Общие положения. Конструкции земляного полотна в I дорожно-климатической зоне назначают с учётом температурного режима толщи грунтов и их физико-механических свойств, определяющих величину осадки основания насыпи при оттаивании в период эксплуатации.
Как правило, земляное полотно проектируют на основе теплотехнических расчётов, исходя из принципов направленного регулирования уровня залегания верхнего горизонта вечномёрзлых грунтов (ВГВМГ) в основании насыпи в период эксплуатации дороги.
Земляное полотно на участках залегания вечномёрзлых грунтов необходимо проектировать, руководствуясь одним из следующих принципов:
первый - обеспечение поднятия ВГВМГ не ниже подошвы насыпи и сохранение его на этом уровне в течение всего периода эксплуатации дороги;
второй - допущение оттаивания грунта деятельного слоя в основании насыпи в период эксплуатации дороги при условии ограничения осадок допустимыми пределами для конкретного типа покрытия.
По первому принципу проектирование осуществляют на участках низкотемпературной вечной мерзлоты, сложенной сильнопросадочными грунтами и глинистыми грунтами с влажностью выше границы текучести в деятельном слое при капитальном типе дорожных одежд.
Второй принцип применяется в качестве основного из конкурирующих вариантов проектирования, оцениваемых по технико-экономическим показателям. Второй принцип проектирования включает обеспечение предварительного оттаивания вечномёрзлых грунтов и осушения дорожной полосы до возведения земляного полотна.
Предварительное оттаивание рекомендуется на участках высокотемпературной вечной мерзлоты островного распространения, когда возможно заблаговременное оттаивание вечномёрзлых грунтов и осушение дорожной полосы.
На участках со скальными крупнообломочными и песчаными породами, не содержащими прослоек и линз льда, в том числе с высокотемпературной вечной мерзлотой (как правило, островного распространения), а также на участках сезонного промерзания без наличия вечномёрзлых грунтов земляное полотно следует проектировать по нормам II дорожно-климатической зоны.
При проектировании по первому принципу положение ВГВМГ в основании обеспечивается назначением соответствующей высоты насыпи при применении традиционных дорожно-строительных материалов и устройством специальных прослоек из теплоизолирующих материалов в основании (торфа, пенопласта, шлака и т. п.).
При проектировании по второму принципу высоту насыпи устанавливают по результатам тепло-физических расчётов и расчёта суммарной осадки основания и нестабильных слоев насыпи (см. СНиП 2.05.02-85). Допустимая суммарная осадка приведена в табл. 9.6.
Таблица 9.6
| Дорожная одежда и условия её устройства | Допустимая суммарная осадка основания из нестабильных слоев насыпи в период эксплуатации, см при толщине стабильных слоев, м | |||
| 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | |
| Капитальные дорожные одежды со сборными железобетонными покрытиями, устраиваемые в одну стадию без технологического перерыва | 2 | 4 | 6 | 10 |
| Капитальные дорожные одежды с асфальтобетонными покрытиями, устраиваемые в один год с земляным полотном | 4 | 8 | 12 | 20 |
| Облегчённые дорожные одежды | 6 | 12 | 18 | 30 |
| Переходные дорожные одежды | 8 | 16 | 24 | 40 |
При использовании в конструкции насыпи геосинтетических прослоек различной прочности и деформируемости осадки могут быть увеличены на 20 % при толщине стабильных слоев до 1,5 м и на 25 % при их толщине до 2,0 м.
На участках прогнозируемых наледей в районах островного распространения вечномёрзлых грунтов и глубокого сезонного промерзания земляное полотно должно быть запроектировано так, чтобы глубина промерзания основания насыпи не превышала промерзания грунтовой толщи в естественных условиях. При сплошном распространении вечномёрзлых грунтов земляное полотно необходимо проектировать совместно с противоналедными устройствами (мерзлотным грунтовым поясом, водонепроницаемым экраном и др.), активизирующими наледный процесс в удалении от полотна дороги.
Выемки допускается предусматривать на участках местности с благоприятными мерзлотно-грунтовыми и гидрогеологическими условиями (скальные и щебенистые грунты) при отсутствии линз и прослоек льда. В случае необходимости проектирования выемок в сложных мерзлотно-грунтовых и гидрогеологических условиях (напластование грунтов неоднородного состава, переменный уровень водоносных горизонтов, проявления мерзлотных процессов, сильнопросадочные грунты) должны быть предусмотрены:
теплоизоляция откосов,
слои из геосинтетических материалов,
замена переувлажнённых пылеватых глинистых грунтов песками или другими качественными материалами,
морозозащитные слои в основании дорожной одежды.
