг к другу. Возможна семантическая идентификация трасс, связанная с их именами. Основную проектную трассу можно назвать Главная трасса , съезд на развязке – Правоповоротная рампа на ПК… и т.п. Именованные трассы будут присутствовать в дереве объектов (слоев).

При выполнении проектных процедур одна (и только одна) из трасс является активной. Это означает, что все рассматриваемые профили (продольные и поперечные) относятся именно к этой трассе.

Команды для работы с трассами объединены в меню Трасса и частично вынесены на панель инструментов «Трассы». Трасса создается в виде воздушной линии, соединяющей начальную и конечную вершины трассы. Тангенциальный ход трассы задается в режиме редактирования трасс. Для обеспечения плавного изменения формы трассы в ее угловые вершины вписываются кривые, модели и параметры которых выбираются в окне Параметры вершин трассы . После разбивки трассы на поперечные профили проектируется продольный профиль трассы, верх земляного полотна и поперечные профили.

Чтобы создать трассу, включите режим создания трасс. Для этого щелкните кнопку Создание трассы на панели инструментов «Трассы» или выполните команду меню Трасса|Создать . Трасса создается двумя щелчками мыши(см. рис. 5.4), первый из которых задает начальную, а второй – конечную вершины трассы. При этом рядом с курсором появляется сначала цифра один (точка начала трассы (НТ)), затем – два (точка конца трассы (КТ)).

Начальная и конечная вершины трассы могут располагаться в любом месте плана и не зависят от точек ЦММ. На плане трасса отображается линиями красного цвета, количество которых определяется установленным в свойствах трассы режимом отображения.

Обратите внимание, что в дереве объектов проекта появилась новая трасса. Чтобы переименовать трассу, щелкните правой кнопкой мыши на ее названии и в появившемся контекстном меню выполните команду Переименовать…

После создания новой трассы система автоматически переходит в режим редактирования для задания тангенциального хода трассы.

Следующим проектным действием, который целесообразно осуществить, должно быть задание свойств этой трассы.

Для задания свойств активной трассы в меню Трасса выполните команду Свойства или дважды щелкните на названии трассы в дереве объектов. Откроется диалоговое окно, в котором задаются основные параметры трассы, параметры верха земляного полота, ограничения на продольные уклоны и минимальные радиусы кривых и другие свойства.

В верхней информационной части окна можно определить название и выбрать категорию трассы. При выборе категории можно изменить некоторые свойства трассы на установленные по умолчанию для данной категории. Для этого требуется дать положительный ответ на запрос об изменении свойств трассы.

В нижней части окна отображаются пять вкладок: Верх земляного полотна (рис. 5.6), Параметры (рис. 5.7), Ограничения (рис. 5.8), Потоки (рис. 5.9) и Поверхность (рис.

5.10).

На вкладке Верх земляного полотна можно установить следующие параметры:

· общую ширину верха земляного полотна, проезжей части и разделительной полосы;

· поперечные уклоны обочин, проезжей части и разделительной полосы;

На вкладке Параметры определяются основные параметры трассы и режим отображения трассы в плане.

К основным параметрам трассы относятся следующие:

· пикет начала трассы;

· значение руководящей отметки трассы. Устанавливается для контроля возвышения трассы над уровнем грунтовых или поверхностных длительно стоящих вод. При реконструкции и ремонте дорог под руководящей отметкой можно понимать величину усиления дорожной одежды.

· длина расчетного автопоезда (максимальная длина автопоезда, проезд которого гарантирован проетными параметрыми трассы и земляного полотна). Этот параметр используют, в первую очередь, при построении отгонов виражей;

· расстояние видимости (минимальная длина видимого участка дороги);

· расчетная скорость (максимальная скорость автомобиля). Этот параметр также используется при построении отгонов виражей;

· режим отображения. В системе IndorCAD / Road предусмотрено четыре режима отображения трасс: показывать только осевую линию, только бровки, верх земляного полотна, все линии. Выбор того или иного режима осуществляется с помощью переключателя. Если переключатель установлен в опции Отображать в плане по умолчанию , то трасса отображается в режиме, заданном в общих настройках отображения трасс

На вкладке Ограничения определяются следующие значения:

· минимальный и максимальный уклоны продольного профиля;

· минимальные радиусы закруглений трассы в плане, а также выпуклых и вогнутых сегментов в продольном профиле.

При выборе опции Отображать как примыкания в продольных профилях близких трасс данная трасса на продольных профилях всех близких трасс будет отображаться как примыкание.

На вкладке Потоки можно задать направления движения автомобилей по трассе. Для этого следует установить флажки опций Разрешить движение автомобилей в прямом направлении (от начальной вершины трассы к конечной) и/или Разрешить движение автомобилей в обратном направлении (от конечной вершины трассы к начальной).

Для того чтобы включить отображение транспортных потоков в 3D-виде необходимо, что был установлен модуль IndorCADCars . plc , позволяющий отображать автомобильные потоки, и включена видимость объекта Автомобили в дереве объектов.

На вкладке Поверхность определяются следующие свойства трассы:

· существующая поверхность. Имя слоя, который будет являться существующей поверхностью для данной трассы;

· проектная поверхность. Имя слоя, в котором трасса будет формировать проектную поверхность. Выбор опции Разрешать формировать поверхность включает режим динамического обновления ЦМП. То есть любые изменения в трассе вызывают соответствующие изменения поверхности.

Чтобы установленные на всех вкладках параметры вступили в силу, нажмите на кнопку OK , расположенную в правом нижнем углу окна диалога Свойства трассы . Чтобы закрыть диалоговое окно без сохранения внесенных изменений, нажмите на кнопку Отмена .

Задание тангенциального хода

После настройки свойств (параметров) трассы необходимо переходить к заданию тангенциального хода на основе воздушной линии трассы. Тангенциальный ход трассы задается в режиме редактирования трасс. Чтобы включить режим редактирования, щелкните кнопку Редактирование трассы , расположенную на панели инструментов «Трассы». Режим становится доступным, если активная трасса не разбита на поперечные профили.

Создание вершин углов. Создавать новые вершины (изломы тангенциального хода) можно только на прямолинейных сегментах оси трассы. Для этого поместите курсор на ось трассы (рядом с курсором появится знак плюс) и перетащите его в место расположения новой вершины, удерживая нажатой левую кнопку мыши. Новой вершине будет присвоен номер, определяющий ее положение от начальной вершины трассы, номера остальных вершин изменятся соответствующим образом.

Перемещение вершин. Поместите курсор на вершину (стрелка мыши примет вид прицела ) и, удерживая нажатой левую кнопку мыши, перетащите курсор в новое место расположения вершины. Чтобы проследить изменение параметров при перемещении вершин, откройте окно Параметры вершин трассы , выполнив команду меню Окно|Параметры вершин трассы .

При перемещении вершины трассы с клавишами Ctrl или Shift сохраняется азимут направления предыдущего или следующего за перемещаемой вершиной сегмента.

Удаление вершин. Откройте окно Параметры вершин трассы , из списка вершин трассы выберите вершину, которую требуется удалить, а затем щелкните кнопку Удалить вершину и дайте положительный ответ на запрос системы. Если параметры кривых, вписанных в соседние вершины или количество вершин, не позволяют удалить вершину, то эта команда становится недоступной.

Параметры вершин трассы

Чтобы открыть окно с параметрами вершин активной трассы, щелкните кнопку Параметры вершин трассы на панели инструментов «Трассы» или выполните команду меню Окно|Параметры вершин трассы . В верхней части окна (рис. 5.13) отображается список вершин тангенциального хода трассы, вершины нумеруются в порядке их расположения от начальной вершины трассы. Чтобы установить положение вершины на плане, дважды щелкните мышью по ее названию в списке или щелкните кнопку Найти вершину на панели инструментов диалогового окна Параметры вершин трассы . Положение вершины будет показано с помощью уменьшающихся окружностей.

В области Параметры вершины отображаются X, Y-координаты выделенной вершины (ее название отображается на синем фоне) и параметры кривой закругления, вписанной в вершину.

В информационном поле отображается дополнительная информация (рис. 5.14):

· Угол поворота . Угол поворота трассы в вершине;

· ПК начала . Пикет начальной точки закругления в вершине;

· ПК вершины угла . Пикет выделенной вершины;

· ПК конца . Пикет конечной точки закругления в вершине;

· Длина кривой . Длина кривой закругления в вершине;

· Домер . Разность между суммой больших тангенсов и длиной кривой закругления;

· Вставка до . Длина прямолинейного сегмента до начальной точки закругления в вершине,

· Вставка после . Длина прямолинейного сегмента от конечной точки закругления в вершине.

· Длина трассы . Общая длина трассы в метрах.

Чтобы отобразить или скрыть информационное поле, щелкните кнопку-переключатель Показать/Скрыть дополнительную информацию . Для вызова диалогового окна Свойства трассы , щелкните кнопку Свойства трассы .

Для обеспечения плавного изменения формы трассы в ее угловые вершины вписываются кривые. Модели и параметры кривых закругления выбираются в окне Параметры вершин трассы . Чтобы вписать кривую в угловую вершину трассы, выберите модель кривой и задайте параметры кривой в группе элементов Параметры вершины .

