Нужен полный текст и статус документов ГОСТ, СНИП, СП?
Попробуйте профессиональную справочную систему
«Техэксперт: Базовые нормативные документы» бесплатно
РУКОВОДСТВО
ПО СООРУЖЕНИЮ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
Руководство разработано в развитие СНиП III-40-78 “Автомобильные дороги. Правила производства и приемки работ”. Содержит данные о методах сооружения земляного полотна в равнинной и пересеченной местности и в сложных инженерно-геологических условиях, особенностях выполнения работ в зимнее время. Описаны методы возведения земляного полотна с применением современных землеройно-транспортных машин, методы уплотнения грунтов, способы контроля качества работ, порядок сдачи-приемки земляного полотна.
Одобрено Главным техническим управлением Минтрансстроя 17.01.1980
ПРЕДИСЛОВИЕ
Руководство по сооружению земляного полотна автомобильных дорог составлено в развитие главы СНиП III-40-78 «Автомобильные дороги. Правила производства и приемки работ» с учетом соответствующих требований других глав СНиПов, а также ГОСТов, относящихся к производству и приемке работ при строительстве автомобильных дорог.
Технология усиления основной площадки земляного полотна
При составлении руководства существенно дополнены и уточнены положения «Инструкции по сооружению земляного полотна автомобильных дорог» (ВСН 97-63) на основе вышедших в последующий период ГОСТов, инструкций, ведомственных нормативных документов и рекомендаций. Руководство заменяет следующие ведомственные документы:
ВСН 134-66 «Указания по технологии возведения насыпей железных и автомобильных дорог на болотах и устройству построечных дорог» (в части автомобильных дорог);
ВСН 55-69 «Инструкция по определению требуемой плотности и контролю за уплотнением земляного полотна автомобильных дорог»;
ВСН 166-70 «Технические указания по возведению земляного полотна автомобильных дорог из переувлажненных грунтов».
Руководство содержит рекомендации по производству и приемке работ, выполнение которых обеспечивает соблюдение соответствующих требований СНиПа. В Руководстве наиболее полно показано устройство типовых конструкций земляного полотна в обычных условиях. При осуществлении индивидуальных конструктивно-технологических решений в особых условиях рекомендуется в дополнение к Руководству использовать методические указания и методические рекомендации по соответствующим вопросам, выпущенные Союздорнии в последнем десятилетии.
Руководство составили: д-р техн. наук И.Е.Евгеньев, кандидаты техн. наук Б.С.Марышев, Ю.Л.Мотылев, М.И.Вейцман, Л.Б.Каменецкая, Э.К.Кузахметова, Е.Ф.Левицкий, М.А.Либерман, А.Г.Полуновский, И.П.Акишин, инженеры А.П.Аксенов, Б.Н.Гришаков, Р.Е.Чепланова, Ю.М.Львович, А.К.Мирошкин (Союздорнии), д-р техн. наук Н.Я.Хархута, кандидаты наук Ю.В.Васильев, М.П.Костельов, В.М.Иевлев, Ю.Я.Андрейченко (Ленинградский филиал Союздорнии); канд. техн. наук Ю.В.Бутлицкий, инж. О.А.Сяпич (Среднеазиатский филиал Союздорнии); канд. техн. наук А.М.Каменев, инженеры Р.Г.Абулханов, А.Г.Селиверстов (Казахский филиал Союздорнии); инж. Е.В.Калечиц (Союздорпроект); кандидаты техн. наук В.А.Семенов (Владимирский политехнический институт) и В.Н.Яромко (Белдорнии).
Нижнее строение пути. Земляное полотно и его поперечные профили. Водоотводные устройства
Общее редактирование выполнено И.Е.Евгеньевым.
Грунты. Метод лабораторного определения влажности. Взамен ГОСТ 5179-64 и ГОСТ 5180-64
Грунты. Метод лабораторного определения удельного веса. Взамен ГОСТ 5181-64
Грунты. Метод лабораторного определения объемного веса. Взамен ГОСТ 5182-64
Грунты. Метод лабораторного определения границы раскатывания и границы текучести. Взамен ГОСТ 5183-64 и ГОСТ 5189-64
Торф. Метод определения степени разложения
Торф. Метод приготовления аналитических проб. Взамен ГОСТ 11303-65
Торф. Метод определения зольности. Взамен ГОСТ 278-54
Грунты. Отбор, упаковка, транспортирование и хранение образцов. Взамен ГОСТ 12071-66
Грунты. Методы лабораторного определения сопротивляемости срезу. Взамен ГОСТ 12248-66
Грунты. Метод полевого испытания статистическими нагрузками
Грунты. Методы лабораторного определения зернового (гранулометрического) состава
Грунты. Метод лабораторного определения предела прочности (временного сопротивления) при одноосном сжатии
Грунты. Метод лабораторного определения коэффициентов оттаивания и сжимаемости при оттаивании мерзлых грунтов
Грунты. Метод лабораторного определения коэффициентов сжимаемости пластично-мерзлых грунтов
Грунты. Метод полевого испытания динамическим зондированием.
