Лекции атодороги ГСХ. Курс лекций по дисциплине Проектирование, строительство и эксплуатация городских дорог, мостов и гидротехнических сооружений для студентов специальности 270105 Городское строительство и хозяйство

• Название: Курс лекций по дисциплине Проектирование, строительство и эксплуатация городских дорог, мостов и гидротехнических сооружений для студентов специальности 270105 Городское строительство и хозяйство
• Анкор: Лекции атодороги ГСХ.docx
• Дата: 27.12.2017
• Размер: 4.25 Mb.
• Имя файла: Лекции атодороги ГСХ.docx
• Тип: Курс лекций; #13226
• страница: 8 из 13

8) Экологическое состояние.

Показателями экологического состояния окружающей среды, как правило, принимают суммарный выброс окиси углерода и окиси азота за единицу времени, а также эквивалентный уровень транспортного шума на расстоянии 7,5 м от края проезжей части. Допустимую концентрацию токсичных веществ в воздухе (мг/м3) в результате предлагается определять как разность между предельно допустимой концентрацией (ПДК) и концентрацией токсичных веществ в воздухе от стационарных источников. Оценку массовых выбросов по каждому из токсичных компонентов предлагается выполнять по стандартным методикам, которые позволяют производить расчеты как для регулируемых пересечений, так и для перегонов городских улиц и дорог.

Кроме того, в России сейчас имеются методики и программы для расчета уровня шума и проектирования шумозащитных сооружений.

Требования к прокладке УДС.

Сеть городских улиц и дорог является одним из основных элементов планировочной структуры города и должна обеспечивать:

- кратчайшие пассажирские связи между местами жилья, приложения труда и объектами культурно-бытового тяготения, центром города и центрами планировочных районов;

- кратчайшие связи между грузообразующими и грузополучающими объектами;

- необходимые скорости сообщения, обеспечивающие нормативные затраты времени на трудовые поездки;

- безопасность и удобства движения пешеходов и транспортных средств;

- удобные связи с сетью и сооружениями хранения и технического обслуживания автомобильного транспорта;

- удобные связи с внешней сетью автомобильных дорог и сооружениями других видов внешнего транспорта - аэропортами, железнодорожными станциями, морскими и речными портами;

- надежность функционирования всех элементов улично-дорожной сети с возможностью быстрого перераспределения потоков при выходе из строя отдельных участков сети;

- соответствие пропускной способности сети перспективным объемам движения;

- возможность рациональной прокладки различных инженерных сетей и коммуникаций по улично-дорожной сети;

- допустимые уровни шума и загазованности атмосферного воздуха.

Для возможного расширения проезжей части, а также различных перспективных прокладок и сооружений в поперечном профиле городских улиц и дорог предусматриваются резервные полосы. Их следует располагать справа от проезжей части между ней и боковыми разделительными полосами, техническими полосами и т.д. На отдельных участках городских улиц и дорог резервные полосы используются как автостоянки с устройством соответствующего типа дорожного покрытия; на остальном протяжении резервных полос высеиваются газоны.[21]

4. Порядок проектирования дорог, улиц и их элементов

1. 
   Основные элементы дорожных конструкций.
   

4.2 Основные разделы и чертежи проектов улиц и дорог.

4.1 Основные элементы дорожных конструкций


Рис.30. Элементы автомобильной дороги: 1 — поверхность земли, 2 — выемка, 3 — насыпь, 4 — откос насыпи, 5 — ось дороги, 6 — проезжая часть, 7 — обочина, 8 — бровка насыпи, 9 — дно кювета, 10 — внешний откос кювета, — бровка кювета, 12 — обрез.
4.1.1 Земляное полотно
Конструкции земляного полотна

Земляное полотно является одним из основных элементов автомобильной дороги. От его состояния в большой степени зависят эксплуатационные качества дороги. Хорошее состояние земляного полотна достигается правильным выбором конструкции, устройством надежного водоотвода, своевременным устранением повреждений полотна и водоотводных сооружений, т. е. обеспечивается на стадиях проектирования дороги и ее эксплуатации. К нему относятся устройства и сооружения, предназначенные для отвода поверхностных и грунтовых вод.

Конструкция земляного полотна зависит от категории дороги, типа дорожной одежды, природных условий и необходимости обеспечения движения транспортных средств с высокими расчетными скоростями.