Чтобы выбрать модель кривой закругления, щелкните стрелку рядом с кнопкой Модель кривой и выберите модель из появившегося списка, или воспользуйтесь контекстным меню, которое открывается щелчком правой кнопки мыши в поле со списком. Возможен выбор одной из трех моделей: Классическая модель , Безье третьей степени и Безье пятой степени .

Классическая модель. Эта модель описывает закругление вида клотоида – окружность – клотоида . В частных случаях это закругление может вырождаться в простое в виде дуги круговой кривой (при L1=L2=0) или в биклотоиду (при длине круговой вставки равной 0). Классическая кривая определяется следующими параметрами:

· X и Y-координаты угловой вершины трассы (X, Y);

· входной тангенс (Т1) – расстояние от начала входной клотоиды до вершины;

· выходной тангенс (Т2) – расстояние от вершины до конца выходной клотоиды;

· радиус круговой вставки (R);

· длина входящей клотоиды (L1);

· длина исходящей клотоиды (L2).

Математическое обоснование кривых Безье для трассирования дорог приведено в гл. 2. Ниже приводится описание кривых Безье 3-й и 5-й степени, применяемых в системе IndorCAD / Road для вписывания кривых в изломы тангенциального хода.

Модель Безье 3-й степени. Описывает закругление по кривой Безье 3-й степени, которая строится по четырем точкам: начальной, конечной точкам закругления и двум промежуточным точкам, расположенным на сторонах угла. Кривая определяется следующими параметрами:

· X, Y-координаты угловой вершины трассы (X,Y);

· входной тангенс (Т1) – расстояние от начальной точки закругления до вершины;

· выходной тангенс (Т2) – расстояние от вершины до конечной точки закругления;

· малый входной тангенс (t1) – расстояние от первой промежуточной точки до вершины;

· малый выходной тангенс (t2) – расстояние от вершины до второй промежуточной точки.

Модель Безье 5-й степени. Описывает закругление по кривой Безье пятой степени, которая строится по шести точкам: начальной и конечной точкам закругления и четырем промежуточным точкам. Кривая определяется следующими параметрами:

· X и Y–координаты угловой вершины трассы (X,Y);

· входной тангенс (Т) – расстояние от начальной точки закругления (точка № 1) до вершины;

· выходной тангенс – расстояние от вершины до конечной точки закругления (точка № 2);

· средний входной тангенс (S) – расстояния от точки № 3, расположенной на стороне угла, до вершины;

· средний выходной тангенс – расстояния от вершины до точки № 4, расположенной на стороне угла;

· малый входной тангенс (М) – расстояние от нормали точки № 5 до вершины;

· малый входной тангенс (М) – расстояние от нормали точки № 5 до вершины;

· малый выходной тангенс – расстояние от нормали точки № 6 до вершины;

· входная нормаль – расстояние по нормали от точки № 5 до стороны угла;

· выходная нормаль (N) – расстояние по нормали от точки № 6 до стороны угла.

Для анализа формы кривизны кривых, вписанных в вершины трассы, и их скорости изменения центробежного ускорения в меню Трасса выберите команду Графики 2D-кривых . Для выбора вершины предварительно откройте окно Параметры вершин трассы , выполнив команду меню Окно|Параметры вершин трассы .

В верхней части окна отображается график функции кривизны закругления в выбранной вершине. Пунктирные линии задают интервал допустимых значений функции, который определяется ограничением на минимальный радиус закруглений трассы. Если значения функции принадлежат этому интервалу, то график отображается синим цветом, иначе – красным. Знак функции показывает направление поворота (положительные значения функции соответствуют правому повороту). Заметим, что минимальный радиус трассы определяется на вкладке Ограничения диалогового окна Свойства трассы , которое открывается командой меню Трасса|Свойства…

Второй график показывает скорость изменения центробежного ускорения на кривой, вписанной в выбранную вершину. Пунктирные линии задают интервал допустимых значений скоростей (м/с 3 )
[-0.5, 0.5]. Если скорость изменения центробежного ускорения удовлетворяет этому интервалу, то график отображается зеленым цветом, иначе – красным.

В строке статуса данного окна отображаются параметры точки, на которую указывает курсор:

· S – расстояние от начала закругления до точки, м;

· J – скорость нарастания центробежного ускорения, м/с 3 ;

· R – радиус закругления трассы в выбранной точке, м.

На рис. 5.19 представлены графики кривизны и скорости нарастания центробежного ускорения (СНЦУ) для закругления типа «клотоида-круговая кривая-клотоида». На начальном участке закругления (по длине клотоиды) кривизна изменяется линейно, а СНЦУ является константой. На участке круговой кривой кривизна – константа, а СНЦУ равна нулю.

На конечном участке кривой законы изменения дифференциальных свойств закругления такие же, как и начальном участке. Отметим, что изломы графика кривизны и разрывы СНЦУ на стыках клотоид и круговой кривой отражают как математическое несовершенство, так и, как следствие, транспортно-эксплуатационное несовершенство такого типа закругления трассы автомобильной дороги.

Совершенно иную перспективу в этом смысле нам открывают кривые Безье. На рис. 5.20 представлены графики закругления, близкого по очертаниям закруглению, анализируемому на рис. 5.19, но запроектированному посредством кривой Безье 3-й степени.

Как видно из рис. 5.20, график кривизны такого закругления имеет колоколообразную форму, характеризующуюся отсутствием разрывов и изломов. А график СНЦУ имеет S—образную форму и также как график кривизны, не имеет изломов и разрывов по длине закругления.

Еще более полезные и разнообразные свойства (потребительские качества) имеют кривые Безье 5-й степени (Безье-5), которые способны единой кривой моделировать серпантины 1-го и 2-го рода, правосторонние и левосторонние рампы транспортных развязок.

При проектировании дорог в горной местности с целью смягчения больших продольных уклонов на затяжных участках крутых склонов, в некоторых случаях, приходится развивать трассу, представляя ее зигзагообразной линией с острыми внутренними углами поворота [16]. Вписывание кривых внутрь острых углов не дает желаемого результат, поскольку при этом не обеспечивается должного развития трассы. Это обусловлено тем, что длины кривых оказываются несоизмеримо меньшими суммы тангенсов. В таких случаях предусматривают сложные закругления с внешней стороны углы, называемые серпантинами.

Серпантина представляется основной кривой, огибающей с внешней стороны центральный угол, двумя вспомогательными (как правило, обратными) круговыми кривыми и прямыми вставками для размещения переходных кривых, отгонов виражей и уширений проезжей части. Как видно из описания, серпантина представляет собой последовательность из трех закруглений, каждое из которых является составным.

Серпантины бывают: 1-го рода, когда обе вспомогательные кривые имеют кривизну другого знака по отношению к основной кривой: 2-го рода, когда одна вспомогательная кривая имеет кривизну одного знака (положительная или отрицательная) с основной кривой, а другая вспомогательная кривая – кривизну с другим знаком.

Выполним построение серпантины 1-го рода единой кривой Безье-5.

Как видно из рис. 5.21, серпантина 1-го рода построена на основе кривой Безье-5 при следующих ее параметрах:

Если принять величину больших тангенсов за 1, то средние тангенсы установлены на величину примерно 0.5; малые тангенсы имеют значения, близкие к нулю; обратные кривые порождаются за счет положительных величин нормалей малых тангенсов. Варьируя параметрами тангенсов и нормалей, можно получать те или иные требуемые очертания серпантины. Также отметим, что подбором соответствующих параметров кривой нам удалось получить в центральной части закругления кривую с постоянным радиусом кривизны.

Серпантина 2-го рода (рис. 5.22) построена при следующих величинах управляющих параметров кривой Безь-5: выходной большой тангенс существенно (в 1.5-2 раза) больше входного тангенса; входной средний и малый тангенсы имеют значения, близкие к нулю, в то время как выходной средний и малый тангенсы имеют значения около 0.5 от величины выходного большого тангенса; и, самое главное, входная нормаль имеет отрицательную величину, что позволяет построить входную вспомогательную кривую того же знака, что и главная кривая.

Правоповоротные рампы транспортных развязок по ситуационным или высотным условиям пересекающихся дорог могут иметь те или иные очертания. Самые простые очертания проектируются по одноцентровой схеме. Это означает, что закругление рампы имеет одну центральную кривую и ее расчет может быть выполнен по схеме традиционного закругления трассы в виде последовательности элементов «клотоида – круговая кривая – клотоида».

Значительно сложнее выполнить расчет, если очертания правоповоротной рампы представляют собой схему с двумя или тремя центрами кривизны. Кривая Безье-5 способна моделировать все эти три случая проектирования рампы. Рассмотрим построение кривой Безье-5 на примере схемы с 3-мя центрами кривизны.

Параметры построения правоповоротной рампы с 3-мя центрами кривизны с помощью кривой Безье-5 имеют следующие величины (рис. 5.23): средние тангенсы в 1.5-2 раза меньше больших тангенсов; величина малых тангенсов превышает значения средних тангенсов; нормали малых тангенсов имеют отрицательные значения и их величина во многом определяет очертания и величину средней из 3-х кривых, образующих рампу.

Левоповоротные рампы транспортных развязок, так же, как и правоповоротные, по ситуационным или высотным условиям пересекающихся дорог могут иметь те или иные очертания. Расчетные схемы их построения существенно сложнее, чем для правоповоротных рамп, поскольку угол поворота трассы на левоповоротной рампе составляет величину 270º и выше. Но и здесь кривые Безье-5 способны моделировать эти очертания рамп.