Должен быть также обеспечен надёжный отвод воды из выемки. Принимаемые решения следует обосновывать расчётами. Мелкие выемки необходимо раскрывать или разделывать под насыпи.
В зависимости от рельефа, гидрогеологических и мерзлотно-грунтовых условий поверхностные и грунтовые надмерзлотные воды отводят от дорожного полотна за счёт водоотводных канав, нагорных мерзлотных валиков и приоткосных берм, параметры которых устанавливают расчётом.
Технология возведения земляного полотна. При возведении земляного полотна необходимо учитывать конкретные мерзлотно-грунтовые и климатические условия, принципы проектирования и соответствующие им дорожные конструкции, а также наличие и состояние грунтов, пригодных для сооружения насыпей. Каждому принятому принципу проектирования земляного полотна, увязанному с мерзлотно-грунтовыми условиями участков строительства, соответствуют свои способы производства земляных работ.
В связи со спецификой и разнообразием мерзлотно-грунтовых условий для производства земляных работ рекомендуется включать в состав отрядов комплекты машин соответствующего назначения:
для проведения подготовительных работ на дорожной полосе и в карьерах;
для разработки грунта в резервах, с необходимым рыхлением механическим или взрывным способом или радиационным оттаиванием;
для погрузки и транспортирования грунта;
для формирования и уплотнения насыпи.
Машины для земляных работ должны быть северного исполнения и с повышенной хладостойкостью базисных узлов.
Особенностью работы автотранспорта в условиях распространения вечномёрзлых грунтов является невозможность проезда по неподготовленным землевозным дорогам в тёплое время года, когда наступает распутица и оттаивает верхний деятельный слой вечномёрзлых грунтов. Поэтому для планирования работ в летний период необходимо предусматривать схему перевозок по специальным дорогам либо на основных участках, где это необходимо, заранее отсыпать сухой песчаный грунт для обеспечения летнего проезда построечного транспорта.
При составлении проекта производства работ (ППР) необходимо учитывать, что основной объём земляных работ выполняют в зимнее время, обеспечивая максимальное использование естественного холода для промораживания грунтов в основании насыпи. В связи с этим должна быть проведена соответствующая заблаговременная подготовка карьеров для заготовки и разработки грунта в зимнее время. Особое внимание должно уделяться этим работам в лесотундровых и тундровых районах со сплошной вечной мерзлотой.
Подготовка карьеров и разработка грунтов. Карьеры целесообразно располагать в непосредственной близости от места производства, в соответствии с нормативными требованиями и принципом проектирования земляных работ, исходя из технико-экономических показателей и сокращения времени транспортировки грунта, чтобы не допустить смерзания талого глинистого грунта в зимний период. Предпочтение следует отдавать участкам с уклоном не менее 5 % и участкам, где могут быть мощные талики, а также в местах обсохших тундровых котловин вблизи бугров пучения, наличие которых свидетельствует о близком залегании крупноскелетных грунтов под озёрными илами.
Чтобы создать требуемые запасы талых грунтов, применяют два способа подготовки карьеров: радиационное оттаивание и утепление снегонакоплением.
Грунт в карьерах разрабатывают двумя способами:
бульдозерами послойно по мере радиационного оттаивания перемещением в бурты с последующей погрузкой экскаваторами в транспортные средства;
прямой экскавацией и погрузкой в транспортные средства.
Первым способом разрабатывают твёрдомёрзлые грунты, а вторым - сухо-мёрзлые и сыпуче-мёрзлые. Экскавацию грунта из буртов осуществляют в летнее время или зимой после просушивания.
Разработка грунта в летний период может быть осуществлена с использованием радиационного оттаивания. Этот способ применим при разработке песчаных грунтов и требует значительной площади резервов. Желательно использовать наклонные участки с естественным водоотводом. Разработку оттаявшего грунта осуществляют послойно при помощи бульдозеров. Грунт перемещают в валы высотой 3,5- 5,0 м, из которых грунт забирается экскаваторами для транспортировки в насыпь. Производительность метода ограничивается интенсивностью оттаивания грунта и размером разрабатываемых площадок.