Рис.31 Типы земляного полотна: 1 – насыпь; 2 – выемка; 3 - полунасыпь; 4 - полувыемка; 5 – полунасыпь – полувыемка; 6 – нулевое место.
Земляное полотно (рис. 31) образуется в поперечном сечении из насыпей и выемок.

Необходимость этих элементов определяется рельефом местности, на которой сооружается дорога. Когда дорога должна проходить выше уровня земли, грунт подсыпают, т.е. сооружают насыпь (рис. 32, а, б). В случае повышения уровня земли над дорогой слой земли снимают — делают выемку (рис. 32, в). К выемкам относятся также каналы, траншеи, водоотводные канавы. В местностях, имеющих значительный уклон в поперечном сечении (на косогорах), одна часть дороги может оказаться в выемке, а другая — в насыпи. Такое земляное сооружение называют полувыемкой — полунасыпью (рис. 32, г).

Если для устройства насыпи не хватает грунта, взятого из боковых канав, используют резервы 2 (см. рис. 32, б).

При разработке выемок грунт вывозят в насыпи, однако при избытке этого грунта насыпают кавальеры — насыпи геометрически правильной формы. Располагают кавальеры 4 чаще на обрезах с низовой стороны выемки.

Для ограждения земляного полотна от притока воды из вышерасположенных мест прорезают водоотводные нагорные канавы 5.

Рис. 32. Поперечные профили земляного полотна:
а — насыпь в нулевых отметках, б — насыпь из боковых резервов, в — выемка, г — полувьгемка - полунасыпь; 1 — насыпь, 2 — резерв, 3 — банкет, 4 — кавальер, 5 — нагорная канава.

Требования к конструкции земляного полотна

Конструкции земляного полотна разрабатывают на основе данных о рельефе местности, почвенно-грунтовых, геологических, гидрологических и климатических условиях, руководствуясь типовыми поперечными профилями, технологическими указаниями и нормами.

Конструкция земляного полотна должна сохранять прочность и устойчивость при многократных проездах транспортных средств, воздействиях атмосферы и других природных явлениях. На протяжении всего срока службы дороги геометрическая форма земляного полотна должна оставаться неизменной. Основными параметрами конструкции земляного полотна являются ширина, высота насыпи или глубина выемки, крутизна откосов, уклоны поверхности (рис. 33,34).



Рис. 33. Конструкции земляного полотна в поперечном профиле на участках насыпей:

а-высотой до 2 м; б- высотой до 2 м с боковыми резервами; в-высотой от 2 до 6 м; г - высотой от 6 до 12 м.

А-ширина возводимого земляного полотна; В-ширина дорожного полотна;b-ширина проезжей части

При наличии неблагоприятных условий земляное полотно возводят по индивидуальным проектам. К таким условиям относят: насыпи высотой более 12 м; выемки глубиной более 12 м; наличие слабых грунтов в основании насыпей или болота глубиной более 4 м; расположение дороги на оползневых склонах, при использовании избыточно засоленных грунтов, в случаях если дорога может быть подвержена воздействию селевых потоков, камнепадов, снежных лавин и других явлений.

С целью увеличения устойчивости земляного полотна, сокращения объемов работ и уменьшения занимаемой территории применяют конструкции с армированным земляным полотном. К тому же армирование повышает модуль упругости грунта в 1,5 - 2 раза. Для армирования применяют геосинтетические и металлические сетки и решетки, а также нетканые синтетические материалы.

Конструкция земляного полотна подвергается динамическому действию транспортных средств и статическому воздействию расположенных выше масс грунта и дорожной одежды. Кроме нагрузок на грунты воздействуют еще погодно-климатические факторы, которые вызывают процессы попеременного увлажнения-высыхания и замерзания-оттаивания. Во время этих процессов изменяются физико-механические свойства грунтов и, в частности, прочность, модуль упругости, сцепление, сдвигоустойчивость. Особенность конструкций земляного полотна состоит в том, что напряжения в грунтах, возникающие от действия транспортных средств, с глубиной быстро затухают, в то время как от расположенных выше масс грунта возрастают (рис. 35). Значительные напряжения от проезжающих автомобилей возникают в верхней части насыпей, в так называемой динамически активной зоне, глубиной 0,6-1,0 м от поверхности покрытия.



