Лучшее наполнение ковша грунтом происходит при движении скрепера под уклон 5...12°. При разработке связных грунтов целесообразно применять в процессе набора грунта трактор-толкач. При этом увеличивается наполнение ковша и сокращается продолжительность набора.
Длина пути набора грунта зависит от характера разрабатываемого грунта, типоразмера скрепера и принятой схемы работы.
Режут грунт и заполняют ковш только при прямолинейном движении тягача и скрепера, Для сокращения времени набора грунта в ковш скрепера и наибольшего его заполнения грунт режут на первой передаче (скорость движения 2,5...3,5 км/ч), применяют удлиненные ножи и зубья, ведут зарезание под уклон, предварительно разрыхляют плотные грунты, устанавливают щеки к ковшу, применяют тракторы-толкачи и регулируют положение заслонки во время резания грунта.
При разработке мягких грунтов (растительного, лесса, мягкого солончака и т. п.) срезается клиновидная стружка - более толстая вначале и более тонкая к концу набора ковша. При разработке сухих песчаных грунтов резание осуществляют стружкой гребенчатого профиля с переменным заглублением ковша и постепенным уменьшением толщины стружки.
При всех способах резания грунт набирают с максимально возможной толщиной стружки (табл. 1).
Примечание. До черты - без толкача, за чертой - с толкачем.
Плотные грунты предварительно рыхлят на толщину срезаемой стружки. Для рыхления слабых глинистых грунтов применяют рыхлитель с пятью стойками, а суглинистых - с тремя стойками. Для лучшего наполнения ковша сухие грунты увлажняют с помощью поливочных машин до оптимальной влажности, а переувлажненные грунты сушат.
При разработке грунта легкими скреперами следует: производить послойное рыхление плотных грунтов на глубину резания скрепера; не допускать передвижения и набора грунта на уклонах, более указанных в паспорте машины; применять при наборе грунта тракторы-толкачи; применять скреперы с принудительным заполнением; производить разгрузку грунта на насыпи при движении скрепера параллельно продольной оси насыпи; отсыпать грунт в насыпи слоями от откосов к оси продольными полосами; возводить насыпи попеременно на картах, на каждой из которых производят операции по выгрузке, разравниванию, увлажнению (подсушиванию) и уплотнению грунта.
Схемы движения скрепера
В зависимости от размеров земляного сооружения, расположения выемок, насыпей, кавальеров или отвалов при работе скреперов наиболее часто используют следующие схемы их движения: эллиптическая, "восьмерка", спиральная, по зигзагу, челночно-поперечная и челночно-продольная.Работа "по эллипсу" (рис. 1, а) и "восьмерке" (рис. 1, б) применима при возведении насыпей из одно- и двусторонних резервов, при устройстве выемок с укладкой грунта в насыпи, дамбы и кавальеры, при планировочных работах в промышленном и гражданском строительстве. При работе "восьмеркой" за один проход скрепер совершает две операции загрузки ковша и две операции его разгрузки, что сокращает путь холостого пробега и, как следствие, повышает производительность скрепера.
Рис.1. Схема движения скрепера
а - по эллипсу; б - восьмеркой; в - по спирали; г - зигзагом; д - по челночно-поперечной схеме; е - по челночно-продольной схеме; прямоугольниками показаны участки загрузки; заштрихованными прямоугольниками - участки разгрузки
Спиральную схему (рис.1, в) используют при возведении широких насыпей из двусторонних резервов или широких выемок высотой или глубиной до 2,5 м. При этом работы ведут без устройства выездов и съездов.
Работу "по зигзагу" (рис.1, г) производят при возведении насыпей высотой до 6 м из резервов при длине захватки 200 м и более.
Челночно-поперечная схема (рис.1, д) применяется чаще при возведении насыпей и дамб высотой менее 1,5 м при работе из двусторонних резервов или при устройстве каналов и выемок до 1,5 м с укладкой грунта в дамбы или кавальеры. Производительность работы скрепера по зигзагу выше на 15 %, а при челночно-поперечной - на 30 % по сравнению с эллиптической схемой.
Челночно-продольная схема движения скреперов (рис.1, е) применяется при возведении насыпей вы сотой 5...6 м с заложением откосов не круче 1: 2° с транспортировкой грунта из двусторонних резервов.
Схему движения для каждого конкретного случая следует выбирать с учетом местных условий так, чтобы пути движения были наименьшими. Наибольшие уклоны землевозных дорог должны составлять для скреперов: в грузовом направлении - при подъеме- 0,12...0,15, а при спуске 0,2...0,25; в порожнем направлении - при подъеме 0,15...0,17, а при спуске 0,25...0,3.
Передовой опыт
В строительстве широко применяют прицепные скреперы ДЗ-20 вместимостью 7 м 3 агрегатируемые с тягачами Т-100М и Т-130. Теоретический и технико-экономический анализы эксплуатации этих машин показали, что для снижения приведенных затрат при разработке грунта вместимостью ковша серийных скреперов может быть увеличена до 10-12 м 3 .С этой целью разработаны конструкции скреперных ковшей увеличенной вместимости с подвижным днищем, заполнение которых не требует увеличения силы тяги трактора.
Длительные испытания показали, что применение ковшей увеличенной вместимости с подвижным днищем обеспечивает увеличение производительности скреперов за счет большего на 2,9...3,8 м 3 объема перевозимого за цикл грунта при незначительно меняющейся скорости транспортировки. Производительность скреперов увеличивается в среднем на 30...35%, а удельные приведенные затраты снижаются на 15...20%.
Техника безопасности
Перед началом движения скрепера следует убедиться, что путь свободен. При работе на свежеотсыпанной насыпи гусеницы трактора и колеса машины должны быть не ближе 1 м от края насыпи.После работы машина должна быть заторможена. Оставлять незаторможенной машину запрещается на уклоне или косогоре.
Во время движения скрепера запрещается устранять неисправности машины, регулировать и смазывать ее, входить на машину и сходить с нее.
Скреперы запрещается использовать: при разработке глинистых грунтов в дождливую погоду; при движении на подъем при продольном уклоне свыше 25° и спуске с грунтом при уклоне свыше 30°; при работе на косогорах с поперечным уклоном свыше 30° или крутых откосах.
Машинист скрепера не должен делать резких поворотов агрегата, особенно при работе на косогорах, что зачастую приводит к сползанию трактора; запрещается также поворачивать агрегат с заглубленным ковшом.
Перед началом поворота машинист скрепера должен перейти на низшую передачу (первую или вторую) и только тогда начинать поворот.
При перемещении агрегата своим ходом на другое место работы при расстоянии не более 1 км ковш следует поднять и закрепить его транспортной подвеской к раме скрепера, выключив лебедку или гидропривод. При этом особое внимание необходимо обратить на состояние тормозного устройства, а при движении под уклон следует дополнительно тормозить агрегат двигателя трактора.