Грунты. Метод полевого испытания статическим зондированием
Грунты. Метод полевого определения модуля деформации прессиометрами
Грунты. Метод статистической обработки результатов определений характеристик
Грунты. Подготовка к лабораторным испытаниям образцов мерзлых грунтов
Грунты. Метод лабораторного испытания мерзлых грунтов шариковым штампом
Грунты. Метод полевого испытания вращательным срезом
Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности
Грунты. Методы радиоизотопного определения объемного веса
Грунты. Метод лабораторного определения характеристик просадочности
Грунты. Методы полевых испытаний мерзлых грунтов
Грунты. Методы полевых испытаний проницаемости
Грунты. Метод лабораторного определения сжимаемости
Грунты. Методы лабораторного определения характеристик набухания и усадки
1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ОРГАНИЗАЦИИ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ
1.1. Организация работ по возведению земляного полотна и связанных с ним сооружений на основе разработки и осуществления комплекса мероприятий, определяющих количество необходимых трудовых и материально-технических ресурсов, а также порядок использования и систему управления ими в процессе строительства должна обеспечивать минимальную стоимость работ, их выполнение в установленные сроки с высоким качеством, гарантирующим надежность и устойчивость земляного полотна при эксплуатации дороги. При организации работ по возведению земляного полотна следует руководствоваться главой СНиП III-1-76 «Организация строительного производства».
1.2. Рациональная организация земляных работ должна предусматривать:
поточный метод, обеспечивающий строгую последовательность выполнения отдельных видов работ, непрерывную готовность участков земляного полотна для устройства дорожной одежды и непрерывное использование трудовых и материально-технических ресурсов;
прогрессивную технологию, основанную на целесообразном для конкретных условий распределении земляных масс и передовых способах выполнения отдельных видов земляных работ;
комплексную механизацию с применением выбранных на основе технико-экономического сравнения рациональных комплектов машин и отдельных средств механизации, обеспечивающую максимальное снижение затрат ручного труда и наилучшее использование машин и механизмов.
1.3. Земляные работы являются важной частью единого технологического комплекса работ по сооружению автомобильной дороги.
Работы по сооружению земляного полотна должны осуществляться на основе разработанных и утвержденных проектов организации строительства и производства работ, состав и порядок разработки которых определяется «Инструкцией по составлению и разработке проектов организации строительства и проектов производства работ» (СН 47-74).
1.4. Проект организации строительства (ПОС) составляет проектная организация, согласовывая основные положения со строительной организацией — генеральным подрядчиком. Соответствующие разделы ПОС должны быть также согласованы с субподрядными организациями, ведущими сооружение земляного полотна или выполняющими отдельные виды земляных работ.
ПОС разрабатывается с целью установления принципиальных решений по организации строительства как дороги в целом, так и основных работ и является основанием для составления смет, планирования капитальных вложений и объемов работ, своевременного проведения подготовительных работ и развития дорожно-строительных организаций.
ПОС разрабатывают для всего объема работ, предусмотренного при строительстве дороги в целом или ее участка, выделенного в отдельный титул и на весь период строительства. Если строительство продолжается более года, намечают объемы работ, выполняемые в течение каждого года.
ПОС определяет: сроки возведения земляного полотна в целом по всему объекту и по отдельным участкам; рациональное распределение земляных масс с указанием источников получения грунтов и мест его отсыпки в земляное полотно; выделение участков сосредоточенных* и линейных работ; объемы и сметную стоимость земляных работ; методы производства и средства механизации разработки, перемещения, отсыпки и уплотнения грунтов, выполнения укрепительных работ и обеспечения водоотвода; потребность в основных материально-технических ресурсах, источники и порядок их получения; количество рабочих и инженеров — технических работников; расстановку, взаимодействие, порядок перемещения и использования в процессе строительства трудовых и материально-технических ресурсов; меры по охране окружающей среды, включая рекультивацию плодородного слоя, предотвращение загрязнения водоемов, запыленности и загазованности воздуха и т.д. организацию связи и диспетчерского управления.
* К сосредоточенным работам относятся работы по строительству земляного полотна на отдельных участках с объемом земляных работ на 1 км, превышающим средний объем земляных работ на дороге в 3 и более раз, или резко отличающихся повышенной сложностью производства и трудоемкостью от работ на смежных участках (переходы через болота, оползневые склоны, слабые грунты и др.).
1.5. Проект производства работ (ППР) разрабатывает дорожно-строительная организация на каждый год строительства. Для наиболее сложных участков сосредоточенных работ возможна разработка отдельных ППР.
ППР уточняет и детализирует решения, принятые в ПОС. Положения утвержденного ПОС можно изменять только в том случае, если это ведет к снижению стоимости работ, сокращению сроков строительства, повышению производительности труда и улучшению качества земляного полотна. Изменения необходимо согласовать с проектной организацией, разработавшей ПОС и организацией, его утвердившей.