Если установить величину больших тангенсов близкую к нулю, а величину средних и малых тангенсов достаточно большую, то кривая Безье-5 будет строиться ни как кривая, стягивающая внутренний угол α, а как кривая с углом поворота 360º–α. Таким образом, мы получаем левоповоротную рампу (см. рис. 5.24), очертания которой можно регулировать ее управляющими параметрами – тангенсами и нормалями.

Система IndorCAD/Road имеет еще ряд функций и инструментов, которые позволяют проводить определенные операции над трассами на основе тангенциального трассирования для выработки оптимальных проектных решений. Их описание приведено ниже.

Операции с трассами

Инвертирование трассы. Чтобы изменить направление трассы (направление пикетажа) на противоположное, сделайте трассу активной и выполните в меню Трасса команду Инвертировать . Инвертировать можно только неразбитые на поперечные профили трассы.

Клонирование трассы. Чтобы скопировать (клонировать) активную трассу, выполните в меню Трасса команду Клонировать . Копия трассы будет повторять траекторию оригинала, иметь такие же координаты, параметры закруглений в угловых вершинах, разбивку, продольный профиль, верх земляного полотна и поперечный профили. С клоном можно выполнять какие-либо корректировки, не затрагивая оригинал трассы. Таким образом, клонирование способствует выполнению вариантного проектирования дорог.

Поворот и сдвиг трассы. Чтобы повернуть или переместить трассу, сделайте трассу активной и выберите в меню Трасса команду Поворот и сдвиг… Эта команда доступна только для неразбитых на поперечные профили трасс. В появившемся диалоговом окне задайте угол поворота трассы относительно ее начальной вершины и величину смещения трассы, указав новые X , Y -координаты ее начальной вершины или величину смещения начальной вершины по оси X и Y.

При изменении параметров в окне Поворот и сдвиг трассы положение трассы отображается на плане жирной линией черного цвета. Чтобы установленные параметры вступили в силу, нажмите на кнопку OK . Кнопка Отмена закрывает диалоговое окно без сохранения внесенных изменений.

Удаление трассы. Для удаления активной трассы в меню Трасса выполните команду Удалить… и дайте положительный ответ на запрос системы. Или щелкните правой кнопкой мыши на названии трассы в дереве объектов и выполните команду Удалить трассу из контекстного меню.

Р азбивка трассы на поперечные профили

Разбивка трассы. Чтобы разбить трассу на поперечные профили, сделайте трассу активной и выполните в меню Трасса команду Разбить… В появившемся диалоговом окне задайте шаг разбиения (по умолчанию шаг разбиения составляет 25 метрам). Для создания дополнительных поперечных профилей на пикетах начальных и конечных точек кривых, вписанных в угловые вершины трассы, выберите опцию Дополнительные поперечники на главных точках трассы .

Чтобы изменить шаг разбиения для всей или отдельных участков трассы, повторите команду меню Трасса|Разбить… При повторном разбиении в окне диалога Разбивка трассы становятся доступными поля Начало участка , Конец участка , где можно ввести значения пикетов начальной и конечной точек участка (эти значения могут совпадать с начальной и конечной вершинами трассы). Новые поперечные профили интерполируются по уже существующим профилям, которые затем удаляются.

Удаление разбивки. Для удаления разбивки активной трассы в меню Трасса выполните команду Удалить разбивку .

Добавление поперечного профиля. Для создания дополнительного поперечного профиля на активной трассе в меню Трасса выполните команду Добавить поперечный профиль или щелкните кнопку Добавить поперечный профиль на панели инструментов «Трасса».

Курсор мыши примет вид прицела с перпендикуляром, проведенным к активной трассе, а в статус-строке появятся координаты курсора относительно трассы. Щелкните левой кнопкой мыши и в появившемся диалоговом окне укажите точное значение пикета нового поперечного профиля. При нажатии кнопки ОК создается новый поперечный профиль, который интерполируется по соседним поперечным профилям. Кнопка Отмена позволяет отменить добавление поперечного профиля и вернуться к работе с трассой.

Удаление поперечного профиля. У разбитых на поперечные профили трасс можно удалить любой поперечный профиль, кроме первого и последнего. Для этого выберите трассу и сделайте текущим тот профиль, который требуется удалить. В меню Трасса выполните команду Удалить текущий поперечный профиль. или щелкните кнопку Удалить текущий поперечный профиль на панели инструментов «Трасса», а затем дайте положительный ответ на запрос системы об удалении поперечного профиля.

Для сопряжения элементов трасс в системе IndorCAD / Road предусмотрен режим увязки трасс. Увязка трасс предполагает плановое и/или вертикальное сопряжение кромок и бровок активной трассы с кромками, бровками или осью любой другой трассы, разбитой на поперечные профили. Чтобы включить режим увязки трасс, щелкните кнопку Увязка трассы , расположенную на панели инструментов «Трассы». Режим становится доступным только для трасс, разбитых на поперечные профили. Для увязки трасс:

· выделите на активной трассе исходную точку сопряжения. В качестве исходной точки можно использовать любую точку кромки или бровки, расположенную на линии поперечного профиля активной трассы;

· линия поперечного профиля будет продолжена до пересечения с другими разбитыми трассами. Все точки, к которым можно выполнить увязку, будут подсвечены;

· перетащите исходную точку к сопрягаемой точке;

· откроется диалоговое окно Параметры увязки для выбора метода вертикальной увязки: увязка с Изменением уклона или с Изменением отметки оси трассы . Чтобы выполнить только плановую увязку трасс, отключите флажок опции Вертикальная увязка . Нажмите на кнопку ОК .

Процедура увязки трасс с последующей увязкой проезжих частей, обочин и откосов имеет огромное значение для выработки качественных проектных решений. Посредством этой процедура осуществляют сопряжение примыканий и пересечений, а также сопряжения соединительных рамп транспортных развязок.

Рассмотрим пример реализации этой процедуры на практическом примере. Алгоритм выработки проектного решения по сопряжению основной дороги с примыканием можно описать в виде последовательности из 8 шагов.

Шаг 1. Проектируется основная трасса, выполняется ее разбивка и формирование верха земляного полотна.

Шаг 2. Создаётся второстепенная трасса с привязкой к кромке или оси основной трассы (рис. 5.31)

Источник: seniga.ru

Строительство дорог низкой стоимости с основаниями из укреплённых грунтов

Протяжённость дорог и расстояния между городами и сёлами в Сибири не просто большие, а очень большие. Необходимая в этих условиях перевозка щебня, применяемого для устройства оснований и покрытий, увеличивает его сметную стоимость в 3-5 раз и считается ключевым фактором увеличения общей стоимости строительства.

Соответственно, применение технологий, которые позволили бы существенно снизить затраты и ресурсы, используемые при строительстве и ремонте дорог, становится нужным и важным делом для любого заказчика.

ОТ РЕДАКЦИИ

На рынке сейчас большое предложение стабилизаторов грунтов. За каждым стоит производитель, убеждённый продавец и т. д.

Сравнивать их между собой, чтобы не вызвать «стабилизационный диспут» можно, только на основе полномасштабного исследования. Но такие мероприятия обойдутся дорого. По заявлению автора этой статьи — директора ООО «Полимеравтодор» (компании, с 2009 года специализирующейся на строительстве автодорог, площадок, проездов) — он указывает зачастую умалчиваемые особенности большинства стабилизаторов грунтов. Однако редакция не может гарантировать объективность его выводов и предположений о применении ПАВ.

Стабилизация и укрепление грунтов — необходимость?

Одной из более действенных возможностей снижения стоимости строительства считается использование в основаниях дорожных покрытий укреплённых грунтов. Технико-экономические расчёты, проведённые с учётом фактических производственных расходов, показывают, что их использование взамен равнопрочных из привозных каменных материалов приводит к понижению стоимости дорожной одежды на 20-60%. Под укреплением и стабилизацией грунтов и других местных материалов (отходов промышленности, малопрочных каменных материалов и др.) следует понимать всю совокупность мероприятий (внесение вяжущих, стабилизаторов, ПАВ, а также последовательное выполнение всех предусмотренных технологических операций), обеспечивающих, в конечном итоге, коренное изменение свойств укрепляемых материалов с приданием им требуемой прочности, водо- и морозостойкости.

Из строящихся сейчас автодорог львиная доля приходится на дороги III — V категорий, находящиеся, в основном, на сельских территориях. Вследствие этого в условиях небогатого финансирования дорожной сети внедрение технологии стабилизации и укрепления грунтов может считаться наиболее реальной возможностью увеличить протяжённость местных дорог, соответствующих нормативу.

По настоящее время в РФ построено и эксплуатируется свыше 30 000 км дорог, где использованы укреплённые грунты. Их применяют в основном на дорогах III-V категорий — в качестве верхних слоёв оснований и покрытий. Дальнейшее развитие данной технологии идёт по пути улучшения имеющих место быть и разработки современных способов комплексного укрепления грунтов с использованием полимерных стабилизаторов и вяжущих, а так же вторичных, особенно местных, ресурсов, применения высокоэффективных грунтосмесительных механизмов, разработки передовых методов экспресс-контроля.