Применение бульдозеров
Бульдозеры предназначены для выполнения различных земляных работ: возводят насыпи высотой до 2 м из односторонних или двусторонних резервов (рис.2); разрабатывают грунт в выемках с перемещением его на расстояние 50...150 м; разрабатывают грунт котлованов под фундаменты и траншеи; срезают грунт на косогорах (для нарезки уступов, устройства полувыемок-полунасыпей и т. п.); нарезают кюветы и неглубокие водоотводные канавы; засыпают пазухи, котлованы, траншеи, резервы, ямы и овраги; планируют площадки и т. д. (рис.3).
Рис.2. Возведение насыпи бульдозера
а - из одностороннего резерва; б - из двухсторонних резервов
Рис.3. Планировка дна котлована бульдозером
а - перемещение грунта к месту разработки котлована драглайном; б - перемещение грунта к месту последующей разработки прямой лопатой
Рациональная дальность перемещения грунтов бульдозерами зависит в основном от мощности бульдозера: на тракторах ДТ-54 - до З0...50 м, ДТ-75 и Т-100 - до 50...70, Т-130 и Т-180 до 100, ДЭТ-250М и Т-330 до 150...160м.
Цикл работы бульдозера состоит из набора, перемещения, разравнивания грунта и обратного хода.
Набор (копание) грунта может производиться следующими способами:
стружкой постоянной толщины. Так разрабатывают все виды грунтов I...III групп при наборе их на подъеме или грунты со значительным сопротивлением копанию;
гребенчатый способ - стружкой переменной толщины, с поперечным заглублением отвала. Так разрабатывают плотные и сухие грунты;
клиновой способ - стружкой переменной толщины, переходя от наибольшей стружки к более тонкой. Так разрабатывают обычно грунты с малым сопротивлением копанию.
При разработке выемки наиболее, производительная работа бульдозера достигается при движении его под уклон 10...15°. Наибольшие уклоны, преодолеваемые бульдозерами классов до 40, от 40 до 100 и от 150 до 250 кН, составляют: при движении вверх соответственно 20, 25.. .30 и 25°; при спуске с грунтом соответственно 20, 25...35 и 35°; при поперечном уклоне 20, 30 и 30°.
Рис.4. Способы уменьшения потерь грунта при транспортировке бульдозером
а - созданием траншеи; б - многократными проходками по одному следу; в - спаренной работой бульдозеров; г - созданием промежуточных валов
В зависимости от характера возводимого сооружения, взаимного расположения мест разработки и отсыпки грунта и от местных условий используют раз личные схемы движения бульдозеров. При этом различают три основные схемы разработки и перемещения грунта бульдозерами: прямую, боковую и ступенчатую.
Прямую схему применяют при рытье траншеи и выемок, ширина которых незначительно превышает ширину отвала бульдозера; при устройстве въездов, когда допускается отсыпка грунта в одно место, при этой схеме бульдозер совершает возвратно-поступательное движение без поворотов, поэтому схему часто называют челночной или маятниковой. При движении вперед бульдозер срезает грунт и транспортирует его к месту отвала (рабочий ход). Затем он задним ходом возвращается к месту начала резания грунта.
Боковую схему работы бульдозера применяют при перемещении ранее разработанного грунта из отвалов или сыпучих материалов (песка, гравия и др.) из бункеров, при разработке легких грунтов, срезаемых толстыми слоями, а также при работе на косогорах. При этом разрабатываемый грунт располагается сбоку от пути, по которому бульдозер транспортирует его к месту отсыпки. Бульдозер захватывает отвалом грунт, делает поворотное движение, перемещает грунт на транспортный путь, затем транспортирует его к месту отсыпки. Работать по этой схеме может только квалифицированный бульдозерист, поскольку при недостаточном опыте управления бульдозером значительная часть грунта может быть потеряна во время поворота бульдозера.
Ступенчатая схема разработки и перемещения грунта применяется в основном при устройстве насыпей, выполнении вскрышных работ и вертикальной планировке площадей, когда допускается отсыпать разрабатываемый грунт по всей ширине выемки. Работа ведется параллельными проходками. Переместив грунт из одной проходки, бульдозер совершает холостой ход под углом к оси рабочего хода и начинает разработку и перемещение грунта на расположенной рядом проходке (см. рис.2, а).
В зависимости от ширины насыпи разработку грунта ведут в одно- и двусторонних (см. рис. 2, б) боковых резервах. Перед началом работ производят геодезическую разбивку насыпи и боковых резервов, целью которой является наметить ось и границы основания насыпи, границы бермы и резервов. Резервы закладывают преимущественно на нагорной стороне насыпи с поперечным двусторонним уклоном дна 0,02 к середине резерва. Продольный уклон дна резерва должен составлять не менее 0,002 и не более 0,008. Для удобства работы отсыпку насыпи ведут захватками длиной 50...100 м.
Разработку грунта начинают от полевой бровки резерва. Бульдозер двигается на первой скорости, срезает грунт слоями до 30 см и перемещает его в сторону насыпи. При подходе к берме отвал бульдозера постепенно приподнимают, чтобы не срезать грунт на берме. Укладку грунта в тело насыпи производят валиками, размещая их по ширине насыпи. Холостой ход бульдозера в резерв осуществляется на максимальной скорости заднего хода.
От каждой проходки в резерве грунт укладывают в тело насыпи, размещая его по ширине насыпи. Затем бульдозер начинает разработку грунта в следующей проходке. После отсыпки первого слоя насыпи по всей длине захватки бульдозер поднимается на насыпь, перемещается вдоль нее, при этом разравнивает уложенный валиками грунт и уплотняет его гусеницами. Отсыпку последующих слоев насыпи бульдозером производят в той же последовательности. После отсыпки насыпи до заданной высоты бульдозер разравнивает верхний слой грунта, планирует бермы и дно резерва, доводя продольные и поперечные уклоны до проектных отметок.
Отсыпку насыпи высотой 1,5...2 м можно производить без послойного разравнивания насыпанного грунта сразу на полную высоту. При этом рабочая отметка насыпи должна быть увеличена по сравнению с проектной на 10...15 %, так как насыпь в течение длительного времени будет давать осадку.
Планировку дна котлована и срезку откосов производят бульдозерами после разработки грунта экскаваторами. Если дно котлована является основанием для фундаментов, грунт в зависимости от типа и вместимости ковша экскаватора не добирают на 0,1...0,З м. Дно котлована зачищают бульдозером, который перемещает грунт к экскаватору (см. рис. 3, б), а при небольших расстояниях перемещения и глубине котлована удаляет его сам.
При зачистке откосов бульдозерами отвалы грунта располагают преимущественно вдоль нижней бровки зачищаемого откоса. Это позволяет перемещать грунт сверху вниз (крутизна откосов не превышает 1: 2,5).
Обратная засыпка траншей бульдозером производится грунтом из отвала, расположенного вдоль траншеи. После укладки трубопровода, кабеля или устройства другого сооружения во избежание их повреждения одновременно с двух сторон засыпают вручную на высоту 0,25...0,З м дальнейшую засыпку траншеи производят бульдозером перекрестными поперечными ходами.
Техника безопасности
Машинист бульдозера должен осмотреть место работы. Негабаритные куски грунта, пни и другие предметы необходимо удалить. Около мест подземных сооружений администрация обязана поставить предупредительные знаки. При этом вблизи подземных сооружений разрешается работать только в присутствии мастера или производителя работ.Разработка грунтов бульдозером вблизи электрокабелей, находящихся под напряжением, запрещается.