1.6. При составлении ППР особое внимание должно быть уделено:
уточнению распределения земляных масс на основе возможного изменения условий отвода земель;
уточнению методов работ, выбора средств механизации и комплектования отрядов и подразделений с учетом количества и структуры парка машин и механизмов, имеющегося в строительной организации;
детальному расчету потребности трудовых и материально-технических ресурсов;
разработке детальных календарных планов использования машин и механизмов;
привязке типовых технологических карт и разработке новых на сложные виды работ и на работы, выполняемые по новым методам или новыми машинами;
составлению схем операционного контроля качества;
разработке мероприятий по круглогодичному ведению земляных работ;
разработке мероприятий по защите среды, охране труда.
1.7. При составлении ППР следует широко использовать типовые технологические схемы и карты по возведению земляного полотна, разработанные научно-исследовательскими институтами, организациями и нормативно-исследовательскими станциями путем привязки их к местным условиям.
Принципы организации работ
1.8. Работы по сооружению земляного полотна, как правило, должны выполняться специализированными механизированными колоннами, а также специализированными подразделениями дорожно-строительных организаций (прорабские участки, отряды, бригады). При скоростном строительстве автомобильных дорог земляные работы должны, как правило, выполняться механизированными колоннами.
Подразделения оснащают средствами механизации, по количеству и составу обеспечивающими выполнение работ в заданные сроки, средствами и оборудованием для ремонта и обслуживания машин, передвижными жилыми и бытовыми помещениями, лабораториями.
1.9. До начала земляных работ должен быть выполнен весь комплекс подготовительных работ, предусмотренный ПОС и ППР.
1.10. При организации работ следует выделять участки линейных и сосредоточенных работ, сооружение которых целесообразно вести способами гидромеханизации, а также зимой.
1.11. Количество, направление и скорость действия потоков линейных и сосредоточенных земляных работ следует выбирать на основе заданных объемов и сроков возведения земляного полотна с учетом их взаимодействия с потоками по остальным конструктивным элементам автомобильной дороги.
1.12. Темпы выполнения сосредоточенных земляных работ должны обеспечивать их окончание до подхода отряда линейных земляных работ.
1.13. Разрывы в возводимом земляном полотне могут быть допущены только на участках расположения крупных (титульных) искусственных сооружений и на участках с особыми условиями, где проектом предусмотрено выполнение земляных работ в определенные периоды года или наличие технологических перерывов (глубокие болота, заболоченные места, оползневые участки и т.д.).
1.14. Земляное полотно следует возводить с заделом, величина которого должна обеспечивать непрерывное и равномерное устройство дорожных оснований и покрытий. Степень готовности земляного полотна следует определять в зависимости от годовых объемов устройства покрытий:
Источник: docs.cntd.ru
Технология работ по сооружению земляного полотна
Строительство земляного полотна включает следующие технологические процессы: разбивку земляного полотна; строительство временных дорог; расчистку территории в пределах дорожной полосы; снятие растительного грунта и укладку его в штабели; строительство дренажных и водоотводных канав; разработку грунта в выемках и карьерах; перемещение грунта в насыпь или отвал; послойное разравнивание грунта в насыпи, уплотнение грунта; планировку поверхности земляного полотна; перемещение и разравнивание растительного грунта на поверхности откосов; укрепление откосов земляного полотна.
Для выполнения указанных технологических процессов используют специальные дорожно-строительные машины, предназначаемые для земляных работ. В их число входят: автогрейдеры, бульдозеры, экскаваторы, скреперы, одноковшовые погрузчики, катки, трамбующие машины, планировщики откосов, кусторезы, корчеватели, канавокопатели. Для транспортирования грунта на значительные расстояния применяют автомобили-самосвалы.
В зависимости от рельефа местности изменяется конструкция земляного полотна, насыпи чередуются с выемками, изменяется направление и поперечная крутизна косогорных участков, постоянно изменяется высота насыпей и глубина выемок. В связи с этим изменяются объемы работ и трудоемкости отдельных технологических процессов. Все это определяет различия в выполнении отдельных технологических процессов или технологии в целом. Совокупность технологических процессов по строительству земляного полотна разделяют на следующие три группы: подготовительные работы, основные работы и отделочные работы.
Подготовительные работы — восстановление трассы, отвод и закрепление земель в постоянное пользование, расчистка полосы отвода, разбивка земляных сооружений, устройство водоотводных канав и дренажей.
Основные работы — разработка выемок и отсыпка насыпей. В состав этих работ входят такие технологические процессы, как рыхление и планировка грунта, уплотнение основания насыпей, разработка и транспортирование грунта в места отсыпки насыпей и отвалов, послойное разравнивание и уплотнение грунта в насыпи.
Отделочные работы — планировка поверхности земляного полотна, укрепление откосов насыпей и выемок, восстановление растительного слоя на территориях, отведенных во временное пользование.
Для всех технологических процессов следует разработать или подобрать типовые технологические карты, в которых предусматривают машины соответствующей производительности для каждой операции и указывают схемы перемещения машин в процессе работы. Количество машин должно обеспечивать заданный темп работ при минимальных расходах на их выполнение.