Стабилизация грунтов с целью улучшения характеристик, связанных с прочностью и стойкостью, зачастую зависит от цемента, извести, зольной пыли и битумной эмульсии. Эти материалы недороги, относительно просты в использовании и применении и придают улучшенные свойства разным видам грунта. Наибольшее распространение в нашей стране получили грунты, укреплённые неорганическими и минеральными вяжущими, в частности — цементом. Цементогрунт широко применяют в качестве основания на дорогах всех категорий, а также как покрытие с устройством защитного слоя, на дорогах IV–V категорий, районных аэродромах и при строительстве подъездных путей.

Анализ работы дорожных систем с основаниями из цементогрунта говорит о существенном их превосходстве при сопоставлении с классическими основаниями из каменных материалов.

Цементогрунтовое основание гарантирует подходящий водно-тепловой режим всей дорожной одежды, пониженное водонасыщение при устройстве земполотна, неплохую ровность покрытия и предотвращение появления усталостных трещин. Впрочем, есть у цементогрунта характерная особенность — хрупкость и истираемость (особенно в увлажнённом состоянии), что ограничивает возможность использовать его в качестве покрытия для дорог с интенсивным движением.

Наши выводы и выбор технологии стабилизации и укрепления грунтов основаны на многолетнем практическом опыте. Как собственного, так и наших партнёров, которые применяют технологию стабилизации и укрепления грунтов в разных климатических условиях по всей территории России. Практический опыт и исследования Союздорнии и Росдорнии указывают на то, что во 2 и 3 дорожно-климатических зонах требуется устраивать основания из укреплённых грунтов с использованием комплексного, преимущественно полимерного, вяжущего. Именно наличие в укреплённом или стабилизированном грунте, помимо цемента, полимерной составляющей позволяет:

• создать прочное, морозостойкое основание или покрытие, работающее в условиях 2 и 3, и тем более 4 и 5 дорожно-климатических зон;
• победить колейность на дорогах;
• увеличить межремонтные сроки.

На рынке присутствуют разнообразные добавки для стабилизации/укрепления грунта: полимерные эмульсии, кислоты, производные лигнина, ферменты, природный каучук и силикаты и пр. Эти добавки могут быть в жидком или твёрдом виде и часто навязываются как применимые для большинства грунтов.

Наш опыт работы с различными добавками с 2011 года на объектах от 5 до 1 ДКЗ показывает, что многие добавки производят либо слабое улучшение, либо вообще не дают никакого улучшения при работе с пылеватыми, просадочными, тяжёлыми суглинками и в особенности с супесями. А заявленная применимость для «всех видов грунтов» на поверку оказывается просто словами. Так, например, одни дают улучшение только с отдельными видами грунтов, другие слабо применимы на переувлажнённых грунтах, третьи обладают высокой стоимостью. Да и место производства многих добавок — США — не позволяет в полной мере на них опереться.

Объективным решением служит индивидуальный подбор добавок разного типа и концентрации для стабилизации/укрепления грунта к разным видам грунтов. Наш опыт практического применения отечественной серии стабилизаторов позволяет говорить о выгоде такого подхода. Например, индивидуальный подбор композиции грунт-цемент-стабилизатор «Полидор» позволяет регулировать сроки твердения грунтоцементных смесей, направлять процессы структурообразования при укреплении грунтов в нужную сторону.

Действие композиции-стабилизатора зависит от типа грунта в грунтовой системе, типа вяжущего и концентрации самого полимерного стабилизатора. Индивидуальный подбор составов укреплённых грунтовых смесей, позволяет получить слои оснований с заданными эксплуатационными характеристиками с учётом транспортных нагрузок и климатических условий эксплуатации.

Особенности покрытия на укреплённом грунте

Какова надёжность дороги, «пирог» которой включает в себя основание из укреплённого грунта и тонкослойное покрытие или поверхностную обработку? Насколько такая конструкция устойчива? Как это понять?

Устойчивость любой дорожной конструкции предопределяется надёжным взаимодействием всех её элементов. Вследствие этого стабильность дорожной одежды из укреплённого грунта с тонкослойным покрытием или же защитным слоем гарантируется за счёт:

• непроницаемого, крепкого, морозоустойчивого слоя основания из укреплённого грунта;
• нижнего слоя покрытия или верхнего слоя основания, в любом случае слоя, который имеет надёжное сцепление с поверхностью укреплённого грунта и обеспечивает требуемую сдвигоустойчивость в плоскости раздела основание/покрытие;
• тонкослойного покрытия или же защитного слоя, отвечающего требованиям сдвигоустойчивости, износостойкости и, вполне вероятно, большей водонепроницаемости.

Работа дорожной системы, состоящей из укреплённого грунта с тонкослойным покрытием или же защитным слоем, очень специфична ввиду малозначительной толщины верхних слоёв.

Ударные нагрузки, пульсация, сдвиговые и вертикальные усилия от колёсной нагрузки, а ещё моменты, связанные с неблагоприятными климатическими условиями приводят к появлению в дорожной системе разных напряжений, а также содействует износу тонкослойных покрытий и защитных слоёв.

Вертикально направленные усилия от колёсной нагрузки вызывают изгибающие напряжения в слоях дорожных одежд из укреплённых грунтов. Самые большие изгибающие напряжения появляются по оси воздействия нагрузки на границе основания и покрытия. Величина данных напряжений находится в зависимости от толщины слоя покрытия и отношения его модуля упругости к совокупному модулю упругости всех нижележащих слоёв. Весна — то самое время, когда основание подвергается наиболее высоким нагрузкам на изгиб.

Основание из укреплённых грунтов, в силу повышенной распределяющей способности, существенно лучше гасит эти напряжения по сравнению с основаниями из дискретных (расклинка, уплотнение) материалов.

Горизонтальные напряжения в дорожной одежде появляются при торможении автомашин, при изменении скорости движения, на крутых склонах и поворотах. Наибольших значений эти напряжения достигают на границе контакта покрытия и основания, собственно, что имеет возможность привести к деформированию покрытия или же смещению его по причине при высочайшей позитивной температуре. Разрушений покрытия от горизонтальных усилий возможно избежать, используя для подстилающего слоя битумоминеральные композиции, характеризующиеся такими значениями угла внутреннего трения и сцепления, которые обеспечивают сдвигоустойчивость всему слою покрытия, в том числе и при условии неожиданного торможения автомашины.

На основании имеющихся у нас данных и последовательного анализа работы системы с тонкослойным покрытием или же защитным слоем на укреплённом грунте возможно сделать вывод: базовым критерием пригодности дорожных одежд на основаниях из укреплённых грунтов является именно сдвигоустойчивость в плоскости раздела основания и покрытия.

Как обеспечить сцепления всевозможных типов тонкослойных покрытий с основанием из укреплённого грунта и добиться необходимой сдвигоустойчивости? Выявлено, что наилучшие характеристики сцепления покрытия с основанием достигаются при применении для укрепления грунта таких ПАВ, которые обеспечивают высокую адгезию тонкослойного органоминерального покрытия одновременно с высокой водостойкостью собственно основания. При этом с уменьшением влажности верхнего слоя укреплённого грунта сцепление с ним материалов покрытия возрастает.

Ещё одним технологическим приёмом является использование подгрунтовок. Битумоизвестковая паста, применяемая в качестве подгрунтовки под тонкослойное покрытие, показала наилучшую сдвигоустойчивость при тестировании.

Но чем старше и глаже укреплённое основание, тем труднее добиться адгезии покрытия, в том числе и при применении в качестве подгрунтовки битумных паст и эмульсий. Вследствие этого для практической реализации предлагается технологический способ укладки покрытия на свежий грунт, укреплённый стабилизатором, позволяющий увеличить сцепление (взаимозацепление) двух слоёв в 6-10 раз.

В заключение скажу, что применение неорганических ПАВ позволяет укреплять грунты и устраивать основания и покрытия на любых участках дорог, использовать «безцементный» метод укрепления основания. Позволяет применять при устройстве покрытий укатываемый бетон (который дешевле асфальтобетона в 1,5 раза) и делать много другого хорошего и интересного.

Текст: Владимир Комолов

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник: igrader.ru

Автомобильные дороги. Строительство земляного полотна автомобильных дорог. Часть 1. Механизация земляных работ при сооружении земляного полотна автомобильных дорог

Стандарт организации распространяется на автомобильные дороги и устанавливает правила выполнения земляных работ при сооружении земляного полотна с использованием средств механизации.

НАЦИОНАЛЬНОЕ ОБЪЕДИНЕНИЕ СТРОИТЕЛЕЙ

Стандарт организации

Автомобильные дороги

СТРОИТЕЛЬСТВО ЗЕМЛЯНОГО
ПОЛОТНА
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Механизация земляных работ при сооружении
земляного полотна автомобильных дорог

СТО НОСТРОЙ 2.25.23-2011

Москва 2012

Предисловие

Общество с ограниченной ответственностью «МАДИ-плюс»

2 ПРЕДСТАВЛЕН НА УТВЕРЖДЕНИЕ

Комитетом по транспортному строительству Национального объединения строителей, протокол от 21 ноября 2011 г. № 10

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ

Решением Совета Национального объединения строителей, протокол от 5 декабря 2011 г. № 22

Введение

Настоящий стандарт разработан в соответствии с Программой стандартизации Национального объединения строителей, утвержденной Решением Совета Национального объединения строителей от 20 апреля 2011 г.