Рис. 34. Конструкции земляного полотна в поперечном профиле на участках выемок:

а-глубиной до 5 м на снегозаносимых участках; б - глубиной до 12 м с безоткосными полками



Рис.35.Изменениеудельной нагрузки по глубине

На верхнюю часть земляного полотна в большей степени воздействуют погодно-климатические факторы, вызывая существенные изменения свойств грунта. В земляное полотно проникает часть влаги при выпадении атмосферных осадков и стоке поверхностных вод, а также в результате капиллярного поднятия влаги при наличии грунтовых вод. Интенсивность изменения количества влаги в грунте земляного полотна зависит от вида грунта, количества атмосферных осадков, продолжительности увлажнения поверхностными или грунтовыми водами и от температурного режима.

В результате замерзания и оттаивания грунтов, из-за неравномерного накопления влаги может происходить неравномерное поднятие дорожной одежды. Воздействие природных факторов на земляное полотно в разных климатических районах существенно отличается. В северных районах, где близко к поверхности расположены вечномерзлые грунты и промерзание происходит наиболее быстро (10-16 см/сут), миграция влаги в период замерзания незначительна. Это вызывает небольшое морозное пучение грунта. В южных районах, где грунтовые воды залегают глубоко, увлажнение грунта может происходить главным образом за счет атмосферных осадков или поступления влаги из оросительных систем. Благодаря короткому зимнему периоду и небольшим температурам в этих районах, как правило, не происходит морозное пучение и разуплотнение грунта, не наблюдается переувлажнение и потеря прочности грунтов. Однако в отдельных случаях при неблагоприятном сочетании атмосферных явлений пучение возможно. Наиболее неблагоприятными для земляного полотна являются средние климатические условия, зоны избыточного увлажнения, для которых характерны сравнительно длительные зимние периоды. Осенний дождливый период с последующим медленным промерзанием создает наиболее благоприятные условия для влагонакопления и морозного пучения грунтов.

Прочность и устойчивость земляного полотна достигается ограничениями максимальной крутизны откосов в зависимости от высоты насыпей и глубины выемок, отводом поверхностных вод, необходимым возвышением бровки над уровнем поверхностных и грунтовых вод, посредством послойного уплотнения насыпных грунтов, укреплением откосов насыпей и выемок для предохранения от оползения, размыва и развеивания ветром.

Геометрическая форма и конструкция земляного полотна должны способствовать безопасному движению и смягчать последствия при аварийных съездах автомобилей с дороги. Параметры поперечного профиля должны обеспечивать минимальную заносимость дороги снегом или песком. При выборе конструкций земляного полотна следует стремиться к тому, чтобы занимать по возможности минимальную территорию, не нарушать естественный ландшафт, способствовать визуальной привлекательности и отвечать экологическим требованиям.

Требования к грунтам земляного полотна

Грунтами называют любые горные породы, слагающие верхние слои земной коры, преимущественно затронутые процессами выветривания, а в самой верхней части - почвообразованием. По совокупности признаков грунты делят на классы, группы, подгруппы, типы, виды и разновидности. В соответствии с принятой классификацией по характеру структурных связей различают два класса грунтов: скальные и нескальные.

Скальные грунты характеризуются высокой прочностью связей между зернами, залегают в виде сплошного или трещиноватого массива, поддаются разработке только после предварительного рыхления. Скальные грунты различают по прочности в водонасыщенном состоянии, степени размягчаемости в воде и степени растворимости в воде.

Крупнообломочные и песчаные грунты подразделяют на разновидности в зависимости от зернового состава. Наибольшее распространение в дорожном строительстве имеют глинистые грунты.

Требования к грунтам, допускаемым к их использованию при строительстве земляного полотна автомобильных дорог, определяются их физическими свойствами. К наиболее существенным физическим свойствам относят: максимальную плотность грунта (при стандартном уплотнении), плотность сухого грунта, плотность минеральных частиц грунта, влажность (при естественном залегании и оптимальная), пористость, высота капиллярного поднятия, коэффициент фильтрации, размываемость, липкость.

Для насыпей применяют грунты, состояние которых под действием природных факторов не изменяется или изменяется незначительно, что не влияет на их прочность и устойчивость в земляном полотне. К таким грунтам относят: скальные неразмягченные породы, крупнообломочные, песчаные (кроме мелких и пылеватых), супеси легкие и крупные. Эти грунты применяют для возведения земляного полотна без ограничений. Грунты глинистые, мелкие и пылеватые пески, размягчаемые скальные грунты, некоторые грунты особых разновидностей также пригодны для строительства земляного полотна, но при этом необходимо учитывать некоторые ограничения.