При выборе типов и марок машин необходимо учитывать следующие условия: вид работ и технологического процесса; тип, разновидность и состояние грунта; дальность его транспортирования; сроки выполнения работ, требуемый темп работы и рельеф местности.
Выбор машин для различных условий и технологических процессов производят на основании сравнения возможных вариантов по технико-экономическим показателям. Ориентировочный выбор машин можно выполнить с помощью табл. 2.11.
| Виды работ и условия их выполнения | Расстояние транспортирования грунта, м | Рекомендуемые машины | Рекомендуемые типоразмеры машин, mc при годовом объеме земляных работ на объекте, тыс. м 3 | ||||||
| Разработка мелких выемок с перемещением грунта в насыпь | До 50 | Бульдозеры на гусеничных тракторах | 3-10 | 3-10 | 5-10 | 5-10 | 5-10 | 10-25 | 10-25 |
| До 50 | Бульдозеры на колесных тракторах | 3-5 | 3-5 | 5-10 | 5-16 | 5-15 | 5-15 | 5-15 | |
| 100-50 | Скреперы с ковшом объемом, м 3 | До 5 | До 8 | 7-8 | 7-8 | 15-25 | 15-25 | 15-25 | |
| Разработка выемок и грунтовых карьеров с перемещением грунта в насыпь | 500-3000 | Скреперы с ковшом объемом, м 3 | 9-15 | 9-25 | 15-25 | 15-25 | 15-25 | ||
| 500 и более | Экскаваторы с ковшом емкостью, м 3 | 0,3 | 0,3-0,5 | 0,3-0,65 | 0,5-1,25 | 0,65-1,6 | 0,65-1,6 | 0,65-1,6 | |
| 500 и более | Автомобили-самосвалы грузоподъемностью, т | 3,5-5 | 3,5-5 | 3,5-7 | 3,5-7 | 5-12 | 5-12 | 5-12 | |
| 500 и более | Самоходные фронтальные погрузчики грузоподъемностью, т | — | — | 0,8-1,5 | 2-4 | 2-4 | 2-4 | 9-4 | |
| 500 и более | Автомобили-самосвалы грузоподъемностью, т | — | — | 5-7 | 10-12 | 10-12 | 12-25 | 12-25 | |
| Самоходные фронтальные погрузчики грузоподъемностью, т | — | — | 3-7 | 5-7 | 5-12 | 5-12 | 5-12 | ||
| Автомобили-самосвалы грузоподъемностью, т | — | — | 12-25 | 12-25 | Более 25 | Более 25 | Более 25 | ||
| Насыпи на подходах к мостам и дамбам на поймах рек | До 2000 | Гидромеханизация | — | — | — | + | + | + | + |
| Возведение насыпей из боковых резервов | До 15 | Автогрейдер мощностью, кВт | 90-110 | 90-110 | — | — | — | — | — |
| Бульдозеры на гусеничных тракторах | 3-10 | 3-10 | 5-10 | 10-15 | 10-15 | 10-25 | 10-25 | ||
| Бульдозеры на колесных тракторах | 3-5 | 3-5 | 5-10 | 5-15 | 5-1 | 5-15 | 5-15 | ||
| Скреперы с ковшом объемом, м 3 | До 5 | До 8 | 7-8 | 7-8 | 15-25 | 15-25 | 15-25 |
Для основных работ по разработке и транспортированию грунта рекомендуют применять бульдозеры при дальности перемещения грунта до 100 м; скреперы при благоприятных грунтовых условиях и дальности транспортирования более 100 м; экскаваторы для разработки любых грунтов, кроме скальных. Транспортные средства выбирают в зависимости от расстояния перевозки и состояния временных дорог для транспортирования грунта. При разработке очень прочных грунтов их рыхлят взрывным способом. Наряду с экскаваторами применяют самоходные фронтальные погрузчики. Они особенно эффективны при легких грунтах, при плотных грунтах требуется предварительное рыхление и в дополнение к ним необходимы рыхлители или бульдозеры.
Оптимальный вариант при выборе машин устанавливают путем сравнения различных конкурирующих вариантов по основным технико-экономическим показателям: стоимости работ; затратам энергии; выработке на одного рабочего. Расчеты по определению оптимального варианта целесообразно выполнять с помощью ЭВМ, тогда можно рассмотреть не только варианты применения того или иного вида машин, но и варианты применения различных моделей машин, сочетания основных и вспомогательных машин. Для решения этих задач составляют технологические карты. Часто эти вопросы решают с помощью расчетов, учитывающих средние условия в целом для всей дороги или участка большого протяжения.
При этом определяют общие объемы по видам основных машин (объемы бульдозерных работ, скреперных, экскаваторных и др.), рассчитывают составы отрядов и производят сравнение вариантов по так называемым приведенным затратам.
2.4. Основные принципы планирования и организации работ
Следует стремиться выполнять земляные работы в наиболее теплые и сухие периоды года, когда грунты находятся в талом состоянии и влажность их близка к оптимальной. В таком состоянии грунты хорошо разрабатывать и уплотнять. Большое значение имеют более благоприятные условия движения машин по грунту и временным землевозным дорогам.