Стандарт направлен на реализацию в Национальном объединении строителей Градостроительного кодекса Российской Федерации , Федерального закона от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», Федерального закона от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений» и иных законодательных и нормативных актов, действующих в области градостроительной деятельности.

Авторский коллектив: канд. техн. наук, руководитель разработки, ОАО «СоюздорНИИ» Р.А. Коган; инженер, ОАО «СоюздорНИИ» О.Б. Гопин; инженер ОАО «СоюздорНИИ» И.В. Басурманова.

СТО НОСТРОЙ 2.25.23-2011

СТАНДАРТ НАЦИОНАЛЬНОГО ОБЪЕДИНЕНИЯ СТРОИТЕЛЕЙ

СТРОИТЕЛЬСТВО ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Механизация земляных работ при сооружении земляного полотна
автомобильных дорог

Construction of the road subgrade

Part 1. The mechanization of earthworks for the construction of road subgrade

1 Область применения

Настоящий стандарт организации распространяется на автомобильные дороги и устанавливает правила выполнения земляных работ при сооружении земляного полотна с использованием средств механизации.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие нормативные документы:

ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 20522 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний

ГОСТ 22733-2002 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности

ГОСТ 25100-95 Грунты. Классификация

СНИП 3.01.01-85* Организация строительного производства

СНиП 2.05.02-85* Автомобильные дороги

СНиП 3.06.03-85* Автомобильные дороги

СНиП 12.01-2004 ( СП 48.13330-2011 ) Организация строительства

СНиП 12-03-2001 Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования

СНиП 12-04-2002 Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство

Примечание — При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальных сайтах национального органа Российской Федерации по стандартизации и НОСТРОЙ в сети Интернет или по ежегодно издаваемым информационным указателям, опубликованным по состоянию на 1 января текущего года. Если ссылочный документ заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться новым (измененным) документом. Если ссылочный документ отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 влажность: Отношение количества воды (по массе или объему), содержащейся в грунте, к массе (объему) абсолютно сухого грунта, выраженное в долях (процентах).

3.2 влажность грунта оптимальная: Влажность грунта, при которой его уплотнение определенными уплотняющими средствами обеспечивает максимальную плотность.

3.3 влажность грунта относительная: Отношение влажности грунта к влажности на границе текучести, выраженное в процентах.

3.4 выемка: Земляное сооружение, выполненное путем срезки естественного грунта по заданному профилю; при этом вся поверхность земляного полотна расположена ниже поверхности земли.

3.5 высота насыпи: Расстояние по вертикали от естественного уровня земли до низа дорожной одежды, определяемое по оси земляного полотна.

3.6 высота откоса: Расстояние по вертикали от верхней бровки откоса до нижней бровки.

3.7 гидромеханизация: Механизированный способ производства земляных работ путем их разработки, перемещения в отвал (гидротранспортирование) или укладка грунта в тело земляного полотна с использованием энергии струи и потока воды с частичным отводом воды.

3.8 грунт растительный: Верхний слой почвы, который пригоден для озеленения.

3.9 грунтовые воды: Подземная вода первого от поверхности водоносного горизонта, расположенного над первым от поверхности земли водонепроницаемым слоем.

3.10 дорожная конструкция: Комплекс, состоящий из дорожной одежды и земляного полотна (включая основание насыпей и выемок).

3.11 дорожная одежда: Конструктивный элемент автомобильной дороги, воспринимающий нагрузку от транспортных средств и передающий ее на земляное полотно.

3.12 дренаж: Конструкция, устраиваемая для перехвата грунтовых вод или понижения их уровня (УГВ).

3.13 земляное полотно: Конструктивный элемент, служащий основанием для размещения дорожной одежды, а также технических средств организации дорожного движения и обустройства автомобильной дороги.

3.14 карта технологическая: Документ, устанавливающий для массовых, часто повторяющихся строительных или ремонтных процессов и операций рациональную организацию и технологию производства работ с применением современных, наиболее эффективных средств механизации выполнения отдельных видов работ, последовательность которых указывают в технологических схемах. Является составной частью проекта производства работ (ППР).

3.15 карьер грунтовый: Производственное строительное предприятие временного типа для разработки грунта, его погрузки и доставки к месту укладки, а также для механизированного приготовления в установке смеси грунтов с вяжущим материалом, их выдачи в транспортные средства и доставки к месту укладки в слои дорожной одежды.

3.16 коэффициент уплотнения: Отношение фактической плотности скелета материала в конструкции к наибольшей плотности скелета материала, определяемой при стандартном уплотнении.

3.17 машины землеройные: Дорожные машины, предназначенные для производства всех видов работ при строительстве автомобильных дорог (экскаваторы, скреперы, бульдозеры, автогрейдеры и др.).

3.18 машины уплотняющие: Машины для уплотнения конструктивных слоев земляного полотна (виброуплотняющие, трамбующие, укатывающие машины).

3.19 механизация возведения земляного полотна: Комплекс технологических процессов на основе применения отрядов машин для сооружения земляного полотна, рационально подобранных с учетом типов машин и транспортных средств и объемов работ.

3.20 насыпь: Инженерное земляное сооружение из насыпного грунта, в пределах которого вся поверхность земляного полотна расположена выше уровня земли (подстилающего грунта).

3.21 обочина: Элемент дороги, примыкающий непосредственно к проезжей части и предназначенный для обеспечения устойчивости земляного полотна, повышения безопасности дорожного движения, организации движения пешеходов и велосипедистов, а также использования при чрезвычайных ситуациях.

3.22 основание насыпи: Подстилающий естественный грунт с ненарушенной структурой, на котором сооружают земляное полотно.

3.23 откос: Боковая наклонная поверхность, ограничивающая искусственное земляное сооружение (земляное полотно, дамбу и др.) или склоны естественного рельефа.

3.24 отсыпка грунта: Устройство насыпных слоев грунта землеройно-транспортными или транспортными (самосвальными) машинами.

3.25 плотность грунта: Отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому этим грунтом объему.

3.26 поверхность земляного полотна: Поверхность земляного полотна или улучшенного верхнего слоя земляного полотна, на которых расположена дорожная одежда.

3.27 работы подготовительные: Работы, выполняемые в соответствии с проектом организации работ до начала сооружения земляного полотна.

Примечание — К подготовительным работам относят: восстановление и закрепление трассы, расчистку полосы отвода, разбивку элементов земляного полотна, водоотводные и осушительные работы и подготовку основания насыпи, постройку временных дорог и временных сооружений, линий связи и электроосвещения, энерго-, водо-, паро- и газоснабжения.

3.28 разработка грунта в боковых резервах с перемещением в насыпь: Технологический процесс сооружения насыпи земляного полотна из грунта, разрабатываемого в боковых резервах и перемещаемых в насыпь.

3.29 разработка грунта в выемках с перемещением в насыпь: Технологический процесс сооружения насыпи земляного полотна из грунта, разрабатываемого в выемках землеройно-транспортными машинами с продольным перемещением в насыпь.

3.30 разработка грунта в карьерах с перемещением в насыпь: Технологический процесс сооружения насыпи земляного полотна из грунта, разрабатываемого в карьере, с транспортировкой в насыпь.

3.31 резерв: Территория, отводимая для разработки грунта неглубокими выработками правильной формы, из которых грунт используют для отсыпки насыпи автомобильной дороги.

Примечание — Резерв обычно закладывают вблизи строящейся дороги непосредственно у основания насыпи с одной или двух ее сторон, а в случае невозможности — вдали от дороги на отведенном по проекту участке сосредоточенного грунтового карьера.

3.32 строительство земляного полотна (сооружение земляного полотна): Комплекс земляных работ, подчиненный общей организации строительства автомобильной дороги и выполняемый специализированными подразделениями землеройно-транспортных машин вслед за строительством малых мостов и труб.

3.33 технологический процесс сооружения земляного полотна: Способы, приемы и последовательность выполнения видов работ определенным типом машин и их типоразмером с рациональными режимами.

3.34 типоразмер машин: Значение главного параметра машины (или интервал значений), определяющего ее техническую характеристику, по которой из выпускаемой номенклатуры машин данного типа устанавливают рациональную область ее применения.

4 Механизация работ при сооружении земляного полотна

4.1 Общие требования по механизации работ

4.1.1 При производстве земляных работ должны применяться способы и средства механизации, обеспечивающие выполнение заданных объемов работ в установленные сроки с требуемым качеством.

4.1.2 Механизация должна быть комплексной и охватывать все процессы и виды работ, связанные с устройством земляных сооружений или их отдельных конструктивных элементов.

На вспомогательных операциях в целях сокращения ручного труда необходимо широко применять различное сменное оборудование к основным машинам и средства малой механизации. Особенно это касается уплотняющих средств (трамбовки, виброплощадки, виброплиты, катки с малой базой).

4.1.3 При выборе средств механизации и схем работ следует учитывать физико-механические свойства грунтов с точки зрения их пригодности для сооружения земляного полотна (приложение А).

4.1.4 При разработке вариантов механизации отряды машин составляют таким образом, чтобы обеспечить их максимальную загрузку на всех технологических процессах сооружения земляного полотна. Рекомендуется предусматривать двух- и трехсменную работу средств механизации.

4.1.5 При строительстве земляного полотна организацию работы по захваткам осуществляют с учетом темпов работы, мощности и вида применяемой техники, а также сезона и погодных условий.