Глубину радиационного оттаивания грунта определяют в зависимости от теплофизических характеристик, температуры воздуха, интенсивности солнечной радиации. Ориентировочно суточное оттаивание в слое 0,1-0,25 м можно определить по табл. 9.7.
Таблица 9.7
| Районы I дорожно- | Грунт | Скорость оттаивания, см/сут | |||
| Май | Июнь | Июль | Август | ||
| I1 | Песок | 3-7 | 5-12 | 7-17 | 5-12 |
| I2 | Песок | 7-10 | 10-15 | 11-18 | 10-12 |
| Супесь | 4-6 | 7-8 | - | - | |
| Суглинок | 3-4 | 5-6 | - | - | |
| Глина | 2,5-3,5 | 4-5 | - | - | |
| I3 | Песок | 7-12 | 10-16 | 12-18 | 10-14 |
| Супесь | 4,5-5,5 | 8-9 | - | - | |
| Суглинок | 3,5-4,5 | 5,5-7 | - | - | |
| Глина | 3-4 | 5-6 | - | - | |
При способе разработки грунта с постепенным радиационным оттаиванием при помощи бульдозера формируют первоначальный вал грунта встречными челночными проходами. Ширина участка должна обеспечивать полное накопление «призмы волочения» перед отвалом. Для двойной встречной сборки она составляет 40-50 м. За 1 час работы на 100-метровой захватке накапливается вал объёмом 600-700 м3, который затем переформовывают в более широкий штабель. Производительность бульдозера типа Д-355 в смену составляет около 2300-2600 м3. При этом требуется площадка размером 100×600 = 60 тыс. м2. Для обеспечения непрерывного цикла работ должен быть отведён участок в 2-3 раза большей площади.
Технология заготовки мёрзлого и вечномёрзлого грунта рыхлением включает собственно рыхление грунта на захватке и обвалование (штабелирование) его для хранения или немедленного использования.
Захватки (или участки для рыхления) устанавливают таким образом, чтобы разрыхленный грунт был в эту же смену обуртован. При немедленном использовании его сразу же транспортируют в насыпь с целью исключения возможности смерзания комьев, которое особенно ощутимо в весенне-осенний период производства работ. Исходя из среднесменной производительности экскаватора с ковшом объёмом 1,0-1,6 м3 на погрузке грунта в пределах 700-1200 м3 площадь захваток для рыхления при средней глубине 0,8 м составит 800-1500 м2. Их обычно разбивают на два участка половинного размера.
Рыхление осуществляется мощными рыхлителями с одним зубом.
Грунт рыхлят на площадках размером примерно 50-100 м, выполняя проходы по сетке с расстоянием между проходами от 0,5-0,7 м до 2 м. Первые проходы рекомендуется устраивать при движении трактора под уклон. Скорость рыхления 1,4-3,5 км/час, глубина рыхления - 0,5-1,5 м в зависимости от мощности базовой машины и прочности породы.
После взрывного или механического рыхления осуществляют штабелирование разрыхленной породы в бурты высотой 3,5-5,0 м, из которых грунт может быть немедленно использован для отсыпки либо выдержан с целью последующего оттаивания и потери влажности. Обычно с целью более интенсивного оттаивания в течение летнего периода требуется двойная или тройная перекладка штабеля, которую выполняют экскаваторами и бульдозерами. Заготовку штабелей грунта в требуемых объёмах необходимо выполнять в летний период (в течение 2,5-3,5 месяцев).
Отряды машин для рыхления, обуртования грунта выбирают исходя из заданного сменного темпа работ, который, в свою очередь, определяется объёмом и сроками строительства автомобильных дорог.
Бурты летней заготовки, предназначенные для зимней разработки, необходимо отсыпать высотой более глубины их возможного сезонного промерзания и защищать теплоизоляционными покрытиями из местных (мох, торф, снег и др.) и искусственных (полимерные или водовоздушные замерзающие пены) материалов.
Зимнюю разработку карьеров и буртов заготовленного грунта необходимо выполнять с соблюдением следующих правил:
снег с поверхности удалять не более чем на смену работы экскаваторов, а в сильные морозы - на половину смены;
передвижение транспортных средств осуществлять по дну разрабатываемого карьера;
разработку буртов и карьеров, расположенных на уклоне, начинать с низовой стороны.