При продольном движении по свеженасыпанному грунту не разрешается приближаться к бровке откоса ближе чем на 1 м во избежание сползания бульдозера под откос. Выдвижение ножа бульдозера за бровку откоса при сбросе грунта запрещается.
В темное время суток рабочее место должно, быть освещено.
При работе на бульдозере запрещается:
производить во время работы двигателя регулирование, крепление и смазку механизмов;
сходить с площадки управления и входить на нее во время движения;
находиться в пределах призмы обрушения дна раскрепленных котлованов и траншей.
Во время взрывных работ бульдозер необходимо удалить на безопасное расстояние и возвращать на место работы только после сигнала "отбой".
Уплотнение грунтов
Уплотнение грунтов выполняют при планировке площадок, возведении насыпей, обратной засыпке траншей и пазух фундаментов, устройстве оснований под полы и т.п. Грунты уплотняют слоями одинаковой толщины, для чего отсыпанный грунт разравнивают бульдозерами или грейдерами. Толщина разравниваемых слоев зависит от условий производства работ, вида грунта и должна соответствовать возможностям применяемых уплотняющих машин.Требуемая степень уплотнения грунтов достигается с наименьшими затратами при оптимальной влажности грунта, поэтому сухие грунты нужно предварительно увлажнять, а переувлажненные - осушать.
Рекомендуемая влажность для грунтов составляет, % глин - 23..28; тяжелых суглинков - 22...25; средних суглинков - 21...23; легких суглинков и супесей - 15...17; чернозема - 25…35; лессов - 19...21, песков мелких и пылеватых - 8...14.
Искусственное уплотнение грунта повышает модуль деформации и сопротивление грунта сдвигу, благодаря чему повышается устойчивость откосов и насыпей. Уплотненный грунт становится более водонепроницаемым и водоустойчивым.
Послойное уплотнение грунта в насыпных сооружениях и обратных засыпках котлованов и траншей осуществляется:
укаткой - с помощью самоходных, полуприцепных и прицепных катков, транспортных средств (автомобилей и прицепов-землевозов), а также землеройно-транспортных машин (бульдозеров и скреперов);
трамбованием - специальными трамбующими машинами; навесным трамбованием - специальными трамбующими машинами, навесными трамбующими плитами, а также пневматическими трамбовками (для стесненных условий);
вибрированием - подвесными, прицепными и самоходными вибраторами; комбинированным способом - виброкатками-агрегатами.
Основные параметры, характеризующие процесс уплотнения, зависят от свойств грунтов, способов уплотнения и типов применяемых грунтоуплотняющих машин и оборудования.
Для укатки применяют катки статического и вибрационного действия. Катки статического действия предназначены для уплотнения грунтов при возведении отсыпаемых послойно дорожных насыпей, плотин и дамб оросительных сооружений и водохранилищ, при засыпке выемок и т. д.
Глубина уплотняющего воздействия, определяющая толщину отсыпаемого слоя, зависит от массы катка, типа его рабочего органа и числа проходов по одному следу.
Область применения катков по разновидностям грунтов определяется типом рабочего органа. По типу рабочего органа катки статического действия разделяют на катки с кулачковыми, ребристыми, решетчатыми, и гладкими вальцами. По способу приведения в движение катки бывают прицепные и самоходные.
Связные и комковатые грунты уплотняют кулачковыми катками (рис.5, а), которые передают на грунт давление, значительно превосходящее предел его прочности (табл. 2). Такими машинами массой до 5 т уплотняют слой грунта толщиной 10...20 см при восьми - восемнадцати проходках катка по одному следу, а тяжелыми массой 25...30 т слой толщиной 50...65 см при четырех - десяти проходках по одному следу.
Рис.5. Схемы уплотнения грунтов
а - кулачковыми катками; б - пневмоколесным катком; в - гладким самоходным катком; г - трамбующей платой, подвешенной к стреле экскаватора Э-652Б; 1 - перекрытие полос; 2 - направление укатки от краев насыпи к ее середине; 3 - ширина укатываемой полосы; 4 - рыхлый слой грунта; 5 - уплотненный слой грунта; 6 - зона уплотнения грунта ручными трамбовками; 7 - слой грунта, уплотняемый катком; 8 - ось проходки экскаватора; 9 - трамбующая плита; 10 - уплотняемая полоса; 11 - место стоянки экскаватора
Таблица 2
Техническая характеристика прицепных катков с кулачковыми вальцам
При использовании кулачковых и ребристых катков происходит разрыхление верхней части слоя грунта на глубину 1/3...1/2 высоты кулачка или ребра. Эти катки не применимы для несвязных грунтов из-за большой глубины разрыхления поверхности слоя грунта.
Комковатые связные грунты укатывают вальцами, поскольку валец разрыхляет комки и одновременно уплотняет слой рыхлого грунта.
Пневмоколесные прицепные катки выпускают двух типов: с жестким креплением колесных осей к раме и общим балластным кузовом, а также с балансирным креплением осей к тяговой раме и с секционными ящиками.
У катков с балансирными колесами постоянно обеспечивается контакт всех колес с неровной поверхностью укатки и все колеса передают на грунт заданную нагрузку, обусловленную балластом. Катки с жестким креплением колес этими качествами не обладают.
Катками на пневмоколесном ходу средней массы (до 10 т) уплотняют слои толщиной 10...25 см при двух - десяти проходках катка по одному следу, катками большой массы (до 45 т) - слои толщиной 25...50 см при том же количестве проходок по одному следу.
Кулачковыми катками и катками на пневмоколесном ходу уплотнение производят путем последовательных замкнутых проходок катка по всей площади насыпи с перекрытием каждой проходкой предыдущей на 0,15...0,25 м (см. рис. 31 ,а). Закончив укатку всей площади, процесс повторяют столько раз, сколько требуется для достижения проектной плотности грунта.
Катками с гладкими металлическими вальцами уплотняют связные грунты слоем до 15 см и песчано-гравелистые смеси при толщине отсыпаемого слоя от 5 до 15 см. Применение таких катков целесообразно, когда верхний слой насыпи является основанием фундаментов или подъездных путей, а также при засыпке верхней части пазух в стесненных условиях (см. рис. 31, в). Нижние слои пазухи толщиной 15... 20 см вокруг фундамента уплотняют пневматическими или электрическими трамбовками.
Вибрационные катки (табл. 3) предназначены для уплотнения несвязных отсыпанных грунтов и выпускаются в самоходном и в прицепном исполнении гладкими вальцами.
Таблица 3
Техническая характеристика катков с гладкими вальцами
Рабочим органом виброкатка является гладкий валец, внутри которого смонтирован вал с дебалансами - возбудителями вибраций. Валец размещается внутри прямоугольной рамы, оснащенной дышлом со сцепным устройством. На задней поперечине рамы установлен двигатель, приводящий вал дебалансов с помощью гибкой (обычно клиноременной) передачи.