Выбор типоразмеров машин для выполнения земляных работ следует осуществлять в соответствии с приложением Б.

4.1.6 Сооружение земляного полотна из грунта боковых резервов в предусмотренных проектом случаях выполняется с применением автогрейдеров, бульдозеров, скреперов. Для устройства глубоких резервов, работы на косогорах рационально применение экскаваторов с автовозкой.

4.1.7 Разработка выемок землеройно-транспортными машинами с продольным перемещением грунта в насыпь в едином технологическом процессе рекомендуется во всех случаях, когда грунт из выемки пригоден для отсыпки насыпи. В случае отрицательного грунтового баланса и неблагоприятных грунтов следует отдавать предпочтение более длинным захваткам при укладке грунта из выемки с последующей досыпкой другими грунтами из сосредоточенных резервов и карьеров.

4.1.8 Разработку грунта в карьерах с транспортировкой в насыпь следует выполнять во всех случаях, предусмотренных проектом.

4.2 Грейдерные работы

4.2.1 Автогрейдеры применяют:

а) для разработки и перемещения грунта при возведении насыпи высотой до 0,8 м из боковых односторонних и двухсторонних резервов;

б) на вспомогательных работах в комплексе с другими землеройными машинами:

1) на послойном разравнивании грунтов в насыпях;

2) при планировке откосов, обочин, резервов с приданием им поперечных и продольных уклонов;

3) при содержании временных грунтовых дорог, въездов, съездов;

4) для устройства водоотводных канав.

Для выполнения перечисленных работ используют автогрейдеры тяжелого и среднего типа, снабженные в необходимых случаях откосниками и удлинителями отвалов.

Разработка грунта автогрейдерами при перемещении из резерва в насыпь может быть рекомендована для дорог низших категорий.

4.2.2 Вырезание грунта грейдером в резерве и поперечное перемещение его в насыпь осуществляют круговыми проходами машины. Для сокращения потерь времени на развороты машины в концах рабочей захватки ее длина должна быть не менее 400 — 500 м.

Работы рекомендуется вести двумя захватками: на одной вырезать грунт из резерва и перемещать его в насыпь, на другой — планировать и уплотнять ранее отсыпанный слой грунта.

4.3 Бульдозерные работы

4.3.1 Бульдозеры наиболее эффективно применять при возведении насыпей высотой от 1 до 2 м из грунта боковых резервов. Они позволяют механизировать практически весь комплекс работ, за исключением уплотнения и окончательной планировки поверхности земляного полотна, включая откосы, и выработанных боковых резервов, которые обычно выполняются автогрейдером.

4.3.2 Разработка резерва ведется поперечными проходами бульдозера с максимально возможным для устойчивой работы машины заглублением отвала, начиная от дальней бровки. При этом между образуемыми траншеями зарезания целесообразно оставлять перемычки шириной около 1 м, убираемые последующими проходами. Собранный отвалом объем грунта перемещают в насыпь при двусторонних резервах до оси дороги. Обратным ходом выполняется грубое выравнивание слоев насыпи. Отсыпка слоя завершается по достижении требуемой толщины по условию уплотняемости.

Контроль толщины и ровности слоя ведется инструментально в соответствии с требованиями СНиП 3.06.03 . Следующий слой укладывается после полного уплотнения предыдущего.

Сечение бокового резерва должно быть сбалансировано с сечением насыпи с учетом возможных различий бытовой и требуемой плотности.

4.3.3 После выработки проектного сечения резерва все поверхности должны быть незамедлительно спланированы с приданием предусмотренных проектом уклонов для стока дождевых и талых вод. Рекультивация боковых резервов выполняется сразу после окончания сооружения земляного полотна на данном участке (или задела).

4.3.4 Разработку бульдозером неглубоких выемок с продольным перемещением грунта в насыпь (или в отвал) следует осуществлять при расстоянии перемещения до 100 м. Разработку выемки начинают с ближнего к насыпи конца с перемещением грунта в дальний конец насыпи. Разработку ведут послойно на глубину рационального зарезания отвала (рисунок 1).

1 — ярусы; 2 — слой отсыпанной насыпи; 3 — траншеи яруса; 4 — стенки

Зарезание в месте разработки следует производить с учетом группы грунтов по трудности их разработки (приложение А) способом, обеспечивающим более полное и производительное использование мощности двигателя трактора бульдозера без перегрузок (рисунок 2).

а — прямоугольная; б — клиновая»; в — гребенчатая

4.3.5 Для уменьшения потерь грунта при перемещении разработку выемки или резерва ведут отдельными проходами с образованием «траншей» и сохранением между ними гребней шириной около 1 м. Гребни между траншеями срезают, начиная с дальнего от насыпи участка, движением бульдозера под углом с перемещением грунта по ранее выработанной траншее (рисунок 3).

1 — 7 — траншеи первого яруса; 8 — стенка; 9 — полка откоса (срезается при доработке откоса);
Б -участок выемки; В — участок насыпи
Стрелками показано направление перемещения грунта

После окончания разработки и перемещения грунта одного слоя выемки в таком же порядке разрабатывают и перемещают грунт нижележащих слоев. При разработке нижнего слоя выемки сохраняют стенки крайних боковых траншей с целью перемещения по ним грунта, срезаемого с полок на откосах выемки (рисунок 4).

1 — 3 — ярусы; 4 — крайняя стенка (стенки разрабатывают одновременно с разработкой полок откоса);
5 — траншея; 6 — полки; а — ширина захвата при проходе бульдозером

4.3.6 В целях снижения потерь грунта при его перемещении по насыпи следует применять бульдозеры с открылками на отвале или с отвалами совкового типа.

Для повышения производительности бульдозеров тяжелые и сухие глинистые грунты в резервах следует предварительно разрыхлять рыхлителем.

При больших объемах работ целесообразна спаренная работа бульдозеров, при которой вырезание грунта и его перемещение по двум смежным траншеям в выемке производится одновременно двумя бульдозерами. После окончания операции резания бульдозеры должны сблизиться так, чтобы расстояние между отвалами составляло от 15 до 20 см, и в таком положении они на одной скорости должны производить дальнейшее перемещение грунта общим валом к месту его укладки.

4.3.7 При дальности перемещения грунта бульдозером с отвалом без боковых открылков на расстояние более 25 м резко возрастают потери грунта в пути. В таких случаях рекомендуется последовательное перемещение грунта с образованием промежуточных накопительных валов, в которых бульдозер может осуществить полный набор грунта для дальнейшего перемещения.

Отсыпку каждого слоя в насыпи следует начинать с крайних боковых полос с последующим приближением полос отсыпки к оси дороги. При этом толщина слоя отсыпки должна соответствовать заданной толщине технологического слоя с запасом на уплотнение от 10 % до 20 %. Отсыпанный слой следует планировать автогрейдером или отдельным бульдозером с уширенным отвалом. К концу смены слой грунта по всему поперечному сечению земляного полотна и по всей длине установленной захватки должен быть полностью отсыпан, выровнен и уплотнен, что обеспечивает сток воды в случае выпадения атмосферных осадков.

4.4 Скреперные работы

4.4.1 Скреперы применяют при выполнении следующих видов земляных работ:

— разработка грунта в выемке с перемещением его в насыпь;

— разработка грунта в резервах и карьерах с перемещением его в насыпь.

4.4.2 Скреперы рекомендуется применять при возведении из боковых резервов насыпей высотой до 2,5 — 3 м. При этом рационально нижние слои на высоту от 1 до 1,5 м возводить бульдозерами.

4.4.3 Скреперы рекомендуется применять при следующей дальности перемещения грунта: для прицепных скреперов — до 300 м, для самоходных скреперов — до 3000 — 4000 м.

Типы применяемых скреперов должны соответствовать заданным темпам и объемам земляных работ.

4.4.4 При разработке выемки и продольном перемещении грунта в насыпь движение скреперов организуют по эллиптической схеме, обеспечивая их развороты без съезда с насыпи. В целях предварительного уплотнения грунта проходы скреперов следует распределять равномерно по ширине насыпи. Если грунт из выемки используют для возведения двух насыпей, расположенных по обеим ее сторонам, целесообразно организовать движение скреперов по сквозной схеме с разгрузкой грунта, поочередно: то в одну, то в другую насыпь с разворотами на них (рисунок 5).

а ) из выемки в насыпь; б) из выемки в две насыпи

4.4.5 В зависимости от высоты, ширины и протяженности насыпи назначают рациональные расстояния между въездами на насыпь из резерва и съездами с нее. Чем выше насыпь и глубже резерв, тем больше объемы работ по устройству въездов и съездов и тем большими должны быть расстояния между ними. Расстояния между въездами на насыпь и съездами с нее при невысоких насыпях с разностью отметок дна резерва и верха насыпи до 1,5 — 2 м принимают равными от 50 до 80 м, а при более высоких насыпях с разностью отметок до 3 — 4 м их увеличивают до 100 — 120 м. По отношению к оси насыпи въезды и съезды располагают под углом таким образом, чтобы их крутизна не превышала для прицепных скреперов от 18 % до 20 %, а поперечный уклон от 8 % до 10 %. При разности отметок насыпи и резерва до 1,0 — 1,5 м и пологих откосах (1:3; 1:4) насыпи, въезды и съезды можно не устраивать. Организацию движения скреперов следует вести так, чтобы при движении в груженом направлении было минимальное количество поворотов.