Бурты грунта, предназначенные для летней разработки, располагают в карьере по направлению господствующих ветров, а для зимней разработки - перпендикулярно этому направлению (для накопления утепляющих снегоотложений). Во всех случаях высота буртов должна быть не менее 6 м для обеспечения требуемой производительности экскаваторного парка.
Погрузка грунта из штабеля или забоя в автотранспортные средства выполняется одноковшовыми экскаваторами. После взрыва и особенно после механического рыхления используют экскаваторы с ковшом ёмкостью 1,5-1,6 м3, поскольку они обеспечивают погрузку кусков грунта большого размера. При работе в так называемых «сухоройных карьерах» возможно применять экскаваторы с ковшом вместимостью от 0,65 м3 и выше. Транспортировка грунта осуществляется автомобилями-самосвалами грузоподъёмностью 12-14 т и более.
Возведение насыпей с сохранением вечной мерзлоты в основании (первый принцип проектирования). На участках, где предусмотрено сохранить грунты основания насыпей в вечномёрзлом состоянии в течение периода эксплуатации дороги, все подготовительные и основные работы выполняют с таким расчётом, чтобы обеспечить максимальное сохранение существующего водно-теплового режима местности. Подготовительные работы (рубку и удаление леса, кустарника, уборку снега и т.д.) выполняют только в зимний период с незначительным опережением фронта основных земляных работ. Запрещается корчевать пни, нарушать мохорастительный покров и оставлять расчищенную дорожную полосу на летний период, так как это может вызвать оттаивание льдонасыщенных грунтов и образование термокарстовых просадок. Просеку разрешается расчищать только на ширину насыпи понизу.
Нижние слои насыпи на высоту 0,5 м отсыпают способом «от себя», а последующие - продольным способом. Не разрешается отсыпать насыпь на оттаявшее основание. Работы по сооружению земляного полотна на таких участках начинают не ранее, чем грунт промёрзнет на 0,3-0,5 м. Для ускорения промерзания систематически удаляют снег с дорожной полосы.
Насыпь рекомендуется возводить в две стадии: нижнюю часть в зимнее время, а досыпку до проектной отметки - в тёплый период года. Стадийная отсыпка позволяет обеспечить полное промерзание грунта основания под насыпью и повысить темпы зимнего строительства. Кроме того, создаётся возможность круглогодичного возведения земляного полотна. На второй стадии в тёплый период досыпка насыпи должна быть выполнена в такие сроки, чтобы не допустить оттаивания грунтов основания.
Началом периода досыпки насыпи является дата наступления устойчивой среднесуточной температуры воздуха +5°С. В тёплый период на второй стадии можно использовать талый глинистый грунт с влажностью, не превышающей допустимую из условия уплотнения. Рабочий слой (не менее 0,5 м) должен быть отсыпан из крупнообломочного или дренирующего грунта.
Возведение насыпей с допущением оттаивания грунтов основания на требуемую глубину (второй принцип проектирования). При возведении земляного полотна по второму принципу проектирования с допущением оттаивания грунтов основания на ограниченную глубину необходимо обеспечить сохранение мохорастительного слоя в основании и максимально возможное просыхание грунтов в резервах и карьерах.
Подготовительные работы на дорожной полосе выполняют с соблюдением следующих правил:
лес и кустарники удаляют на разделочные площадки в зимнее время;
мохорастительный слой с поверхности резервов удаляют в процессе его оттаивания;
нагорные канавы устраивают одновременно с расчисткой резервов по мере оттаивания или в мёрзлых грунтах с помощью тяжёлых рыхлителей;
не рекомендуется переносить эту работу на более поздние сроки во избежание переувлажнения грунтов за счёт стока осадков с прилегающей площади водосбора.
Разработку и перемещение мохорастительного слоя с полосы резервов выполняют по схеме - в пределах ширины насыпи понизу этот слой сохраняют в ненарушенном состоянии, не допуская наездов на него бульдозеров.