Таким периодом года в районах с умеренным климатом является весенне-летний и часть осеннего. Для южной части II дорожно-климатической зоны с конца апреля до начала третьей декады октября естественная влажность грунтов близка к оптимальной, глинистые грунты не слишком налипают на рабочие органы землеройных машин, а песчаные, наоборот, имеют некоторую связность, что также благоприятно для ведения работ. Все это способствует выполнению работ с необходимым качеством и позволяет наиболее эффективно использовать производительность применяемых машин. Ориентировочные даты начала и конца благоприятных периодов для различных географических районов России и некоторые данные для расчета количества рабочих смен приведены в табл. 2.12.
Земляные работы при необходимости можно выполнять в зимний период года, но это требует дополнительных затрат материальных и трудовых ресурсов на очистку от снега, на разрыхление замерзших грунтов, на мероприятия по предотвращению промерзания и просушивание грунта. Более сложные условия работы повышают риск в точном выполнении технологических правил и могут приводить к снижению качества работ.
В некоторых районах зимой условия работ, напротив, оказываются лучшими. В южных районах России, где промерзание грунтов незначительно, а снежный покров отсутствует или небольшой толщины, зимний период может оказаться более благоприятным для ведения земляных работ. В других случаях промерзание грунтов может быть положительным фактором для производства земляных работ. В заболоченных районах в летнее время проезд машин по грунтовым дорогам затруднен, а иногда даже невозможен, поэтому, несмотря на усложнение выполнения некоторых процессов, это решение может оказаться рациональным или даже единственно возможным.
При разработке скальных грунтов их промерзание практически не имеет значения.
Крупные специализированные организации по выполнению земляных работ стремятся хотя бы часть земляных работ отнести на зимнее время, чтобы не было простоя машин и особенно транспортной техники.
Опыт показывает целесообразность заблаговременного строительства земляного полотна. Заранее построенное земляное полотно является более стабильным, дефекты, обнаруженные перед строительством дорожной одежды, могут быть легко устранены. При строительстве дорог с капитальными типами покрытий это условие является обязательным. При устройстве покрытий облегченного или переходного типов допускают строительство дорожной одежды сразу после возведения земляного полотна. Тогда общий срок строительства составляет меньше двух лет и период ведения земляных работ обычно устанавливают в зависимости от времени устройства дорожной одежды.
При одновременном ведении земляных работ и работ по устройству дорожной одежды между ними должен быть участок готового земляного полотна — задел, необходимый на случай задержки в земляных работах из-за неблагоприятной погоды, выхода из строя отдельных машин или по другим причинам. Величина задела зависит от темпа работ по устройству дорожной одежды и некоторых других конкретных условий на объектах. При расчетах, связанных с определением срока ведения земляных работ, этот фактор также должен быть принят во внимание. Сроки ведения земляных работ в зимнее время устанавливают с учетом климатических условий, характера грунтов, их влажности и промерзания. Количество календарных дней и рабочих смен определяют расчетом, исключая неблагоприятные периоды.
Уплотнение грунтов
Важнейшим технологическим процессом при строительстве земляного полотна является уплотнение, которое обеспечивает требуемую прочность и устойчивость грунтов. От качества работ по уплотнению зависят фактические значения модуля упругости, угла внутреннего трения и сцепления, и, следовательно, способность конструкции дорожной одежды сохранять прочность в течение заданного срока службы.
В грунтах, обладающих низкой плотностью, при воздействии транспортных нагрузок накапливаются остаточные деформации. Недостаточно уплотненные грунты отличаются неоднородностью, меньшей плотностью, имеют просадки, что приводит к нарушению ровности проезжей части дорог. С увеличением плотности грунта снижается его водопроницаемость. Чем плотнее грунт, тем меньше диапазон изменения влажности грунта под воздействием атмосферных явлений и соответственно меньше вероятность морозного пучения.