Возможность и целесообразность применения этих грунтов устанавливают в зависимости от местных условий с учетом технико-экономических соображений.

Не применяют для насыпей грунты: глинистые избыточно засоленные; глинистые, влажность которых выше допустимой; торф, ил, мелкий песок и глинистые грунты с примесью ила и органических веществ; верхний почвенный слой, содержащий в большом количестве корни растений; тальковые, пирофилитовые грунты и трепелы для насыпей на переувлажненном основании и на участках, где возможен длительный застой воды; содержащие гипс в количестве, превышающем нормы.

Источниками грунта для отсыпки насыпей являются: выемки, грунтовые карьеры и боковые резервы.

Насыпи, как правило, возводят из однородных грунтов, но при необходимости их можно отсыпать и из разных грунтов, однако располагать эти грунты надо отдельными слоями. Предпочтительно в верхней части насыпи (1,0-1,5 м) применять более прочные грунты, потому что эта часть насыпи обычно подвергается более интенсивному воздействию природных факторов и транспортных средств. При отсыпке нижней части из дренирующих грунтов толщина этого слоя должна быть больше высоты капиллярного поднятия в этом грунте, чтобы предотвратить приток воды в верхнюю часть насыпи.

Технология работ по сооружению земляного полотна

Строительство земляного полотна включает следующие технологические процессы:

- разбивку земляного полотна;

- строительство временных дорог;

- расчистку территории в пределах дорожной полосы;

- снятие растительного грунта и укладку его в штабели;

- строительство дренажных и водоотводных канав;

- разработку грунта в выемках и карьерах;

- перемещение грунта в насыпь или отвал;

- послойное разравнивание грунта в насыпи, уплотнение грунта;

- планировку поверхности земляного полотна;

- перемещение и разравнивание растительного грунта на поверхности откосов;

- укрепление откосов земляного полотна.

Для выполнения указанных технологических процессов используют специальные дорожно-строительные машины, предназначаемые для земляных работ.

В их число входят: автогрейдеры, бульдозеры, экскаваторы, скреперы, одноковшовые погрузчики, катки, трамбующие машины, планировщики откосов, кусторезы, корчеватели, канавокопатели. Для транспортирования грунта на значительные расстояния применяют автомобили-самосвалы.

В зависимости от рельефа местности изменяется конструкция земляного полотна, насыпи чередуются с выемками, изменяется направление и поперечная крутизна косогорных участков, постоянно изменяется высота насыпей и глубина выемок. В связи с этим изменяются объемы работ и трудоемкости отдельных технологических процессов. Все это определяет различия в выполнении отдельных технологических процессов или технологии в целом.

Совокупность технологических процессов по строительству земляного полотна разделяют на следующие три группы: подготовительные работы, основные работы и отделочные работы.

Подготовительные работы - восстановление трассы, отвод и закрепление земель в постоянное пользование, расчистка полосы отвода, разбивка земляных сооружений, устройство водоотводных канав и дренажей.

Основные работы - разработка выемок и отсыпка насыпей. В состав этих работ входят такие технологические процессы, как рыхление и планировка грунта, уплотнение основания насыпей, разработка и транспортирование грунта в места отсыпки насыпей и отвалов, послойное разравнивание и уплотнение грунта в насыпи.

Отделочные работы - планировка поверхности земляного полотна, укрепление откосов насыпей и выемок, восстановление растительного слоя на территориях, отведенных во временное пользование.

Для всех технологических процессов следует разработать или подобрать типовые технологические карты, в которых предусматривают машины соответствующей производительности для каждой операции и указывают схемы перемещения машин в процессе работы. Количество машин должно обеспечивать заданный темп работ при минимальных расходах на их выполнение.

При выборе типов и марок машин необходимо учитывать следующие условия: вид работ и технологического процесса; тип, разновидность и состояние грунта; дальность его транспортирования; сроки выполнения работ, требуемый темп работы и рельеф местности.

Возведение насыпей и разработка выемок

Способы отсыпки насыпей и разработки выемок

Объемы работ при строительстве земляного полотна на автомобильных дорогах в большой степени зависят от категории дороги и рельефа местности. В зависимости от категории дороги изменяются ширина земляного полотна, требования к максимальному продольному уклону и минимальному возвышению бровки земляного полотна над поверхностью земли. От рельефа местности зависят преобладающие типы поперечных профилей земляного полотна: в равнинной местности невысокие насыпи с высотой малоизменяющейся по длине дороги, в пересеченной и холмистой местности имеют место чередующиеся насыпи и выемки, при этом глубина выемок и высота насыпей изменяются в широком диапазоне.