Для оценки возможности использования грунтов боковых резервов необходимо предварительно выполнить прогноз их просыхания, по результатам которого устанавливают возможные сроки разработки грунтов после расчистки (на следующий год или текущим летом). Расчистку резервов выполняют, как правило, за год до начала основных земляных работ (заблаговременная подготовка в задел). Ориентировочные значения влажности грунтов в резервах через год после их расчистки можно определить для любого месяца летнего периода по температуре воздуха:
для суглинков лёгких
Wотн =1,52 - 0,0013×t2 - 0,019×t; (9.3)
для суглинков тяжёлых
Wотн = l,413 - 0,0014×t2 - 0,0042×t; (9.4)
для глин
Wотн = l,48 - 0,0027×t2 - 0,016×t, где (9.5)
Wотн - средняя по метровому слою относительная влажность грунта в долях оптимальной;
t - средняя месячная температура воздуха, °С (определяется по данным ближайшей метеостанции).
Разработку грунтов в резервах выполняют при влажности, допустимой из условия уплотнения. Участки, на которых в результате заблаговременной расчистки можно добиться требуемой влажности, устанавливают на основе прогноза. В зависимости от влажности грунты в резервах разрабатывают:
при влажности близкой к допустимой - послойно в весенний период по мере оттаивания на 15-20 см;
при влажности выше допустимой - послойно по мере просыхания в летний период, когда глубина оттаивания превышает 20-25 см.
При производстве работ необходимо рационально сочетать применение указанных способов, обеспечивая первоочередное возведение земляного полотна на участках с более высокой влажностью (по отношению к оптимальной).
Разработку грунта в резервах послойно по мере оттаивания целесообразно выполнять на ограниченном фронте, который зависит от производительности бульдозеров, а также от скорости оттаивания грунта на глубину 15-20 см. Длину фронта работ из расчёта на одну машину при двухсторонних резервах определяют по формуле:
где (9.6)
L - длина фронта работ бульдозера, м;
П - производительность бульдозера, м3/сут;
Вр - ширина резерва, м;
hг - толщина слоя талого грунта, м (для бульдозера 0,15-0,20);
Vг - скорость оттаивания грунта в резерве в слое 15-20 см, м/сут (устанавливают по данным непосредственных полевых наблюдений или принимают ориентировочно по табл. 9.8).
Таблица 9.8
| Районы I дорожно- | Грунт | Скорость оттаивания, м/сут, в слое толщиной 15-20 см | |
| май | июнь | ||
| 12 | Супесь | 0,04-0,05 | 0,07-0,08 |
| Суглинок | 0,03-0,04 | 0,05-0,06 | |
| Глина | 0,025-0,035 | 0,04-0,05 | |
| I3 | Супесь | 0,045-0,055 | 0,08-0,09 |
| Суглинок | 0,035-0,045 | 0,055-0,07 | |
| Глина | 0,03-0,04 | 0,05-0,06 | |
При дальности перемещения грунта до 20 м и отсутствии мохорастительного слоя в основании укладку грунта в насыпь выполняют слоями на всю ширину насыпи из каждого резерва, а при дальности перемещения грунта более 20 м - от оси к бровке.
Для сохранения мохорастительного слоя в основании насыпи при возведении её из боковых резервов при помощи бульдозеров применяют схему последовательной отсыпки первого слоя грунта от бровки к оси.
При возведении насыпи из грунта боковых резервов необходимо соблюдать следующие требования:
начинать разработку резервов с низовой стороны для обеспечения стока поверхностных вод;
разравнивать грунт ежедневно после перемещения его в насыпь с приданием грунтовой поверхности уклона 3-5 % от оси к бровкам;
планировать дно и откосы резервов, а также разравнивать валы мохорастительного покрова сразу по окончании земляных работ.
Грунт земляного полотна насыпей должен быть послойно уплотнён до норм, предусмотренных проектом. Для уплотнения применяют самоходные или прицепные катки на пневматических шинах, организуя их работу по круговой схеме: лёгкие (до 10 т) - для подкатки; тяжёлые (25-50 т) - для окончательного уплотнения. Количество проходов катка зависит от влажности грунта и определяется пробным уплотнением. Ориентировочное количество проходов можно установить по табл. 9.9.
При уплотнении грунта насыпи с сохранением в её основании мохорастительного покрова толщину первого слоя необходимо назначать с учётом глубины оттаивания грунта основания, его влажности и массы катка (табл. 9.10).