| Рай- оны Рос- сии | Дорожно-климатические зоны | Сроки производства земляных работ | Количество нерабочих дней | Коли- чество рабочих дней в строи- тельном сезоне | Принятая сменность работы из условия использования светового дня | Расчет- ная продол- житель- ность сезона, смен | ||||
| дата начала | дата окончания | календарное количество дней | выход- ные и празд- ничные дни | ремонт и про- филак- тика машин | простой по организа- ционным причинам | внутри- объектные переходы на другие места работ | простой по атмосферным причинам | из них в марте, октябре, ноябре и декабре | в апреле, мае, июне, июле, августе и сентябре | Средний коэффи- циент сменности работ |
| общее к-во дож- дливых дней | из них падает на нера- бочие | кол-во дней про- стоев | итого не- рабо- чих дней | |||||||
| Ев- ро- пей- ская часть | I | 5/VI | 25/IX | — | 2,00 | |||||
| II (северная часть) | 10/V | 10/Х | 1,95 | |||||||
| II (южная часть) | 25/IV | 20/Х | 1,85 | |||||||
| III | 20/IV | 30/Х | 1,85 | |||||||
| IV | I/IV | 15/IХ | 1,80 | |||||||
| V | 25/III | 25/XI | 1,80 | |||||||
| Горы и пред- горья | 25/III | 20/XI | 1,80 | |||||||
| Черно- морское побе- режье | 5/III | 20/XII | 1,60 | |||||||
| Запад- ная Сибирь | II (северная часть) | 20/V | 30/IX | — | 2,00 | |||||
| III | 5/V | 10/Х | 1,95 | |||||||
| IV | 1/V | 10/Х | 1,95 | |||||||
| Горы и пред- горья | 5/V | 10/Х | 1,95 | |||||||
| Высоко- горные районы Алтая | 1/IV | 25/IX | — | 2,00 | ||||||
| Восточ- ная Сибирь (южная часть) | I (южная часть) | 20/V | 30/IX | — | 2,00 | |||||
| II (северная часть) | 25/V | 30/IX | — | 2,00 | ||||||
| III | 10/V | 5/Х | — | 1,95 | ||||||
| IV | 5/V | 10/Х | 1,95 | |||||||
| Горы и пред- горья (север- ная часть) | 5/V | 5/Х | 1,95 | |||||||
| Горы и пред- горья (южная часть) | 1/VI | 20/IХ | — | 2,00 | ||||||
| Даль- ний Восток | I | 20/V | 5/Х | 1,95 | ||||||
| II (южная часть) | 1/V | 15/Х | 1,85 | |||||||
| III | 15/IV | 5/Х | 1,80 | |||||||
| Горы и пред- горья | 20/V | 20/Х | 1,80 |
Обследования и диагностика автомобильных дорог показывают, что одной из причин преждевременных повреждений является недостаточная плотность грунта земляного полотна. Это относится ко всем участкам дорог, расположенным на земляном полотне и в насыпях и в выемках. По этим причинам уплотнению подлежат как насыпные грунты, так и основания насыпей и поверхностные слои грунтовых оснований в выемках. Уплотнение земляного полотна является обязательным, и это требование зафиксировано действующими строительными нормами и правилами и технологическими регламентами по строительству земляного полотна автомобильных дорог [83, 86, 87].
Уплотнение грунтов окупается экономией, достигаемой за счет уменьшения толщины дорожной одежды, уменьшения затрат на ремонт автомобильной дороги и снижения транспортных расходов.
Принципиальный подход к определению требуемой плотности грунта состоит в том, чтобы в результате уплотнения плотность стала такой, при которой не будет происходить накопления остаточных деформаций земляного полотна от действующих повторных расчетных нагрузок и изменений влажности грунта. Увеличение плотности грунта до требуемых значений обеспечивает стабильность основных параметров прочности грунта, делает их мало изменяющимися под влиянием сезонных колебаний температуры и влажности.
На основе элементарного представления о грунте как о трехфазной системе, без учета его структурных особенностей, применяют следующее выражение для единичного объема грунта:
δ — плотность скелета грунта, г/см 3 ;
Y — плотность минеральных частиц, г/см 3 ;
W — массовая доля влажности грунта, %;
V — объем воздуха, %;
1 — единичный объем грунта (1 см 3 ).
Отсюда плотность грунта:
Значение Y изменяется в узких пределах: для супесчаных грунтов Y = 2,65-2,55 г/см 3 , для глинистых и пылеватых супесчаных грунтов Y = 2,68; для тяжелых суглинистых и тяжелых глинистых Y = 2,7; для суглинистых Y = 2,6. Наибольшая плотность соответствует пористости грунта в диапазоне 4-6 % (6 % для песчаных и супесчаных грунтов, 5 % для пылеватых супесчаных, суглинистых и глинистых и 4 % — для тяжелых суглинистых и пылеватых глин).
Процесс уплотнения состоит в вытеснении воздуха из пор грунтов, отжатия воды и уменьшения толщины водных пленок, что достигается механическим воздействием уплотняющих машин. Отжатие воды из грунта происходит медленно и не играет заметной роли в уплотнении из-за малого времени воздействия нагрузок при уплотнении машинами. Поэтому в процессе уплотнения при фактической влажности происходит главным образом удаление воздуха.
Для получения наиболее плотной структуры необходимо, чтобы влажность грунта была такой, при которой объем защемленного воздуха находится в указанных выше пределах: 4-6 %. При этом образуются наиболее прочные гидратные оболочки, обеспечивающие минимальную фильтрацию и наименьшее разбухание грунта, а следовательно, и наивысший возможный модуль упругости. Если влажность грунта ниже, то есть объем пор, занятый воздухом, выше указанной величины, не создается устойчивой структуры и при увлажнении грунт легко разбухает и тем больше, чем выше влажность.
При недостаточной плотности, наоборот, доуплотняется и дает осадку. Модуль упругости в обоих случаях падает. При повышении влажности грунта в процессе уплотнения часть пор заполняется водой, вытесняющей воздух. Структура грунта становится неустойчивой, особенно при ударном уплотнении, а модуль упругости уменьшается.