При разработке грунта из двусторонних боковых резервов работу скреперов рекомендуется вести по спиральной схеме с поперечной разгрузкой грунта в насыпи, что позволяет на протяжении одного кругового прохода осуществлять два зарезания и две разгрузки грунта. Работа по спиральной схеме возможна при разности отметок насыпи и резерва от 1 до 1,5 м, когда не требуется устройство въездов на земляное полотно. При отсыпке верхней часты насыпи с более высокой разностью отметок, когда необходимо устройство въездов и съездов, работу продолжают по обычной эллиптической схеме (рисунок 6).

а ) по «эллипсу»; б) по «спирали»

4.4.6 Работу скреперов при соответствующих объемах земляных работ целесообразно выполнять колоннами в шесть-восемь и более машин, что обеспечивает лучшие условия работы скреперов, более полное использование сопутствующих машин (рыхлителей, катков и др.).

При работе прицепных скреперов на песках или на плотных и тяжелых грунтах и самоходных скреперов во всех случаях скреперные колонны следует обеспечивать тракторами или бульдозерами-толкачами соответствующей мощности, способствующими работе скреперов при зарезании грунта (таблица 1).

Дальность транспортировки грунта, м

Количество скреперов при вместимости ковша скрепера, м 3

Плотные грунты перед разработкой скреперами следует разрыхлять на толщину срезаемой стружки. Для рыхления глинистых грунтов используют рыхлитель с пятью стойками, для рыхления суглинистых грунтов — с тремя.

В сыпучих песках барханного типа, на заболоченных участках, в сильно увлажненных грунтах, грунтах с наличием валунов, пней и корней, а также в затвердевших трудно разрабатываемых грунтах применять скреперы не рекомендуется.

4.4.7 Зарезание грунта и заполнение ковша скрепера должно производиться при прямолинейном движении тягача и скрепера. Для облегчения набора грунта в ковш скрепера, сокращения времени набора и достижения наибольшего заполнения ковша следует резание грунта производить при движении машины на первой передаче, по возможности под уклон; в глинистых грунтах — применять ребристо-шахматную схему, а в сухих песчаных грунтах — гребенчатую схему зарезания грунта; регулировать положение заслонки во время резания грунта.

Резание грунта следует производить с максимально возможной толщиной стружки.

4.4.8 Отсыпка слоя грунта производится способом «от себя», чтобы использовать проезд груженого скрепера для уплотнения ранее уложенных участков. В начале разгрузки ковш должен быть опущен до просвета, равного толщине отсыпаемого слоя, а заслонка поднимается до отказа. Не допускается разгрузка грунта кучами. При движении скрепера с одновременным разравниванием слоя создаются лучшие условия для уплотнения грунта и движения скреперов с повышенными скоростями.

Песчаные грунты следует выгружать слоями от 10 до 15 см, а глинистые грунты — слоями от 20 до 25 см.

По окончании выгрузки при движении скрепера в пределах отсыпаемой насыпи ковш с закрытой заслонкой следует оставлять на уровне выгрузки с целью выравнивания отдельных неровностей отсыпки, при съезде с насыпи — поднимать на 0,4 — 0,5 м, чтобы обеспечить проход скрепера через возможные препятствия на пути.

4.5 Экскаваторные работы

4.5.1 При возведении земляного полотна экскаваторы применяют при:

— разработке сосредоточенных резервов и карьеров с высотой забоя более 2 м;

— разработке выемок глубиной более 2 м, а также всех резервов и выемок, в том числе боковых резервов, если грунт в них не обеспечивает проходимость землеройно-транспортных машин;

— разработке котлованов, траншей для труб, дренажей, водоотводных каналов и других сооружений.

При необходимости перемещения грунта за пределами радиуса действия экскаватора применяются автосамосвалы или специальные землевозы.

4.5.2 Грунты, имеющие влажность выше допустимой, по условиям уплотнения могут укладываться экскаватором в промежуточный штабель для последующего просушивания. Для разработки резервов несвязных и обломочных грунтов и их последующей погрузки рационально вместо экскаватора применять бульдозер с тракторным или колесным погрузчиком.

4.5.3 Разработку грунта одноковшовыми экскаваторами (типа «прямая» и «обратная лопата») производят забоями. Направление разработки, количество и параметры забоев по ширине выемки или другого источника получения грунта для устройства насыпи устанавливают в соответствии с геометрическими размерами выемки или рабочей зоны источника с оптимальными условиями работы экскаваторов (рисунок 7 и 8).

Параметры забоев должны обеспечивать возможность работы ковшом экскаватора принятого типа с наименьшими затратами времени на выполнение рабочего цикла экскавации, состоящего из зарезания и наполнения ковша грунтом, поворота к месту загрузки автотранспорта и обратного поворота ковша к забою.

1 — экскаватор; 2 — автомобиль-самосвал; 3 — бульдозер; 4 — кулачковый каток;
5 — каток на пневмошинах; 6 — вешка

R — максимальный радиус выгрузки; r — наибольший радиус резания;
Н — наибольшая высота выгрузки; В — ширина забоя; b — наименьший радиус выгрузки

Для обеспечения указанного требования принимают:

— ширину забоев с таким расчетом, чтобы экскаватор мог работать при средней величине угла поворота не более 70°;

— глубину (высоту) забоев — не меньше длины стружки грунтов, необходимой для заполнения ковша с «шапкой» за один прием черпания;

— длину забоев — с учетом возможно меньшего количества вводов и выводов экскаватора в забой и из забоя, сопряженных с потерями производительности машины.

При разработке глинистых грунтов должен быть постоянно обеспечен отвод из забоя и от подъездных путей поверхностных и грунтовых вод.

4.5.4 Разработку выемки экскаватором с оборудованием «прямая лопата» начинают с отрывки пионерной траншей до отметки, позволяющей обеспечить нормальный набор грунта экскаватором. Разработку пионерной траншеи целесообразно осуществлять с применением бульдозеров. Бульдозером также планируют пути подъезда транспортных средств к экскаватору. Должен быть предусмотрен отвод из пионерной траншеи поверхностных и грунтовых вод.

4.5.5 При разработке выемок в глинистых грунтах при мощности забоя, которая соответствует наибольшей высоте резания, возможно образование нависающих козырьков, которые необходимо немедленно обрушать, принимая все меры, обеспечивающие безопасность выполнения этой операции.

При разработке грунта экскаваторами грунт следует вырезать максимально толстой стружкой, не допуская при этом перегрузки и снижения оборотов двигателя экскаватора. Резание грунта ковшом стружками наибольшей толщины обеспечивается:

— наиболее выгодным наклоном ковша относительно продольной оси рукояти применительно к разрабатываемому грунту и высоте забоя;

— передвижением экскаватора за 1 раз по мере выработки забоя на величину не более 0,4 хода рукояти и работой при вылете ее, не превышающим 2/3 полной величины.

Срезку грунта в уровне подошвы гусениц или колес экскаватора следует вести так, чтобы для передвижения машины не требовалось дополнительного выравнивания площадки.

4.5.6 Во многих случаях, особенно при несвязных или малосвязных грунтах, более эффективной в сравнении с разработкой экскаватором является технология разработки и окучивания грунта в выемках и резервах бульдозером с последующей погрузкой его в транспортные средства колесными или гусеничными одноковшовыми погрузчиками. Целесообразно совместное применение на таких работах бульдозеров мощностью 100 кВт (150 л.с.) и более, погрузчиков с большой вместимостью ковша и большегрузных саморазгружающихся транспортных средств.

4.6 Уплотнение грунтов

4.6.1 Для обеспечения эффективного уплотнения земляное полотно следует сооружать послойно с формированием, выравниванием и уплотнением каждого технологического слоя. В целях обеспечения однородной плотности тела насыпи в принятом слое грунт следует распределять равномерной толщиной по всей ширине насыпи с приданием поверхности каждого слоя поперечного уклона от 20 ‰ до 40 ‰ от оси к бровкам, после чего выполняют его уплотнение. При ширине отсыпаемого слоя более 30 м уплотнение необходимо осуществлять с выделением отдельных продольных захваток и поочередным выполнением операций по уплотнению на каждой из них. Для уплотнения грунта земляного полотна следует применять комплекс уплотняющих средств (катки статического и вибрационного действия с пневматическим, гладким или кулачковым вальцем, самоходные и прицепные). Выбор рациональной технологии уплотнения, ее параметров (толщина слоя, количество проходов по одному следу, масса и тип катка) следует устанавливать пробным уплотнением (приложение В).

4.6.2 Возведение насыпей без уплотнения грунтов специальными уплотняющими средствами допускается: на болотах (ниже поверхности болота); при прохождении водоемов (отсыпка грунта в воду); при сооружении способом гидронамыва. В перечисленных случаях проектом должны быть предусмотрены мероприятия, обеспечивающие достижение требуемой плотности и стабильности насыпного грунта другими технологическими приемами и уплотняющей техникой.

4.6.3 Уплотнение производят продольными по отношению к оси захватки проходами, начиная от краев к середине. При этом след от предыдущего прохода катка должен перекрываться при последующем проходе не менее чем на 0,2 — 0,3 м.