При выполнении земляных работ в летний период необходимо учитывать переувлажнение грунта атмосферными осадками в верхнем технологическом слое (0,2 м) и снижение проходимости машин, их производительность, а также невозможность уплотнить грунт в насыпи до требуемой плотности. Количество осадков, увлажняющих грунт выше допустимой влажности, составляет для супесей и суглинков лёгких не менее 5 мм/сут, а для суглинков тяжёлых и глин не менее 8 мм/сут.
Таблица 9.9
| Грунт земляного полотна | Коэф- | Толщина, см | Коли- | Толщина, см | Коли- | Толщина, см | Коэф- фици- ент уп- лотне- ния | Толщина, см уплотняемого при Wотн = 1,3 % | Коли- | ||||
| 10 | 25 | 10 | 25 | 10 | 25 | 10 | 25 | ||||||
| Супесь лёгкая | 0,90 | 40 | 60 | 4-6 | 35 | 55 | 5-7 | 30 | 45 | 6-8 | 20 | 30 | 8-10 |
| 0,95 | 25 | 40 | 6-8 | 20 | 35 | 7-9 | 15 | 30 | 8-10 | 0 | 20 | 12-14 | |
| 0,98 | 20 | 30 | 8-10 | 15 | 27 | 9-11 | 10 | 23 | 10-12 | - | - | - | |
| Супесь тяжёлая, суглинок лёгкий | 0,90 | 30 | 50 | 5-7 | 25 | 45 | 6-7 | 20 | 30 | 7-9 | 15 | 20 | 8-10 |
| 0,95 | 20 | 35 | 7-8 | 15 | 30 | 7-8 | 15 | 25 | 9-11 | - | - | - | |
| 0,98 | 15 | 25 | 9-11 | 10 | 20 | 9-10 | - | - | - | - | - | - | |
| Суглинок тяжёлый, глина | 0,90 | 20 | 40 | 6-8 | 15 | 35 | 7-9 | 15 | 30 | 8-10 | - | - | - |
| 0,95 | 15 | 30 | 8-10 | 10 | 23 | 9-11 | 10 | 20 | 10-12 | - | - | - | |
| 0,98 | 10 | 20 | 10-12 | 10 | 15 | 11-13 | - | - | - | - | - | - | |
Примечание. Относительная влажность 
где Wс - естественная влажность; Wопт - оптимальная влажность
Таблица 9.10
| Wотн грунта основания | Глубина оттаивания основания, см | Требуемая толщина первого слоя основания, см | |
| при уплотнении катком массой 10 т | при уплотнении катком массой 25 т | ||
| 1,1 | 10 | 10 | 28 |
| 20 | 17 | 41 | |
| 30 | 22 | 50 | |
| 40 | 27 | 56 | |
| 1,2 | 10 | 13 | 28 |
| 20 | 20 | 40 | |
| 30 | 27 | 50 | |
| 40 | 30 | 56 | |
| 1,3 | 10 | 15 | 28 |
| 20 | 23 | 42 | |
| 30 | 28 | 50 | |
| 40 | 33 | 57 | |
| 1,4 | 10 | 17 | 30 |
| 20 | 27 | 42 | |
| 30 | 33 | 52 | |
| 40 | 37 | 57 | |
Для оценки технологических перерывов в работе из-за дождей и общей календарной продолжительности летнего сезона учитывают количество дней с осадками указанной интенсивности и время, необходимое для естественного подсушивания грунта, которое можно определить по табл. 9.11.
Таблица 9.11
| Грунт | Влажность грунта до осушения в долях Wопт | Средняя величина просыхания за сутки в долях Wопт | Время, необходимое на просушивание до Wопт, сут |
| Супесь | 1,3-1,5 | 0,10 | 1 |
| Суглинок лёгкий | 1,5-2,0 | 0,12 | 2-6 |
| Суглинок тяжёлый | 1,4-1,8 | 0,03 | 7-9 |
| Глина | 1,8-2,0 | 0,09 | 9-10 |
Выемки в переувлажнённых мёрзлых грунтах при оттаивании разрабатывают послойно по мере оттаивания слоя на глубину 15-20 см с перемещением грунта в кавальеры или для погрузки в транспортные средства. Разработку ведут с низовой стороны для обеспечения стока выпадающих осадков. Для ускорения оттаивания грунта слои в выемке снимают с уклоном преимущественно на южную экспозицию склона.