Выбору способов и технологий строительства земляного полотна предшествует решение задачи о распределении земляных масс. Длительное время было принято считать, что оптимальным вариантом продольного профиля дороги считается такой, при котором объем грунта, полученного при разработке выемок, равен объему грунта, необходимого для отсыпки насыпей. Однако при расположении дороги в равнинной местности на участках большой протяженности может не быть выемок. К тому же в выемках может быть грунт не пригодный для отсыпки насыпей. В этих случаях следует использовать другие источники грунта - боковые резервы или грунтовые карьеры. Баланс земляных масс определяется следующим соотношением:

V^H = V^В + V^БP + V^ГК, где                                                       (8)

V^H - объем грунта, требуемый для отсыпки насыпей;

V^В - объем грунта получаемый при разработке выемок;

V^БР - объем грунта из боковых резервов;

V^ГК - объем грунта из грунтовых карьеров.
В результате распределения земляных масс работы по строительству земляного полотна распределяют на следующие три группы:

- отсыпка насыпей из грунта выемок;

- отсыпка насыпей из грунта карьеров;

- отсыпка насыпей из боковых резервов.

Каждый из указанных источников грунта имеет присущие ему преимущества и недостатки. Преимущества грунта из выемок состоят в том, что в этом случае минимальный ущерб наносится природе, не требуется дополнительная территория для резервов или карьеров, нет необходимости в специальных площадках (отвалах) для размещения грунта из выемок. Как правило, грунт направляется из выемки в рядом расположенную насыпь, что уменьшает дальность перемещения грунта и сокращает затраты на строительство земляного полотна. Недостатком являются ограничения в выборе грунта, приходится работать с тем грунтом, что оказался в месте расположения выемки, он может быть пылеватым, переувлажненным или засоленным. Недостатком также является сам факт наличия выемки, ее снегозаносимость, более сложный водно-тепловой режим, трудности эксплуатации.

Основное преимущество насыпей из грунта боковых резервов состоит в том, что грунт перемещается на небольшое расстояние и стоимость возведения земляного полотна минимальна. Однако наличие вдоль дороги резерва приводит к тому, что в нем скапливается стекающая с дороги и прилегающей местности вода. Это приводит к заболачиванию резерва, избыточному увлажнению грунта насыпи, что существенно ухудшает условия работы дорожной одежды. Принято считать, что грунт из боковых резервов целесообразно применять для дорог низких технических категорий и в районах с сухим климатом.

При строительстве дорог I-III категорий отдают предпочтение насыпям, отсыпаемым из карьерного грунта. В этом случае представляется возможным при выборе места расположения карьера подобрать тип грунта, при разработке карьера удалять прослойки непригодного грунта. При необходимости возможно обогащение пылеватых глинистых грунтов посредством добавления к ним песчаных грунтов и перемешивания до укладки в насыпь. В этом случае удается достигать более высокого качества земляного полотна и получать насыпи со стабильными свойствами. Однако стоимость строительства насыпей из грунта карьеров, как правило, выше стоимости строительства насыпей из грунта выемок и боковых резервов.

Принято различать два способа отсыпки насыпей:

- послойный;

- с головы.

Послойный способ предполагает разделение насыпи на горизонтальные слои толщиной до 50 см с доставкой грунта, его разравниванием и уплотнением. Толщина слоя устанавливается в зависимости от используемого оборудования для уплотнения.

Основное достоинство этого способа - возможность достижения высокой и одинаковой плотности грунта по всему сечению насыпи от нижних до верхних слоев. Такой способ позволяет вести отсыпку насыпей из различных грунтов (рис. 36, а).

При строительстве земляного полотна на участках пересечения болот, при размещении насыпи на слабых избыточно-увлажненных грунтах, при пересечении оврагов и в других случаях, когда осуществлять послойную укладку грунта становится затруднительно, а иногда невозможно, применяют способ отсыпки насыпи «с головы», то есть весь объем грунта до проектной отметки насыпают сразу, и так на всем протяжении участка (рис. 36, б).

Недостаток этого способа - необходимость уплотнения грунта сразу на всю высоту насыпи, что - труднодостижимо. В этом случае требуется время, чтобы дополнительное уплотнение произошло под действием собственного веса и проезжающих автомобилей.