4.6.4 Скорость движения катков в начале уплотнения устанавливают в зависимости от насыпной плотности грунта и доводят к завершению уплотнения до максимальной рабочей скорости.

При уплотнении необходимо следить за тем, чтобы исключить пропуски (места, не перекрытые проходами катка). Повторные проходы уплотняющей машины по одному и тому же следу не рекомендуется выполнять до тех пор, пока вся ширина уплотняемой поверхности не будет перекрыта следами предыдущего прохода катка. Участки смежных соседних захваток при уплотнении должны перекрываться на длине не менее чем 5 м. Границы захваток в продольном направлении целесообразно отмечать вешками, устанавливаемыми сбоку от уплотняемой поверхности.

4.6.5 Уплотнение, как правило, выполняют немедленно после отсыпки, формирования и выравнивания слоя. Выполнение операций по уплотнению грунта допускается смещать во времени, если по условиям производства работ (например, стесненность фронта) или погодно-климатическим условиям (наличие мерзлых включений, быстрое смерзание грунта в зимний период) укатку невозможно выполнить сразу после отсыпки грунтового слоя.

Толщина отсыпаемых слоев, длина фронта отсыпки и количество проходов (ударов) уплотняющего средства должны определяться в зависимости от типа грунта, сезона строительства, типа и массы применяемых уплотняющих средств и в каждом конкретном случае уточняться по результатам пробного уплотнения.

4.6.6 Пробное уплотнение в процессе строительства выполняется для каждого типа уплотняющего средства и типа используемого грунта из расчета одного уплотнения на каждые 50 тыс. м 3 укладываемого грунта, но не реже одного раза в строительный сезон с составлением акта пробного уплотнения.

4.6.7 Плотность грунта земляного полотна и грунтового основания оценивается коэффициентом уплотнения Кy который представляет собой отношение фактической плотности сухого грунта (объемного веса скелета) ρd ( ГОСТ 5180 ) к максимальной стандартной плотности pdmax ( ГОСТ 22733 ), устанавливаемой на основе испытания грунта в лабораторных условиях.

В процессе уплотнения плотность грунта (коэффициент уплотнения) необходимо контролировать в каждом технологическом слое в местах, предусмотренных СНиП 3.06.03 .

4.6.8 Уплотнение грунтов в слоях насыпи следует осуществлять только при влажности грунта согласно СНиП 2.05.02 приложение 2, таблица 11.

4.6.9 Пески, легкие супесчаные и суглинистые грунты увлажняют в отсыпанном слое незадолго или непосредственно перед уплотнением равномерным разливом необходимого количества воды. Глинистые грунты, в которых перераспределение влаги идет медленнее, увлажняют заблаговременно в несколько приемов. Тяжелые глинистые грунты лучше увлажнять в местах их разработки.

Поверхность слоя глинистого грунта предварительно взрыхляют на глубину от 0,25 до 0,30 м, а затем доувлажняют до оптимальной или допустимой влажности и не менее двух раз перемешивают автогрейдером или сельскохозяйственным плугом. Для увлажнения следует применять поливомоечные машины с поднятыми соплами, разливая воду в несколько приемов при удельном расходе более 10 л/м. После каждого раза должно производиться тщательное перемешивание грунта с последующей обязательной планировкой площади рабочей захватки, что должно быть оговорено в проекте.

4.6.10 При использовании грунтов, влажность которых превышает допустимую (грунты повышенной влажности), необходимо проводить мероприятия, направленные на ее снижение для достижения требуемых значений степени уплотнения ( СНиП 2.05.02 приложение 2 таблица 12) и обеспечения стабильности насыпи в процессе эксплуатации. Такие мероприятия включают: предварительное осушение грунтов на месте их получения (или в грунтовом основании) естественным путем; обработку их активными добавками (негашеной известью, золами уноса сухого удаления, низкомарочными цементами и т.д.); введение грунтов определенного зернового состава с влажностью меньше оптимальной, например, песок, супесь легкая, золошлак и т.д.

4.6.11 Уплотнение неразмягчаемых крупнообломочных грунтов каркасной структуры ( ГОСТ 25100 ) достигается, как правило, при естественной влажности с использованием вибрационных гладковальцевых катков, виброударных и трамбующих машин.

Влажность уплотняемого крупнообломочного грунта с глинистым заполнителем при содержании последнего в количестве 30 % и более должна соответствовать допустимой влажности глинистого грунта заполнителя ( СНиП 2.05.02 приложение 2 таблица 12).

Влажность крупнообломочного грунта, содержащего глинистый заполнитель в количестве менее 30 %, должна соответствовать допустимой влажности, установленной при требуемом коэффициенте уплотнения для супесей легких и пылеватых.

Крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем и пески наиболее эффективно уплотняются при динамическом воздействии (виброкатки с гладким вальцем, виброплиты, виброударные и ударные машины). Грунты глинистые, в том числе пылеватые, рекомендуется уплотнять при динамическом нагружении (кулачковые вибрационные катки, трамбующие машины).

Пески, в том числе однородные, следует уплотнять гладковальцевыми вибрационными катками и виброплитами.

4.6.12 Для обеспечения благоприятных условий уплотнения грунта насыпи в краевых частях, прилегающих к откосу, ширина отсыпки может быть назначена больше проектного поперечного очертания насыпи на 0,3 — 0,5 м с каждой стороны. Перед началом работ по отделке и укреплению откосов излишний грунт снимают и используют для досыпки обочин, устройства съездов, для отсыпки других участков и т.д.

Насыпь не уширяют при отсыпке из крупнообломочных грунтов и песков, а также при сооружении высоких насыпей, где уплотнение откосов предусмотрено в качестве отдельной операции, или насыпей с откосами крутизной 1:2 и более пологих.

Особое внимание должно быть уделено уплотнению грунта на съездах и въездах на дорогу (на длине от 15 до 20 м по обе стороны) и на концевых участках, в местах их примыкания к участкам, отсыпанным при сосредоточенных работах.

4.6.13 Для работ сосредоточенного характера кроме катков используют трамбующие плиты и виброплиты, в стесненных условиях — ручные вибротрамбовки, виброплиты и специальные катки.

4.6.14 Уплотнение грунта в стесненных условиях при засыпке водопропускных труб, опор и в конусах мостов и путепроводов, а также краевых частей насыпей и откосов земляного полотна следует производить, применяя специальные уплотняющие средства вибрационного и виброударного действия.

Для уплотнения грунтов при ограниченном фронте работ (уплотнение грунта в траншеях, вблизи стен и опор, а также других стесненных условиях) применяют малогабаритные виброкатки, самопередвигающиеся и навесные виброплиты и вибротрамбовки.

4.6.15 Для уплотнения при помощи катков рекомендуется применять машины, приведенные в приложении Б настоящего стандарта.

При уплотнении кулачковыми вибрационными катками возникает разуплотнение поверхностного слоя, поэтому на завершающем этапе целесообразно дополнительное применение катков с гладкими вальцами.

4.6.16 Вибрационные машины применяют для уплотнения крупнообломочных, гравийно-песчаных, супесчаных и некоторых разновидностей глинистых грунтов, а также песков. Пески эффективно уплотняются только вибрационными средствами. Виброкатки, работающие с некоторым отрывом от укатываемой поверхности, т.е. в виброударном режиме, способны уплотнять тяжелые глинистые грунты твердой консистенции.

Характер и интенсивность виброударного воздействия катка, а соответственно и его уплотняющая способность (достигаемая плотность и толщина прорабатываемого слоя), зависят от параметров колебаний вальца (амплитуды, частоты), общей массы виброкатка и массы вибрирующего вальца, массы пригруза (рама, балласт). При амплитуде колебаний от 1,2 до 1,5 мм, частоте в пределах от 20 до 35 Гц и том соотношении масс, которое имеют виброкатки, толщина уплотняемого слоя грунта прямо пропорциональна общей массе прицепного виброкатка или массе вибровальцевого модуля (масса вальца вместе с рамой) у самоходного шарнирно-сочлененного катка.

4.6.17 На степень уплотнения и толщину прорабатываемого виброкатком слоя грунта большое влияние оказывает режим процесса, т.е. рабочая скорость и количество проходов по одному следу.

При частотах колебаний вальца от 20 до 35 Гц скорость движения виброкатка не должна превышать 2,0 — 2,5 км/ч. В таком режиме работы за 4 — 8 проходов по одному следу каток при наибольшей толщине уплотняемого слоя обеспечивает высокую плотность грунта.

При более высоких скоростях (от 4 до 5 км/ч) требуется увеличение количества проходов до 1,5 раз. При этом несколько снижается толщина прорабатываемого слоя, а достигаемая относительная плотность грунта (Ку) составляет не более 0,95.

4.6.18 Ориентировочные значения наибольшей толщины слоев грунта, эффективно уплотняемых гладковальцевыми виброкатками на скорости от 2,0 до 2,5 км/ч и рекомендуемое количество проходов представлены в таблице 2. Приведенные значения подлежат уточнению путем пробного уплотнения (приложение В).

Таблица 2 — Ориентировочные толщины оптимальных слоев уплотнения грунтов катками

Разновидность грунта, его состояние

Степень нормативного уплотнения

Оптимальная толщина уплотняемого слоя, см, виброкатком общим весом (прицепная модель) или весом вибровальцового модуля шарнирно-сочлененного образца, т

Источник: ohranatruda.ru