При глубине выемок более 2,0 м рекомендуется применять продольно-участковую схему послойной разработки грунта, а при глубине до 2,0 м - поперечную. Целесообразна комбинированная разработка выемок с использованием обеих схем: на глубину до 2,0 м в поперечном направлении, а на большую глубину - в продольном. Глубокие выемки с дальностью перемещения грунта до 60 м (разработку его и перемещение в кавальер) выполняют одним звеном бульдозеров. В случае перемещения грунта на расстояние более 60 м разработку ведут двумя звеньями, одно из которых разрабатывает грунт в промежуточный вал, а второе - перемещает грунт в кавальер.
Применение геосинтетических материалов. Сооружение насыпей с геосинтетическими прослойками включает следующие операции: подготовку основания, раскатку и выравнивание рулонов по поверхности основания или грунтового слоя, крепление полотнищ между собой, отсыпку земляного полотна до проектных отметок. Прослойки могут быть использованы в качестве разделительных, армирующих, фильтрующих.
При устройстве насыпей с допущением оттаивания грунтов основания перед укладкой геосинтетических прослоек в летний период необходимо предварительно устроить выравнивающий слой и засыпать грунтом глубокие понижения или колеи на дорожной полосе. Кустарник и отдельные деревья должны быть удалены. Пни не корчуют. При укладке прослоек в зимний период снежный покров толщиной более 20 см удаляют и при необходимости отсыпают выравнивающий слой грунта толщиной 10-15 см.
Рулоны геотекстиля раскатывают в продольном направлении с выводом краёв полотнищ за пределы насыпи на 0,5 м. Соединение полотен осуществляют паяльной лампой, для чего осуществляют перекрытие полос в пределах 5-10 см или внахлёст. Отсыпку первого слоя грунта на геотекстильную прослойку ведут способом «от себя» на толщину не менее 0,6 м.
При устройстве замкнутой или разомкнутой обоймы из геотекстиля в нижней части насыпи рулоны раскатывают в поперечном направлении с запасом, равным половине ширины насыпи понизу для замкнутой обоймы или по 4,0 м с каждой стороны насыпи для разомкнутой. Полотна раскатывают с нахлёстом, величина которого зависит от способов соединения полотен и принимается равной 5-7 см при сшивке портативными электрическими машинами (шов должен проходить от края полотна не ближе 3 см), 10-15 см при склейке полимерным клеем или разогретым битумом и 15-20 см при сварке паяльной лампой. Рулоны раскатывают с максимально возможным натяжением вручную, устраняя перекосы и неровности краёв. Первый слой насыпи высотой 0,4-0,5 м отсыпают способом «от себя», разравнивают и уплотняют. Края полотен геосинтетического материала заводят на поверхность отсыпанного слоя грунта, скрепляют продольные швы по нахлёстам. В насыпи с полной обоймой полотна скрепляют поперечные швы, а в полуобойме свободные концы придавливают грунтом вышележащего слоя, отсыпая его способом «от себя». Последующие слои насыпи отсыпают продольным способом. Каждый слой тщательно разравнивают и уплотняют. Геосинтетический материал, находящийся на откосной части, необходимо засыпать слоем грунта 10-15 см.
Для обеспечения высоких темпов работ при устройстве обойм из геотекстиля осуществляют раскатку и соединение полотен в продольном направлении на ширину, превышающую основание насыпи. Размер выпуска за пределы насыпи должен обеспечивать заводку краёв полотен на верхнюю часть слоя грунта, предназначенного для помещения в обойму. На соединённые между собой полотна отсыпают грунт, стремясь обеспечить возможно плотную структуру слоя путём регулирования агрегатного состава мёрзлого грунта и разрушения крупных комьев дополнительными проходами тяжёлых бульдозеров. Затем выпущенный край заводят на верхнюю часть отсыпанного слоя и с перекрытием 5-10 см раскатывают остальные рулоны геосинтетического материала для получения замкнутой или разомкнутой обоймы в верхней её части. Соединение полотен осуществляют паяльной лампой.
Особые случаи возведения земляного полотна. На участках со сложными формами проявления мерзлотных процессов на поверхности (бугры пучения, плоскобугристые торфяники, наледи) земляные работы необходимо выполнять с соблюдением требуемых сроков производства подготовительных и основных работ.