Возможна и комбинация указанных способов - нижнюю часть насыпи отсыпают «с головы», а несколько верхних слоев - послойно (рис. 36, в).

Разработка выемок в зависимости от их глубины возможна несколькими способами. При глубине до 6 м наиболее часто применяется лобовой способ, когда экскаватор в состоянии разрабатывать грунт сразу по всему сечению. При невозможности лобового способа при выемках глубиной более 6 м сечение выемки разбивают на несколько ярусов. Разработку выемок можно вести в поперечном (при коротких и широких выемках) и продольном направлениях. Это позволяет увеличивать темп ведения работ.

В проекте организации работ по строительству земляного полотна предусматривают разделение дороги на участки с одинаковым видом работ: насыпи из выемок, насыпи из боковых резервов, насыпи из грунта карьеров.

Возведение насыпей из грунта выемок

В большинстве случаев грунт из выемок используют для отсыпки насыпей на смежных участках дороги. В зависимости от дальности перемещения грунта возможны три технологии с применением бульдозеров, скреперов или автомобильно-экскаваторных комплексов. При разработке коротких и неглубоких выемок и перемещении грунта в смежные насыпи при дальности, не превышающей 100 м, применяют бульдозеры, работающие по ярусно-траншейной схеме (рис. 37).

Разработку выемок начинают с участков, наиболее близких к насыпи. В зависимости от поперечного сечения выемки и параметров бульдозера определяют число ярусов и траншей, по которым перемещают грунт.



Рис. 36. Схема отсыпки насыпей: а) послойная, б)«сголовы», в) комбинированная



Рис. 37 Последовательность разработки стенок при разработке нижнего яруса выемки и полок откосов выемки:

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

Разработку верхнего яруса начинают вслед за разбивкой и обозначением границ выемки. Каждый ярус на всю ширину и длину выемки разрабатывают продольными траншеями с оставлением между ними стенки шириной до 1 м. Грунт перемещают в насыпь и укладывают слоями требуемой толщины. Траншею постепенно углубляют в сторону насыпи, что позволяет перемещать значительный объем грунта за один цикл. Стенки траншеи срезают после разработки верхнего яруса по всей длине выемки и срезанный грунт перемещают в насыпь. По такой же схеме разрабатывают и остальные ниже расположенные ярусы. Образовавшиеся ступенчатые откосы выравнивают бульдозером, движущимся сверху вниз и сдвигающим срезанный грунт в крайнюю траншею, из которой его перемещают в насыпь.

Отсыпку каждого слоя в насыпь следует начинать с крайних боковых полос с последующим смещением к оси дороги. При этом необходимо предусматривать запас по толщине слоя 10-20 % на уплотнение. Разравнивание готового слоя выполняют автогрейдером, а затем уплотняют.

К концу смены последний отсыпанный слой должен быть тщательно спланирован, чтобы обеспечить сток в случае выпадения атмосферных осадков.

.

При разработке выемок и перемещении грунта в насыпи на расстояние более 100 м наиболее эффективным является применение отрядов с ведущей машиной скрепер. В табл. 5.2 приведены ориентировочные сферы применения скреперов с ковшами различной емкости в зависимости от дальности перемещения грунта.

Резание грунта и заполнение ковша скрепера необходимо выполнять на прямолинейных участках, используя следующие приемы резания, показанные на рис. 38:

- стружкой одинаковой толщины по всей длине резания;

- стружкой переменной толщины клинообразной формы, применяется при разработке любых грунтов на горизонтальных участках;

- стружкой гребенчатой формы с попеременным заглублением и выглублением ковша, применяется при разработке сухих песчаных и супесчаных грунтов на горизонтальных и наклонных участках.



Рис. 38. Схема набора грунта: а-траншейно-гребенчатая; б-ребристо-шахматная; 1-15-последовательность проходов;b-ширина захвата грунта;L-путь наполнения ковша (стрелкой показано направление движения скреперов)

Для более эффективного заполнения ковша участки набора грунта размешают в шахматном порядке, используя шахматно-гребенчатую или шахматно-ребристую схемы показанные на рис. 38.

Скреперами можно разрабатывать песчаные, супесчаные, глинистые и суглинистые грунты. Ограничением для применения скреперов являются заболоченные участки, участки с переувлажненным грунтом, сыпучие однородные пески, наличие в грунте включений валунов, территории, не очищенные от кустарника и пней, разработка плотных грунтов без предварительного рыхления.