Для уравновешивания двигателя на передней части рамы крепится противовес. Снизу на поперечинах рамы смонтированы подпружиненные скребки, очищающие вальцы от грунта. Для защиты рамы и двигателя от вибраций к боковым балкам рамы с помощью резинометаллических амортизаторов крепятся корпуса подшипников вальца и вала дебалансов.
Трамбующие машины и оборудование служат для уплотнения связных и глинистых грунтов, отсыпаемых слоями толщиной до 1...1,5 м. Несвязные песчаные грунты, как правило, не трамбуют, так как вблизи от места удара грунт разуплотняется.
В строительстве используют трамбующие плиты на одноковшовых экскаваторах и кранах и трамбующие машины непрерывного действия.
Трамбующие плиты, навешиваемые на канат экскаватора-драглайна (см. рис. 5, г), применяют обычно для уплотнения грунтов в местах с узким фронтом работ, недоступных для уплотняющих машин других типов.
Трамбующими плитами массой 2...7 т и более, подвешенными к экскаваторам или кранам, уплотняют песчаные и глинистые грунты с количеством ударов 1...5. Недостатком этого способа является - повышенная изнашиваемость крана или экскаватора, а также сравнительно невысокая их производительность, что ограничивает применение этого способа.
Трамбующие машины выпускаются в двух модификациях - ДУ-12Б и ДУ-12В для агрегатирования с гусеничными тракторами Т-100М и Т-1З0.
Рабочим органом машины служат две плиты, подвешенные рядом на подъемных канатах сзади трактора. Плиты поочередно поднимаются канатами и свободно падают на поверхность грунта, осуществляя его трамбование на полосе, равной по ширине захвату обеих плит.
Во время работы трактор движется с замедленной ходоуменьшителем скоростью, которая выбирается соответственно необходимому числу ударов плит по одному месту. При транспортных передвижениях машины плиты поднимаются в верхнее положение, где удерживаются крюками. При работе крюки переводят в нерабочее положение с помощью механизма, управляемого из кабины водителя.
Таблица 4
Техническая характеристика трамбующей машины ДУ-12
| Техническая характеристика | Марка машины | |
| ДУ-12Б | ДУ-21В | |
| Базовый трактор | Т-100М | Т-130 |
| Число плит | 2 | 2 |
| Масса плиты, т | 1,3 | 1,3 |
| Размер плиты в плане, мм | 1000x1000 | 1000x1000 |
| Высота падения плит, м | 1,3 | 1,3 |
| Ширина захвата плит, м | 2,5 | 2,5 |
| Частота ударов, мин | 2x16 | 2x16 |
| Число ударов по одному месту | 3…6 | 3…6 |
| Энергия одного удара, Дж | 14300 | 14300 |
| Поступательная рабочая скорость | 80…200 | 80…200 |
| Глубина уплотнения, м | До 1,2 | До 1,2 |
| Масса, т | ||
| машины с трактором | 18 | 18 |
| навесного оборудования | 1,3 | 1,3 |
Уплотнение грунтов в насыпях
В основе технологии укладки и уплотнения связных грунтов лежит разбивка насыпи на карты - участки небольшой длины, на которых последовательно производят операций по разгрузке грунта, его разравниванию и уплотнению.Число участков, одновременно используемых для укладки грунта, зависит от объема работ, наличия оборудования, сезона производства работ и может изменяться в пределах 4-2. В летнее время наибольшая производительность достигается при работе на 4 участка, в зимнее время - не более двух.
Размеры карт определяют конкретными условия ми производства и применяемыми механизмами, однако их длина должна быть не менее 200 м.
Рекомендуются следующие размеры у для кулачковых катков 250...300 м, для катков на пневматических шинах - 200 м, для виброкатков - 200…250 м; для виброуплотняющих и трамбующих машин при уплотнении лессовых, просадочных и гравелистых грунтов не менее 50 м.
Ширину насыпи, как и ширину участков, принимают из условий безопасного ведения работ уплотняющей машиной, которая должна находиться от бровки насыпи на расстоянии, предотвращающем ее сползание на откос.
Для уменьшения избыточной влажности следует перед уплотнением послойно подсушивать грунт в естественных условиях. Для ускорения этого процесса грунт на участке необходимо разрыхлять боронованием или перепахиванием. При толщине слоя грунта в рыхлом состоянии 30...40 см подсушивания в условиях летней жаркой погоды требуется не менее 2...3 сут.
При уплотнении слоя рыхлого грунта, отсыпанного, например, драглайном или грейдер-элеватором, следует производить сначала укатку катком легкого типа без загрузки его балластом. Эта операция не требуется при отсыпке слоев грунта самосвалами, скреперами или тракторными тележками. В этом случае грунт уплотняется до требуемой нормы плотности грунтоуплотняющими машинами.
При вертикальной планировке больших площадей и на насыпях, где возможны повороты катка, рекомендуется применять схему движения катков по замкнутому кругу. На насыпях, где невозможен поворот катка, следует применять челночную схему движения, когда трактор в конце участка отцепляется от катка и присоединяется к нему с другой стороны.
При укатке прицепными катками первый и второй ход катка выполняют на расстоянии 2...2,5 м от бровки насыпи, а затем смещением ходов на 1/3…1/4 ширины катка в сторону бровки уплотняют края насыпи. После этого укатку продолжают круговыми проходками от края к середине насыпи с перекрытием каждого прохода на 1/3…1/4 ширины катка.
Для равномерного уплотнения грунта давление воздуха в шинах катка должно быть одинаковым (проверять манометром). Рекомендуемое давление в шинах катков на пневмоколесном ходу: для песков 200 кПа, супесей 300...400, суглинков и глин 500...600 кПа. При этом число проходов катка по одной полосе обычно принимают: для песчаных грунтов 2...3, для супесчаных 3...4 и для суглинистых и глинистых 5...6.
Уплотнение грунтов укаткой следует производить при рациональном скоростном режиме работы катков. Скорости движения катка различны, причем первый и два последних совершаются на малых скоростях (2...2,5 км/ч), а все промежуточные ходы - на больших, но не превышающих 8...10 км/ч. При рациональном скоростном режиме работы катка производительность его увеличивается примерно вдвое, а общая стоимость работ снижается на 50 %.
При возведении насыпи из резерва драглайном работы следует выполнять на двух смежных захватках: на одной из захваток отсыпаемый слой грунта разравнивается бульдозером, а на другой - уплотняется грунтоуплотняющими машинами. При уменьшении толщины отсыпаемого слоя от 1 до 0,3 производительность драглайна уменьшается на 11 %.
При возведении насыпи из резервов бульдозерами работы следует производить также попеременно на двух смежных участках.
Для уплотнения песчаных оснований под фундаменты и повышения несущей способности грунтов под различными инженерными сооружениями применяют гидровибрационный метод. Он основан на использовании вибрации, передаваемой грунту от гидровибратора, с одновременным увлажнением уплотняемого грунта.