Насыпи на участках с мелкими буграми пучения возводят стадийно по времени. На первой стадии зимой устраивают выравнивающий слой на высоту бугров пучения, укладывают теплоизоляционный материал и присыпают его слоем грунта 0,5-0,6 м. Досыпку насыпи до проектной отметки выполняют на второй стадии при подходе линейного отряда, выполняющего основные земляные работы. На участках с несколькими буграми пучения в пределах дорожной полосы отсыпают сплошной выравнивающий слой, чтобы использовать его в дальнейшем как транспортный проезд для автомобилей и дорожных машин. В местах расположения бугров по ходу работ их закрепляют выносками и отмечают в попикетной ведомости. До наступления оттепели над буграми укладывают теплоизоляцию и отсыпают насыпь.
Земляное полотно на плоскобугристых торфяниках возводят с соблюдением следующих правил и последовательности производства работ:
после промерзания торфа в мочажинах на глубину не менее 20 см, обеспечивающую продвижение машин, удаляют снег с дорожной полосы;
доставляют торф автомобилями-самосвалами и отсыпают в пределах ширины насыпи понизу, после чего бульдозером перемещают в мочажины способом «от себя»;
отсыпают минеральный грунт насыпи после полного промерзания ранее уложенного торфа в мочажинах, для ускорения промерзания систематически удаляют выпадающий снег.
Потребное время на промораживание торфа определяют по табл. 9.12.
Таблица 9.12
| Толщина слоя торфа, см | Потребное количество градусо-часов для промораживания торфа при его влажности, % | |||
| 500 | 600 | 700 | 800 | |
| 15 | 1000 | 1100 | 1200 | 1200 |
| 30 | 4200 | 4400 | 4500 | 4600 |
| 40 | 7500 | 7800 | 8000 | 8100 |
| 50 | 11700 | 12200 | 12500 | 12600 |
| 60 | 16900 | 17700 | 18000 | 18200 |
На крупных (высотой до 3 м) единичных буграх пучения земляное полотно возводят, соблюдая следующий порядок выполнения работ:
расчищают дорожную полосу от снега, промораживают торф в мочажинах на глубину 30-40 см;
разрыхляют мёрзлый грунт бугра пучения бульдозером, оборудованным рыхлителем, с удалением его на глубину залегания торфа в примыкающих мочажинах;
разрабатывают торф в карьере экскаватором с погрузкой в автомобили-самосвалы, доставляют к месту укладки;
засыпают торф в котлован с разравниванием и уплотнением бульдозером;
планируют поверхность торфяной засыпки с приданием двухскатного профиля в сторону откосов;
промораживают торф засыпки с систематической расчисткой снега;
отсыпают насыпь из дренирующего грунта после промерзания торфа в котловане.
На участках действующей наледи и в местах возможного её возникновения земляное полотно необходимо возводить, как правило, из привозных дренирующих или крупнообломочных грунтов, что позволяет создать фильтрационный поток наледных вод через насыпь в течение всего периода наледеобразования и сократить высоту наледи перед земляным полотном.
При ограниченном количестве дренирующих или крупнообломочных грунтов допускается использовать глинистые грунты, а насыпь отсыпать сначала на неполную высоту и ширину. Затем производят досыпку насыпи и засыпку откосов дренирующим грунтом, что позволяет создать в верхней части насыпи фильтрационный поток наледных вод только в период окончания наледеобразования и предотвратить размыв насыпи в период таяния наледного льда.
При остром дефиците дренирующих или крупнообломочных грунтов насыпь сооружают из глинистых грунтов на полную высоту и ширину, а со стороны формирования наледи устраивают берму из дренирующих грунтов шириной не менее 2 м и высотой не менее расчётной мощности наледи, что предотвращает размыв насыпи при бурном таянии наледного льда.
На участках возможного возникновения наледи отсыпку грунтов выполняют способом «от себя» в тёплый период года по оттаявшему основанию с целью недопущения стеснения условий протекания подземных вод.
На местности наледеобразования, преимущественно на участках возможного возникновения наледи запрещается устройство объездов в прилегающей полосе, а также одиночный проезд любого транспорта с целью сохранения естественных условий местности, прилегающей к земляному полотну.
Дата: 2019-02-02, просмотров: 243.