Принято считать, что для каждого грунта существуют оптимальные влажность и плотность, зависящие от его минералогического и гранулометрического состава. Оптимальная влажность соответствует определенной работе, затраченной на уплотнение грунта. Эта работа определяется массой катка и числом его проходов или массой уплотняющего груза, высоты его падения и числа ударов.
Большей работе по уплотнению соответствует меньшая оптимальная влажность. На рис. 2.4 показано, как меняются плотность и оптимальная влажность для разных значений работы по уплотнению. С некоторым приближением можно считать, что оптимальная влажность близка к максимальной молекулярной влажности, то есть влажности, при которой вся вода в грунте находится в связанном состоянии.
Экспериментально оптимальную влажность определяют с помощью прибора стандартного уплотнения Союздорнии по ГОСТ 22733-2002, последовательно определяя стандартную плотность при переменных значениях влажности грунта. Влажность соответствующую максимальной плотности считают оптимальной.
В южных районах, где естественная влажность ниже, следует предварительно увлажнять грунт или увеличивать работу по уплотнению для достижения требуемой плотности.
Ориентировочные значения влажности, %, для наиболее распространенных грунтов приведены ниже:
пески мелкие и пылеватые 8-13
супеси легкие и тяжелые 9-15
суглинки легкие 12-18
тяжелые и тяжелые пылеватые суглинки 14-20
пылеватые и тяжелые пылеватые супеси, легкие пылеватые суглинки 15-22
глины пылеватые и песчанистые 16-26
глины жирные 20-30
Содержание воздуха при стандартной плотности для разновидностей грунтов в среднем составляет: супесь — 8. 10 %, тяжелый суглинок — 3. 4 %, суглинок — 4. 5 %, глина — 4. 6 %.
Требования к уплотнению грунта и назначение необходимой плотности устанавливают в соответствии с уровнем напряженного состояния конструкции земляного полотна. При этом учитывают, что верхняя часть насыпи, иногда называемая рабочим слоем, испытывает динамические напряжения от транспортных средств и в наибольшей мере подвержена воздействию атмосферных явлений. Эти напряжения затухают с глубиной. Другая часть напряжений в земляном полотне, вызываемая собственным весом насыпи наоборот увеличивается с глубиной. Таким образом, в средней части насыпи уровень напряжений и соответственно требования к плотности грунта ниже, чем в верхней и нижней.
Pиc. 2.4. Изменение оптимальной плотности и оптимальной влажности при разном уплотнении:
Стандартное уплотнение (СССР); 2-усиленное уплотнение (США); 3 — линия нулевых пор
Требуемую плотность грунта определяют обычно по следующей формуле:
δтр — требуемая плотность, г/см 3 ;
δст — максимальная плотность по прибору стандартного уплотнения, г/см 3 ;
Кукл — коэффициент уплотнения, устанавливаемый по СНиП 2.05.02-85.
Коэффициент уплотнения регламентируется строительными нормами в зависимости от категории дороги, типа дорожной одежды, дорожно-климатической зоны и конструкции земляного полотна.
Уплотнение грунта осуществляют одним из следующих способов: укаткой, трамбованием и вибрированием. В зависимости от способа уплотнения средства для уплотнения разделяют на катки, трамбующие машины или плиты и виброплиты или виброплощадки. Возможны комбинированные средства в виде виброкатков, оказывающих наряду со статическим воздействием также вибрационное действие на грунт. Подробные характеристики машин и оборудования для уплотнения грунтов приведены в разд. 38.4.
Катки для уплотнения грунтов могут быть прицепными, полуприцепными и самоходными. Перемещение прицепных и полуприцепных катков осуществляют специальными тягачами или тракторами.
Наиболее распространенными уплотняющими машинами в дорожном строительстве являются прицепные и самоходные катки. Для уплотнения грунтов применяют чаще всего следующие разновидности катков: гладковальцовые, кулачковые и вибрационные. Катки с гладкими вальцами применяют для уплотнения связных и малосвязных грунтов, слоями не более 0,25 м.
При выполнении земляных работ в зимнее время и при необходимости уплотнения грунта, содержащего мерзлые комья, применяют решетчатые катки, которые измельчают такие комья и уплотняют грунт. Решетчатые катки применяют также для уплотнения сухих комковатых грунтов.
Трамбование является универсальным способом уплотнения, пригодным для большинства грунтов. Его применяют для уплотнения грунтовых оснований, существующих насыпей, а также при уплотнении насыпного грунта в стесненных условиях. Посредством трамбования можно уплотнять грунт слоями большой толщины.
Трамбование позволяет достигать плотности грунта выше максимальной стандартной. Этот способ допускает уплотнение грунта с влажностью выше и ниже оптимальной. Трамбование можно использовать для уплотнения прочных комковатых грунтов, в том числе и крупнообломочных. При уплотнении слоев большой толщины (1-2 м), а также для достижения плотности грунта выше стандартной максимальной плотности используют свободно падающие с высоты 2-6 м трамбующие плиты массой 2-15 т.