К гидровибратору, подвешенному к стреле крана, подводят два шланга: для подачи воды в нижнее и верхнее сопло. Гидровибратор извлекают из грунта с остановками через каждые 30...40 см при непрерывной подаче воды в верхнее сопло. Глубина погружения гидровибратора определяется необходимой глубиной уплотнения грунта. Скорость погружения зависит от давления и количества подаваемой воды,. Массы гидровибратора, плотности и гранулометрического состава грунта и принимается в среднем 1...2 м/мин. При уплотнении с увлажнением водой грунт оседает, а вокруг гидровибратора в радиусе 0,4…1 м образуется воронка, которую необходимо засыпать песком.
На слабых водонасыщенных грунтах во многих случаях целесообразно применять предпостроечное уплотнение таких грунтов временной нагрузкой с использованием вертикальных дрен (песчаных, бумажных и др.).
Часть 1
Бульдозеры выполняют операции следующим образом. Послойную разработку и перемещение материалов производят при расстоянии транспортирования 50...150 м. Большие расстояния перемещения экономически выгодны для тяжелых бульдозеров. При поверхностной разработке грунтов и полезных ископаемых характерны челночные движения машины, чередующие рабочий ход и отъезд назад порожняком. Грунт целесообразно набирать и перевозить по одному проходу с образованием боковых валиков, траншейным способом, спаренной работой бульдозеров, образованием нескольких призм. В легких грунтовых условиях применяют дополнительное сменное оборудование бульдозера (открылки, уширители, удлинители).
Возведение насыпей осуществляют двумя способами: поперечными проходами из резерва (рис. 137, I ) и продольными односторонними движениями машины (рис. 137, II ).
Рис. 137. Основные земляные бульдозерные работы
При поперечном перемещении грунта из резервов целесообразно использовать траншейный способ разработки материалов и спаренную работу нескольких машин. Первые призмы подают в центр насыпи, последующие - ближе к ее краям.
Призмы волочения укладывают вприжим. Подъемы откосов насыпи, по которым подается грунт, не должны превышать 30%. При больших подъемах насыпи работа неэффективна.
Продольными движениями бульдозера в направлении продольной оси насыпи целесообразно подавать грунт под уклон. Высота насыпи в этом случае может быть до 4...5 м.
Разработку выемок производят продольными двусторонними проходами (рис. 137, III ) и поперечными ходами (рис. 137, IV ). Продольный двусторонний способ обеспечивает большую производительность бульдозеров. Его применяют при небольшой протяженности выемок и в случаях, когда грунт, вынутый из выемки, полностью укладывают в прилегающие насыпи. Поперечный способ разработки выемки применяют, когда излишки грунта укладывают в кавальеры вдоль будущего полотна дороги.
Отрывку каналов, ирригационных сооружений, траншей, котлованов производят поперечными ходами бульдозера с постепенным смещением машины вдоль сооружений (рис. 137, V ). Грунт укладывают в кавальеры по всей протяженности каналов, создавая с обеих сторон валы земли. Разрабатывают грунт в параллельных траншеях глубиной не более габаритной высоты машины. Расстояние между траншеями до 0,4...0,6 м. После отрывки разрушают межтраншейную перемычку. В этом случае эффективна групповая работа машин спаренными параллельными ходами.
Планировочные работы проводят на ровной поверхности, срезая небольшие бугры и засыпая впадины, ямы, овраги. Большие впадины засыпают с соседних косогоров продольными проходами (рис. 137, VI ). Последние проходы делают со смещением на 3/4 ширины отвала, чтобы исключить появление боковых валиков. После грубой передней планировки (см. рис. 130, г ) целесообразно провести отделку поверхности при заднем ходе бульдозера (см. рис. 130, в ) и «плавающем» положении отвала. Для большей точности целесообразно применять взаимно перпендикулярные проходы бульдозеров.
Рис. 130. Основные виды работ, выполняемых бульдозерами:
а
- разработка траншей, котлованов, каналов с отсыпкой грунта в кавальеры, насыпи, б
- срезка косогоров и засыпка выемок, в
- снятие плодородного слоя или пустой породы, г
- планировка передним ходом, д
- разравнивание передним ходом, е
- планировка задним ходом, ж
- засыпка траншей, з
- толкание скреперов при наполнении ковша грунтом, и
- погрузка грунта в транспорт с эстакады, к
- погрузка материалов в транспорт с лотка, л
- валка деревьев, м
- корчевка пней, н
- срезка кустарников и мелколесья, о
- снегоочистительные работы; 1 - исходное положение бульдозера, 2 - резка и транспортирование грунта, 3 - бульдозер на насыпи, 4 - насыпь или кавальер, 5 - траншея, 6 - косогор, 7 - выемка, 8 - плодородный слой или пустая порода, 9 - полезные ископаемые и строительные материалы, 10 - скрепер, 11 - эстакада, 12 - автотранспорт, 13 - погрузочный лоток
Пробивку террас и полок на косогорах осуществляют бульдозерами с неповоротными и поворотным отвалами. Наиболее эффективен и безопасен способ перемещения грунта с косогора в полунасыпь поперечными проходами машины под уклон (рис. 138, I ). Его применяют при пологих склонах косогоров. При больших углах наклона косогоров используют продольный способ (рис. 138, II ). В этом случае отвал бульдозера, установленный с перекосом, пробивает сначала проход 1, затем 2, 3, 4 и 5. Работа продольными проходами более производительна, однако необходимо проявлять особую осторожность, так как возможно поперечное сползание или опрокидывание машины по склону. Поэтому в целях безопасности проведения работ учитывают поперечную устойчивость бульдозера.
Рис. 138. Разработка косогоров бульдозером
Засыпку траншей производят бульдозерами с неповоротным (рис. 139, а ) или поворотным отвалом (рис. 139, б ). Эту операцию выполняют прямыми проходами, перпендикулярными оси траншеи, или косыми движениями под некоторым углом к ней.
Рис. 139. Засыпка траншей бульдозерами:
а
- с неповоротным отвалом, б
- с поворотным отвалом; 1 - насыпь грунта, 2 - траншея
Бульдозер с неповоротным отвалом краем захватывает часть грунта из насыпи и перемещает его в траншею. Если глубина траншеи 1,5 м и более, то грунт ссыпают через одну или две призмы, чтобы не допускать обвала стенок траншеи и сползания в нее бульдозера. После первого прохода бульдозер смещается при заднем ходе и операция повторяется.
У бульдозера с поворотным (более широким) отвалом его устанавливают под углом направо к продольной оси машины и косыми ходами под углом 30...40° сталкивают грунт в траншею. Применение бульдозеров с поворотным отвалом на этой работе более эффективно, так как грунт частично смещается в сторону при сталкивании.
Толкание скреперов (см. рис. 130, з ) осуществляют бульдозеры при наборе грунта и выходе груженого скрепера из забоя с большим уклоном подъездных путей.
Погрузку грунта в транспорт с эстакады (см. рис. 130, и ) производят преимущественно в песчаных карьерах. Эстакаду устраивают в траншее, отрытой бульдозером. Продольными ходами бульдозер подвигает материал к бункеру эстакады и загружает самосвалы. Бульдозер работает через одну или две призмы, чтобы не вызвать обвала эстакады. Погрузка грунта в транспорт с лотка показана на рис. 130, к .
Валку деревьев (см. рис. 130, л ) осуществляют упором максимально поднятого отвала в ствол.
