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.
Таблица 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. м3 | ||||||
| 50 | 100 | 200 | 500 | 1000 | 2000 | 3000 | |||
| 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, м3 | 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, м3 | 9 | 9 | 9-15 | 9-25 | 15-25 | 15-25 | 15-25 |
| 500 и более | Экскаваторы с ковшом емкостью, м3 | 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, м3 | 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.
Таблица 2.12
| Рай- | Дорожно-климатические зоны | Сроки производства земляных работ | Количество нерабочих дней | Коли- | Принятая сменность | Расчет- | |||||||||||
| дата начала | дата окончания | календарное количество дней | выход- | ремонт и про- | простой по организа- | внутри- | простой по атмосферным причинам | из них в марте, октябре, ноябре и декабре | в апреле, мае, июне, июле, августе и сентябре | Средний коэффи- | |||||||
| общее к-во дож- дливых дней | из них падает на нера- бочие | кол-во дней про- стоев | итого не- рабо- чих дней | ||||||||||||||
| Ев- | I | 5/VI | 25/IX | 112 | 16 | 5 | 3 | 2 | 13 | 3 | 10 | 36 | 76 | - | 2 | 2,00 | 150 |
| II (северная часть) | 10/V | 10/Х | 153 | 22 | 6 | 4 | 3 | 12 | 2 | 10 | 45 | 108 | 1 | 2 | 1,95 | 210 | |
| II (южная часть) | 25/IV | 20/Х | 179 | 27 | 8 | 5 | 4 | 14 | 3 | 11 | 55 | 124 | 1 | 2 | 1,85 | 230 | |
| III | 20/IV | 30/Х | 183 | 30 | 8 | 5 | 4 | 9 | 2 | 7 | 54 | 129 | 1 | 2 | 1,85 | 240 | |
| IV | I/IV | 15/IХ | 228 | 36 | 10 | 6 | 5 | 9 | 2 | 7 | 64 | 164 | 1 | 2 | 1,80 | 295 | |
| V | 25/III | 25/XI | 245 | 39 | 10 | 6 | 5 | 7 | 2 | 5 | 65 | 180 | 1 | 2 | 1,80 | 325 | |
| Горы и пред- горья | 25/III | 20/XI | 240 | 38 | 10 | 6 | 5 | 17 | 4 | 13 | 72 | 168 | 1 | 2 | 1,80 | 300 | |
| Черно- морское побе- режье | 5/III | 20/XII | 290 | 46 | 12 | 7 | 5 | 26 | 6 | 20 | 90 | 200 | 1 | 2 | 1,60 | 320 | |
| Запад- | II (северная часть) | 20/V | 30/IX | 134 | 19 | 6 | 4 | 3 | 17 | 4 | 13 | 45 | 89 | - | 2 | 2,00 | 180 |
| III | 5/V | 10/Х | 157 | 23 | 7 | 4 | 3 | 6 | 1 | 5 | 42 | 115 | 1 | 2 | 1,95 | 22 | |
| IV | 1/V | 10/Х | 163 | 25 | 7 | 4 | 3 | 4 | 1 | 3 | 42 | 121 | 1 | 2 | 1,95 | 235 | |
| Горы и пред- горья | 5/V | 10/Х | 157 | 23 | 7 | 4 | 3 | 10 | 2 | 8 | 45 | 112 | 1 | 2 | 1,95 | 220 | |
| Высоко- горные районы Алтая | 1/IV | 25/IX | 116 | 17 | 5 | 3 | 2 | 16 | 3 | 13 | 40 | 76 | - | 2 | 2,00 | 150 | |
| Восточ- | I (южная часть) | 20/V | 30/IX | 133 | 19 | 6 | 4 | 3 | 9 | 2 | 7 | 39 | 94 | - | 2 | 2,00 | 190 |
| II (северная часть) | 25/V | 30/IX | 128 | 19 | 5 | 3 | 2 | 16 | 3 | 13 | 42 | 86 | - | 2 | 2,00 | 170 | |
| III | 10/V | 5/Х | 148 | 21 | 6 | 4 | 3 | 3 | - | 3 | 37 | 111 | 1 | 2 | 1,95 | 215 | |
| IV | 5/V | 10/Х | 157 | 23 | 7 | 4 | 3 | 4 | 1 | 3 | 40 | 117 | 1 | 2 | 1,95 | 230 | |
| Горы и пред- горья (север- ная часть) | 5/V | 5/Х | 122 | 22 | 5 | 3 | 2 | 16 | 4 | 12 | 44 | 78 | 1 | 2 | 1,95 | 150 | |
| Горы и пред- горья (южная часть) | 1/VI | 20/IХ | 111 | 20 | 5 | 3 | 2 | 36 | 9 | 27 | 57 | 64 | - | 2 | 2,00 | 130 | |
| Даль- | I | 20/V | 5/Х | 108 | 19 | 4 | 2 | 1 | 16 | 4 | 12 | 38 | 70 | 1 | 2 | 1,95 | 140 |
| II (южная часть) | 1/V | 15/Х | 167 | 26 | 7 | 4 | 3 | 20 | 4 | 16 | 56 | 111 | 1 | 2 | 1,85 | 205 | |
| III | 15/IV | 5/Х | 204 | 31 | 9 | 5 | 3 | 18 | 4 | 14 | 62 | 142 | 1 | 2 | 1,80 | 200 | |
| Горы и пред- горья | 20/V | 20/Х | 158 | 22 | 7 | 4 | 3 | 15 | 3 | 12 | 48 | 110 | 1 | 2 | 1,80 | 200 | |
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:
где (2.7)
δ - плотность скелета грунта, г/см3;
Y - плотность минеральных частиц, г/см3;
W - массовая доля влажности грунта, %;
V - объем воздуха, %;
1 - единичный объем грунта (1 см3).
Отсюда плотность грунта:
(2.8)
Значение Y изменяется в узких пределах: для супесчаных грунтов Y = 2,65-2,55 г/см3, 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.
Pи c. 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 = δст×Кукл, где (2.9)
δтр - требуемая плотность, г/см3;
δст - максимальная плотность по прибору стандартного уплотнения, г/см3;
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, м3/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
(2.10)
число ударов для трамбующих машин
где (2.11)
Ауд - удельная работа машин для уплотнения связных грунтов при Купл = 0,95 - 0,20 Дж/см3; при Купл = 0,98 - 0,40 Дж/см3; при Купл = 1 - 0,60 Дж/см3; 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/см2; 
;
Q - масса катка или трамбующей плиты, Н;
В - ширина рабочей площади катка, см;
F - площадь сопротивления трамбующей плиты, см2;
f - коэффициент сопротивления движению катка;
В случае применения кулачковых катков толщина уплотняемого слоя и число проходов соответственно
и 
где (2.12)
l - длина кулачка, см;
b - минимальный размер опорной части поверхности кулачка, см;
hp - толщина рыхлого слоя у поверхности, см;
S - поверхность вальца, см2;
F - опорная поверхность кулачка, см2;
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.
Таблица 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 |
Дата: 2019-02-02, просмотров: 266.