Вибрационное уплотнение применяют для уплотнения крупнообломочных, песчаных и других малосвязных грунтов. Одномерные пески эффективно уплотняются только вибрированием. Прицепными и самоходными виброкатками массой 4-5 т рекомендуют уплотнять грунт слоями 0,40-0,50 м, катками с большей массой можно уплотнять песчаные грунты на глубину 0,6-0,8 м. В табл. 2.13 приведены сводные данные по условиям применения различных способов уплотнения.
Таблица 2.13
| Тип машин | Уплотняемый грунт и условия работы | Применение в зимнее время | Применение в узких местах | Толщина слоя, см | Производительность, м 3 /час |
| Катки прицепные решетчатые | Рыхлые связные и несвязные в зимнее время, гравелистые и крупнообломочные при линейных работах | Целесообразно | Невозможно | 25-35 | 100-200 |
| Виброплиты самоходные тяжелые | Несвязные гравелистые при линейных работах (тяжелые плиты) и несвязные в «узких» местах (легкие плиты) | Нецелесообразно | Возможно | 35-40 | 20-50 |
| Вибрационные прицепные катки | Несвязные, в том числе гравелистые при линейных работах | Нецелесообразно | Невозможно | 30-40 | 200-300 |
Большая номенклатура средств для уплотнения грунта выпускаемых отечественными и зарубежными предприятиями ставит задачу выбора уплотняющих средств перед каждой строительной организацией, участвующей в выполнении земляных работ при строительстве автомобильных дорог. С другой стороны, при выполнении работ на конкретном объекте в определенных условиях также приходится решать задачу выбора из имеющегося в организации парка машин.
При выборе уплотняющих машин учитывают погодно-климатические условия, физико-механические свойства грунтов, ограничения по срокам и директивный темп ведения работ. Критерием для выбора оптимального варианта служат минимальные затраты на достижение требуемого качества уплотнения при выполнении ограничений каждого конкретного объекта.
Машины для уплотнения грунтов входят в состав механизированных отрядов, где основными являются землеройно-транспортные машины. Поэтому производительность машин для уплотнения должна соответствовать производительности отряда.
В соответствии с выбранной машиной для уплотнения грунта следует разработать технологию уплотнения. При этом следует установить толщину уплотняемого слоя, режим уплотнения — количество проходов катка по одному следу или число ударов трамбующей плиты, скорость движения катка, схему перемещения уплотняющей машины.
При определении толщины уплотняемого слоя необходимо учитывать тип и разновидность грунта, его начальную плотность, тип катка, его массу, требуемую плотность грунта. Оптимальную толщину уплотняемого слоя или число проходов (ударов) уплотняющих машин по одному следу, необходимых для достижения требуемой плотности, можно установить пробной укаткой или вычислить по следующим формулам:
число проходов для катков
число ударов для трамбующих машин
Ауд — удельная работа машин для уплотнения связных грунтов при Купл = 0,95 — 0,20 Дж/см 3 ; при Купл = 0,98 — 0,40 Дж/см 3 ; при Купл = 1 — 0,60 Дж/см 3 ; для несвязных грунтов значения Ауд уменьшают в 1,5 раза;
Но — толщина уплотняемого слоя в плотном теле, см;
q — линейное давление катка, Н/см;
qо — статическое давление трамбующего органа машины, Н/см 2 ; ;
Q — масса катка или трамбующей плиты, Н;
В — ширина рабочей площади катка, см;
F — площадь сопротивления трамбующей плиты, см 2 ;
f — коэффициент сопротивления движению катка;
В случае применения кулачковых катков толщина уплотняемого слоя и число проходов соответственно
l — длина кулачка, см;
b — минимальный размер опорной части поверхности кулачка, см;
hp — толщина рыхлого слоя у поверхности, см;
S — поверхность вальца, см 2 ;
F — опорная поверхность кулачка, см 2 ;
m — общее число кулачков;
k — коэффициент, учитывающий неравномерность перекрытия поверхности кулачками, среднее значение которого можно принять равным 1,3.
Толщина отсыпаемых слоев грунта, как правило, должна быть одинаковой, а число проходов катка может быть различным в зависимости от требований к плотности грунта, изменяющихся от расположения слоя по высоте насыпи. Влажность грунта при уплотнении должна отличаться от оптимальной не более, чем указано в табл. 2.14.
| Тип грунта | Отклонение от оптимальной влажности Wo при Купл | |
| 0,98 | 0,95 | |
| Пески пылеватые, супеси легкие, крупные | 0,8-1,35 | 0,75-1,6 |
| Супеси легкие и пылеватые | 0,8-1,25 | 0,75-1,35 |
| Супеси тяжелые пылеватые, суглинки легкие и легкие пылеватые | 0,85-1,15 | 0,8-1,3 |
| Суглинки тяжелые и тяжелые пылеватые | 0,9-1,09 | 0,85-1,2 |
Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни.
Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначенные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.
Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).
Источник: cyberpedia.su