Отсыпку слоя грунта скрепером выполняют «от себя», чтобы использовать проезд груженого скрепера для уплотнения отсыпанного грунта. В плотных грунтах при резании грунта для увеличения производительности применяют толкачи.

При работе в выемках грунт разрабатывают ярусами высотой 0,5-0,8 м. Ярус начинают разрабатывать с самой высокой отметки и укладывают грунт в самую низкую точку насыпи. По мере разработки выемки уступы, образующиеся в поперечном сечении выемки, срезают автогрейдерами или бульдозерами.

Производительность скрепера при отсыпке грунта в насыпь зависит от выбора схемы движения скрепера (рис. 39).



Рис. 39. Схемы движения скрепера при разгрузке грунта в выемке с перемещением его в насыпь: а - из выемки в насыпь; б - из выемки в две насыпи

При разработке узкой выемки большой протяженности с отсыпкой грунта в две насыпи с обоих сторон выемки выгодно принять движение скрепера по сквозной схеме. В этом случае уменьшается количество поворотов и повышается производительность скреперов.

При дальности перемещения грунта, превышающей 1 км, при разработке выемок и грунтовых карьеров в качестве ведущей машины широко применяют экскаваторы. В зависимости от категории грунта по трудности разработки и от других условий применяют экскаваторы с различным рабочим оборудованием: прямая лопата, обратная лопата и драглайн.

В состав комплексного отряда по отсыпке насыпей из грунта выемок и карьеров обычно включают:

- бульдозеры для снятия растительного или другого грунта, не пригодного для отсыпки насыпи, а также для устойчивого поддержания подъездных землевозных дорог в проезжем состоянии и для разравнивания грунта, доставленного транспортными средствами;

- автогрейдеры для послойного разравнивания и планировки поверхности насыпи и выемки;

- катки или другие уплотняющие средства для уплотнения грунта.

Перед разработкой выемки должно быть выполнено дополнительное геологическое обследование для уточнения условий залегания грунтов. При неоднородных грунтах следует разработать детальные схемы последовательности разработки выемки и укладки грунта в насыпь, обеспечивающие устойчивость и однородность земляного полотна.

Разработку выемок начинают с низовой стороны, чтобы у забоя был обеспечен отвод воды. В случаях глубоких выемок вначале проходят пионерную траншею. Разработку пионерной траншеи выполняют боковым забоем, когда транспортные средства размещают сбоку от экскаватора, или лобовым забоем, когда транспортные средства следуют за экскаватором и располагаются сзади него (рис. 40).



Рис. 40.Схема разработки выемки: а-боковым забоем; б-лобовым забоем

Лобовым забоем разрабатывают первые проходки ярусов выемки или карьера в случае отсутствия пионерных траншей, а также неглубокие короткие выемки, если их можно выполнить за один проход.

Разработка боковым забоем обеспечивает лучшие условия для подъезда и погрузки траншейных средств, уменьшается угол поворота стрелы экскаватора, повышается производительность. Размеры забоев определяют в зависимости от технических параметров экскаваторов, приведенных в табл. 5.8.

Разработку пионерных траншей производят лобовым забоем нормальной ширины или

уширенным (рис.41).



Рис. 41. Схема разработки выемки уширенным забоем: 1-траектория перемещения экскаватора; 2-места стоянки экскаватора

Для перемещения грунта, разрабатываемого экскаваторами, применяют автомобили-самосвалы и прицепные землевозные тележки грузоподъемностью до 40 т.

Строительство насыпей из грунта боковых резервов

Основным преимуществом насыпей, возводимых из боковых резервов, являются минимальные затраты на их строительство вследствие малых дальностей перемещения грунта, в большинстве случаев не превышающих 20 м. Однако в этом случае требуется значительное увеличение полосы отвода для строительства дороги, а при завершении строительства требуются большие затраты на рекультивацию рабочей зоны и тщательная планировка дна и откосов резерва.

В период строительства бывают трудности в обеспечении нормальных условий работы машин в дождливую погоду из-за избыточного увлажнения грунта. Глубина резерва бывает ограничена при высоком уровне грунтовых вод. Наблюдения за участками дорог на земляном полотне из грунта боковых резервов показывают, что такие участки в процессе эксплуатации дороги чаще подвержены преждевременному разрушению вследствие ухудшения условий водоотвода и заболачивания прилегающей к дороге территории.