Корчевку пней (см. рис. 130, м ) можно осуществлять прямым отвалом или отвалом с перекосом. Сначала наибольшим заглублением отвала средними или угловыми ножами подрезают корни пня и раскачивают его повторными включениями муфты сцепления. Затем одновременным поступательным движением машины и подъемом рабочего оборудования выкорчевывают пень. Аналогичным образом удаляют из земли крупные камни и валуны, частично находящиеся на поверхности.
Срезку кустарника и мелколесья (см. рис. 130, н ) производят прямым отвалом, опущенным в грунт на глубину 10...20 см, при поступательном движении вперед всего бульдозера. По мере накопления кучи кустарников, корней, мелких деревьев поворотным движением перемещают в сторону от очищаемой трассы.
Снегоочистку (см. рис. 130, о ) выполняют для содержания автомобильных дорог в хорошем состоянии. Наиболее эффективен в этом случае бульдозер с поворотным отвалом с косопоставленным рабочим органом.
Постройка земляного полотна в сильно пересеченной и горной местности
Опытные работы по комплексной механизации постройки земляного полотна были проведены ДОРНИИ не только в равнинной и слабо пересеченной местностях, но и в условиях горного и сильно пересеченного рельефа.
Рельеф местности, где велись работы, имеет типично горный характер, поскольку дороги в нем запроектированы в основном по крутым косогорам и оврагам с серпантинами, частично с подпорными стенками и с применением в отдельных местах буровзрывных работ.
Грунтовые условия в этом районе характеризуются преобладанием сильно щебенистых грунтов III
и IV категорий, перемежающихся отдельными участками скальных пород (известняков). Условия механизации земляных работ в этом районе резко отличаются от обычных условий равнинной и мало пересеченной местностей; использование грейдер-элеваторов в этих условиях исключается совсем, а применение грейдеров и автогрейдеров возможно только в самом ограниченном размере для отделочных работ. Основными машинами, пригодными для работы в горных условиях, являются: экскаватор, работающий прямой лопатой без транспорта, бульдозер и скрепер. Основной тип земляного полотна в горной местности представляет собой полунасыпь-пол у выемку на косогорах, часто перерезаемых оврагами, в которых расположены искусственные сооружения (трубы) с подходами в виде сравнительно высоких и небольших по протяжению насыпей. Таким образом весь комплекс работ по постройке земляного полотна в этих условиях складывается из:
а) разработки сравнительно пологих косогоров в гюлунасыпь-полувыемку,
б) разработки крутых косогоров,
в) устройства насыпей в оврагах для подходов к искусственным сооружениям.
В районе строительства указанный комплекс работ осложнялся тем, что все косогоры были покрыты густым лиственным лесом.
Рис. 25. Схема валки леса с корчевкой при помощи натяжного троса: 1-трактор, 2 - трос Валка леса снизу
Применение для косогорных работ экскаваторов и бульдозеров позволяет избавиться во многих случаях от ряда наиболее тяжелых подготовительных работ - корчевки пней и вычесывания корневой системы из верхних слоев грунта дорожной полосы. Обязательной во всех случаях постройки полотна в горном рельефе при наличии леса является работа по валке леса и очистке полосы от кустарника. Валка леса может быть произведена одновременно с корчевкой, что в горных условиях является вполне рентабельным. Условия рельефа при косогорах крутизной 35° и выше часто не позволяют доставить средства механизации непосредственно на трассу строящейся дороги и заставляют располагать их ниже или выше трассы дороги на имеющихся временных дорогах.
Разберем эти случаи.
При расположении временной дороги ниже трассы основной дороги (рис. 25), выгодно производить валку леса совместно с корчевкой, захватывая корчующим тросом одновременно 10-15 деревьев, как показано на рис. 26. В этом случае, после валки леса с корня не понадобится больше никаких подготовительных работ, поскольку хлы-сты сваленных деревьев за один прием с валкой и корчевкой убираются с дорожной полосы. При расположении подъездной временной дороги выше трассы (рис. 26) валку леса прямой тягой тросом вверх производить нецелесообразно и очень трудно. В таких случаях требуется применение блока и анкерного пня, расположенного ниже трассы, как указано на рис. 26. Как и в первом случае корчевка с одновременной валкой леса здесь выгоднее, поскольку требует только трактора и троса. Отдельная валка леса электропилами, очевидно, в этих случаях с организационной стороны будет нерентабельна, поскольку потребует, с одной стороны, доставки на место работ электростанции и пил, а с другой, вызовет необходимость лишней операции по уборке с дорожной полосы сваленных деревьев, что в условиях горной местности создаст дополнительные организационные трудности. При пологих косогорах можно также применять указанный выше способ одновременной валки и корчевки леса. Раздельная валка леса пилами может оказаться рентабельной только тогда, когда произрастающий лес состоит из настолько крупных и толстых деревьев, что корчевка их трактором будет представлять значительные трудности.
Рис. 26. Схема валки леса с корчевкой при помощи натяжного троса:
1 - трактор; 2- трос, 3 - блок, 4 - анкер Валка леса сверху
После уборки сваленных древесных стволов с полосы производства работ можно приступить к осуществлению основных земляных работ. Разработка пологих косогоров с крутизной до 20° должна производиться в основном бульдозерами, поскольку применение для нее экскаваторов невыгодно, потому что црследним придется работать, главным образом, в забоях малой высоты, что будет снижать их выработку. Разработка пологих косогоров при наличии бульдозеров поворотного типа может осуществляться по двум принципиально различным основным схемам работ.
Первую схему можно применять при поворотных бульдозерах Д-161 или Д-149. Она заключается в предварительной разработке косогора послойно с постепенным перемещением грунта из выемки в насыпь.
Последующими проходами производится зарезание правым краем ножа на 30-50 см от линии каждого предыдущего зарезания. После 3-4 зарезаний образуется масса грунта, достаточная для полноценного прохода по перемещению грунта в насыпь без зарезания. При разработке каждого слоя зарезания первый проход обычно бывает не вполне полноценным.
Длина обрабатываемого участка должна быть возможно большей для того, чтобы сократить количество перестановок ножа при обратном ходе. На каждую перестановку в среднем затрачивается около 1 минуты.
Эта схема обладает рядом существенных неудобств, заключающихся в следующем.
1. Схема может быть осуществлена только при наличии поворотных бульдозеров. Обычными бульдозерами работать по этой схеме нельзя.
2. Схема требует многократного перемещения грунта до укладки на место несколькими проходами. В результате выполнения этой схемы, каждая частица грунта совершает перемещение не только в поперечном, но и в продольном направлении. Поэтому конструктивные особенности бульдозеров используются недостаточно целесообразно и производительность их снижается.
3. В начале работ поворотный бульдозер должен работать с сравнительно большим перекосом по отношению к своей продольной оси.
При косогорности свыше 12-15% такой перекос может вызывать сход трактора гусениц. При косогорности в 18% работа с перекосом становится совершенно невозможной из-за частого схода трактора с гусениц.
Рис. 27. Схема разработки косогора с уклоном в 20° в полунасыпь-пол увыемку
4. Схема требует частых перестановок угла захвата отвала (при каждом повороте машины), что также сказывается отрицательно на рациональном использовании, машин.
Все эти отрицательные стороны такой схемы работ позволяют считать ее нецелесообразной для широкого использования на производстве, несмотря на то, что она рекомендуется некоторыми авторами.
Вторая схема применима при разработки косогоров-крутизной до 20 и даже 25° (при опытном операторе) и заключается в том, что разработка косогора ведется с первого же прохода путем поперечного перемещения грунта бульдозером. Порядок разработки косогора по этой схеме показан на конкретном примере.
Поставив бульдозер перпендикулярно оси дороги, так, чтобы его нож был расположен в 5 м от точки перехода полувыемки в полунасыпь, произведем первое зарезание. Отодвинув бульдозер еще на 5 м, произведем второе зарезание, которое вместе с первым в данном случае перекроет всю поверхность косогора, подлежащую разработке в полувыемку.
Следующие (3,4 и 5) зарезания произведем в таком же порядке. Очевидно, что зарезание, помеченное на рис. 27 № 6, произвести бульдозером нельзя, так как образовалась крутая ступень между поверхностью косогора за пределами полувыемки и поверхностью грунта в полувыемке после производства первых зарезаний. Поэтому срезку грунта в секциях 6, 8, 10 и т. д. придется производить с углом захвата 67° левым концом ножа или автогрейдёром. Таким образом, окончательная разработка косогора для бокового кювета может быть произведена при совместной работе бульдозера и лишь частично поворотного бульдозера и автогрейдера; устройство кювета выполняется рядом дополнительных проходов автогрейдера в процессе отделки уже готового вчерне земляного полотна. Эта схема лишена большей части недостатков первой схемы и может быть рекомендована для широкого применения.
Если баланс земляных масс позволяет вести разработку косогора с более пологим откосом полувыемки (до 25°), схему можно значительно упростить и всю основную работу проделать бульдозером без участия более сложных машин типа Д-149 или Д-161.
Во многих случаях разработка резервов для устройства подходов к искусственным сооружениям на косогор-ных участках Дороги в местах пересечения ее оврагами затруднительна, и возникает необходимость подготовки резервов в процессе разработки косогоров. Как частное решение этой задачи, может быть предложен способ разработки косогора с уширенным кюветом, используемым в качестве резерва для засыпки труб в оврагах.
При косогорах, заросших лесом, первые проходы бульдозера подле валки леса производятся специально с целью корчевки оставшихся пней и уборки верхнего растительного покрова. Таким образом, при разработке пологих косогоров следует применять комплекс машин в составе тракторов для корчевки, бульдозеров, скрепера, рыхлителя Д-162 (для рыхления плотных грунтов перед скреперными работами) и автогрейдера для отделочных работ.
Разработку крутых косогоров нельзя произвести одними бульдозерами, так как бульдозеры не могут работать на больших уклонах ни по направлению склона, ни тем более, в направлении вдоль косогора из-за неизбежного схода тракторов с гусениц.
Из числа имеющихся в наличии машин наиболее подходящими для разработки крутых косогоров являются экскаваторы, работающие прямой лопатой с емкостью ковша от 0,5 до 1,0 м3. На опытных работах 1948 г. разработка крутых косогоров была произведена в основном экскаваторами с емкостью ковша 0,5 м3. Экскаваторы с емкостью ковша 1 м3 могут работать не только в грунтах III , IV и V категории, но и в предварительно разрыхленных грунтах высшей категории. Производительность этих экскаваторов почти вдвое превышает производительность экскаваторов с ковшом емкостью 0,5 м3, но меньшая подвижность их как на строительной площадке, так и при переброске с объекта на объект весьма снижает эффективность применения их на линейных дорожных работах.
Разработка крутых косогоров не может быть доведена экскаваторами до конца. В лучшем случае лишь 50-60% объема земляных работ на косогоре укладывается на место экскаватором, остальная часть работ должна быть выполнена бульдозерами или их разновидностями (Д-149 и Д-161), и частично другими машинами. Таким образом, при разработке крутых косогоров еще в большей степени, чем в других условиях рельефа требуется комплексная работа ряда машин, составляющих механизированное звено. Разработка косогора начинается с подготовки площадки, с которой начинается пионерная траншея, необходимая для захода экскаватора на отметку будущего земляного полотна (рис. 28).
Рис. 28. Начало разработки пионерной траншеи экскаватором с ковшом емкостью 0,5 м3
Пионерная траншея проходится обычно с подъемом до 10-12%; она разрабатывается прямой лопатой на ширину, необходимую для прохода экскаватора, т. е. на 2,5-3,5 м. После того как экскаватор дойдет до отметки земляного полотна, он должен начать разработку основной траншеи, откладывая грунт с низовой стороны косогора. Ширина разрабатываемой траншеи не должна превышать 4,5-5 м в целях увеличения выработки экскаватора по протяжению дороги. На опытных работах 1948 г. в отдельных случаях стахановцы-экскаваторщики (тт. Ефименко и Гаврюшин) добивались выработки до 100 пог. м за рабочий день при производительности до 500 м3 в смену, что составляло около 200% нормы. После экскаватора разработку отсыпанного им вала производили бульдозеры, причем выработка последних по разравниванию вала и расширению сделанной экскаватором траншеи в несколько раз превышала в пог. м выработку экскаватора. Таким образом, в целях более равномерной загрузки машин, участвующих в отряде по разработке косогора, следует стремиться уменьшить ширину траншеи, разрабатываемой экскаватором, для увеличения его выработки по длине дороги и одновременно для большей загрузки бульдозеров. Опыт показал, что один бульдозер легко может обслужить работу 2-3 экскаваторов даже с некоторым запасом времени на самостоятельную работу по разработке менее крутых участков косогора.
При уклоне менее 30° разработка косогора указанным способом возможна с устройством земляного полотна в полунасыпи-полувыемке без подпорной стенки, но с обязательным устройством хотя бы одного уступа для упора грунта полунасыпи. На опытных работах 1948 г. уступы устраивались вручную, чего, конечно, при комплексной механизации работ не следует в дальнейшем допускать. Надо иметь в‘виду, что уступы могут быть сделаны и механизированным способом при помощи малых экскаваторов с емкостью ковша 0,25 м3. На рис. 29 показано расположение уступов: основного - для полотна дороги и вспомогательного, вырабатываемого малым экскаватором,- для упора откоса насыпи.
При косогорах круче 33° устройство полунасыпи-полувыемки без подпорных стенок невозможно, если требуется выдержать полуторное заложение откоса полунасыпи.
Если устройство подпорной стенки по подсчетам оказывается не экономичным, и если учесть, что при определении техно-экономических показателей устройства подпорной стенки необходимо считаться со снижением степени механизации и выработки на одного рабочего в натуральных показателях, то разработку косогора следует вести без полунасыпи, чтобы вся полка полотна дороги находилась на материке в выемке (рис. 30). В этом случае весь грунт, вырабатываемый экскаватором и после него бульдозером, пойдет под откос косогора на выброс без оформления его в кавальер.