По этим причинам грунт из боковых резервов в настоящее время применяют лишь в ограниченных случаях: при расположении дороги в малонаселенных местах, на землях, не пригодных для сельского хозяйства, при строительстве дорог низких категорий и местного значения, на участках с высотой насыпей, не превышающих 1 м.

В настоящее время для разработки боковых резервов и перемещения грунта в насыпь главным образом применяют автогрейдеры и бульдозеры. Возможно также применение скреперов, грейдер-элеваторов и одноковшовых погрузчиков.

Строительство насыпей из боковых резервов автогрейдерами целесообразно выполнять на участках значительной длины с одинаковой высотой насыпи не выше 0,75 м.

Производительность автогрейдеров при возведении насыпей из боковых резервов зависит от длины захватки. Наиболее эффективное использование этих машин может быть достигнуто при длине захватки 400-500 м.

При возведении земляного полотна из боковых резервов переломы продольного профиля следует сгладить автогрейдером или бульдозером. Плотные сухие грунты в жаркое время необходимо предварительно рыхлить и увлажнять.

Для увеличения производительности автогрейдера при разработке и перемещении предварительно разрыхленных грунтов рекомендуется использование удлиненных отвалов.

При выполнении основных операций - зарезании, перемещении и разравнивании - изменяется положение ножа автогрейдера, которое определяется углами захвата, резания и наклона (рис. 42).



Рис. 42. Углы установки ножа автогрейдера: α-резания-а; б - захвата-β; в-наклона-γ

Угол захвата - угол поворота ножа в горизонтальной плоскости по отношению к продольной оси автогрейдера. В зависимости от угла захвата изменяются ширина резания и дальность поперечного смещения грунта. Меньшему значению угла соответствует меньшее сопротивление резанию, для более плотных и прочных грунтов при резании применяют меньший угол захвата. При перемещении угол захвата увеличивают.

Угол резания - угол между ножом и поверхностью грунта. Чем больше сопротивление грунта, тем более острым должен быть угол резания.

Угол наклона - угол между поверхностью грунта и режущей кромкой ножа. Угол наклона выбирается в зависимости от сопротивления грунта резанию и массы автогрейдера.
Грунт укладывают в насыпь начиная от ее оси одним из следующих способов: послойно с разравниванием слоями 0,15-0,2 м; в полуприжим с валиками высотой 0,3 м; в прижим с увеличенными по высоте валиками до 0,4-0,5 м. Второй и третий способы применяют при разработке грунтов с влажностью, близкой к оптимальной. При выборе способа следует учитывать применяемые средства для уплотнения.

Работы следует вести на двух захватках: на одной резать и перемещать грунт в очередной слой насыпи, на другой планировать и уплотнять ранее уложенный слой грунта.

Наибольшая мощность требуется при выполнении резания грунта. В зависимости от прочности грунта и условий работы применяют резание: прямой стружкой постоянного сечения при легких грунтах, клиновой стружкой при средних грунтах и гребенчатой стружкой при тяжелых (рис. 43).

При поперечном перемещении грунта обычно используют челночную схему движения. Для повышения производительности грунт перемещают в траншеях, как показано на рис. 44

Бульдозеры работают в траншеях, разделенных стенками шириной 0,5-0,8 м. Боковые стенки препятствуют уменьшению объема грунта, перемещаемого перед отвалом бульдозера. Каждую новую траншею начинают после достижения намеченной глубины предыдущей. После разработки грунта в траншее последними проходами бульдозера срезают разделявшие траншею стенки, используя грунт для отсыпки верхнего слоя насыпи.


Рис. 43. Схемы резания грунта бульдозером: а-прямоугольная; б - клиновая; в-гребенчатая (стрелкой показано направление движения бульдозера)



Рис. 44.Траншейный способ разработки грунта при отсыпке насыпи: 1-траншея; 2-стенки траншеи; 3, 4 - срезка стенок траншеи соответственно поперечными и косыми проходами; 5-8-объемы перемещаемого грунта

Насыпи отсыпают слоями, толщина которых зависит от типа уплотняющих средств. Перед уплотнением каждый слой разравнивают автогрейдером или бульдозером, при этом необходимо обеспечивать поперечный уклон поверхности каждого слоя.


Сооружение земляного полотна в сложных инженерно-геологических условиях