Рис. 29. Схема расположения уступов для упора грунта при косогорных работах
Необходимо сделать оговорку, что при постройке дорог в горах, сложенных из массивных каменных пород, во многих случаях устройство подпорных стенок может оказаться значительно выгоднее расширения выемок, так как работа в плотных скальных грунтах требует значительного количества сравнительно дорогих и трудоемких буровзрывных работ. За последние годы в практике Министерства путей сообщения и других ведомств часто стали применяться массовые взрывы на выброс выемок и полувыемок. Поскольку эти работы носят специфический характер и в дорожных условиях требуют специального оборудования, специалистов, взрывчатых материалов и т. д.- в настоя щей работе вопрос этот не разбирается, тем более, что буровзрывным работам на строительстве путей сообщения посвящена достаточно обширная литература.
Рис. 30. Поперечный профиль дороги на косогоре в выемке
Рис. 31. Разработка траншеи для спуска экскаватора в овраг
Перейдем теперь к вопросу устройства переходов через овраги при горной дороге, трассируемой по склонам крутых косогоров. Уже упоминалось, что во многих случаях закладка специальных резервов для устройства этих насыпей затрудняется местными условиями. В частности невозможность закладки отдельных резервов имела место почти на всех пересечениях оврагов трассой горной дороги, строившейся в 1948 г.
Разработка косогоров при подходах трассы дороги к оврагу может быть организована таким образом, чтобы создать запас грунта на самой трассе дороги с тем, чтобы в дальнейшем скреперами с продольной возкой подать его в насыпь. Этого можно достичь путем разработки косогора у подхода к оврагу на отметках более высоких, чем для проектируемого полотна дороги.
Определив заранее, путем соответствующего расчета, объем грунта, потребный для образования насыпи, разработку косогора при подходе к оврагу следует с определенного расчетом места вести выше проектной отметки до самого спуска в овраг. Подойдя к спуску, следует разработать пионерную траншею для спуска экскаватора в овраг и перехода через него понизу (рис. 31). С другой стороны оврага начало разработки косогора начинается также с более высокой отметки. В поперечнике соотношение проектного поперечника дороги и фактически разрабатываемого экскаватором при подходе к оврагу, показан на рис. 32.
Рис. 32. Схема соотношения проектного поперечника дороги и поперечника, фактически разрабатываемого экскаватором при подходе к оврагу: 1 - вал грунта, разрабатываемый бульдозером под откос, 2 - полнунасыпь, 3 - резерв для скрепера, h - высота подъема траншеи, I - откос траншеи экскаватора
Весь грунт, недобранный экскаватором по высоте при таком способе разработки косогора, легко подается в насыпь бульдозером и скрепером (рис. 33). Бульдозер подает вал грунта, разработанный экскаватором, вниз, з овраг и смягчает спуск до пределов, при которых в работу может быть включен скрепер.
Работа бульдозеров при разработке крутых косогоров производится по схемам, несколько отличающимся от тех, которые применяются в равнинной и слабо пересеченной местностях. Она заключается в разравнивании сравнительно высоких валов грунта, разработанного ранее экскаватором, в подготовке фронта работы скреперов и, где это возможно, площадок для установки экскаваторов в забой.
Наиболее распространенной операцией, осуществляемой бульдозерами при разработке крутых косогоров, является передвижка под откос и разравнивание валов насыпанного экскаватором грунта для расширения пробиг той им полки до требуемой проектом ширины дорожного полотна.
Рис. 33. Разработка скрепером валов грунта, отсыпанных экскаватором
Из этой таблицы видно, что при косогорности до 12° экскаватор укладывает на место только около 10% вырабатываемого им грунта. Таким образом, при косогорах с малым уклоном до 90% выработки экскаватора требуют вторичной переработки, что свидетельствует о явной невыгодности использования экскаваторов при разработке пологих косогоров.
При уклонах косогора 24° и выше экскаватор укладывает на место уже около 30-35% выработанного им грунта. Площадь сечения разрабатываемой им траншеи в зависимости от крутизны косогора колеблется от 8,5 до 20 с лишним м2, причем размеры вала, подлежащего дальнейшей обработке бульдозером, достигают 17 м3 на пог. м дороги. Для окончания сделанной экскаватором за 1 час работы требуется затратить от 0,17 до 0,27 ма-шино-часа работы бульдозера.
Следовательно, в среднем один бульдозер может обслужить работу 4 экскаваторов. Очевидно, что при увеличении емкости ковша экскаватора до 1 м3 количество экскаваторов, обслуживаемых одним бульдозером, уменьшается в среднем до 2. Кроме того, эти данные свидетельствуют и о том, что уменьшение сечения траншеи, вырабатываемой экскаватором, увеличит скорость постройки земляного полотна в пог. м и полнее загрузит бульдозеры.
Разработка валов, насыпанных экскаватором, может быть произведена бульдозерами Д-157 или Д-161. Работа поворотного бульдозера более эффективна и в производственных условиях более удобна, так как для его операций требуется меньшая ширина траншеи (для работы бульдозера Д-157 необходимо обеспечитьширину траншеи около 6 м, а для Д-161 достаточно 4,5 м). Бульдозер начинает разработку с поднятым, ножом и толкает грунт вперед (рис. 34). В этот момент грунт, находящийся выше ножа бульдозера, ссыпается вниз. Получается разработка вала подкопом. На грунт, ссыпавшийся вниз, опускается нож бульдозера. За один-два прохода грунт сваливается под откос, и траншея, разработанная экскаватором, расширяется. Из табл. 18 видно, насколько велика производительность бульдозеров на этой работе. Для разработки вала объемом 57,4 м3 в рыхлом теле (при среднем коэ-фициенте разрыхления 1,3) требуется всего 0,23 маш.-час. работы бульдозера, т. е. производительность бульдозера составляет около 140 м3 за час чистой работы, а для разработки вала объемом 50,6 м3 - 0,2 маш.-часа, т. е. производительность в этом случае составит 115 м3/час. В среднем производительность бульдозеров Д-157 и Д-161 при обработке валов под откос составит около 1200 м3 в смену.
В тех случаях, когда требуется вал свалить не под откос, а продвинуть его вдоль косогора для засыпки какого-либо понижения, разработку вала следует вести в два приема: первым приемом бульдозер, поднимаясь с торцевой стороны на гребень вала, слегка приглаживает и расширяет верхнюю часть вала, чтобы на него мог впоследствии подняться трактор со скрепером для дальнейшей продольной транспортировки грунта.
Поэтому в задачу бульдозериста входит не только приглаживание гребня вала с его расширением поверху не менее чем до 3 м, но и уположивание въезда и съезда с вала для создания удобного фронта работ скреперу.
В тех случаях, когда длина продольного перемещения грунта невелика, бульдозер может самостоятельно нроиз-зести работу по перемещению грунта на место. При высоких и сравнительно узких валах эта работа производится подкопом с установкой ножа при первом проходе примерно по середине высоты вала - для осыпания грунта, а затем нож заглубляется в грунт на половину или треть своей длины, на всю высоту отвала и передвигается с грунтом вдоль оси дороги.
Рис. 34. Передвижение валов, насыпанных экскаватором или бульдозерами
Производительность бульдозера при такой разработке валов тоже очень велика и при расстояниях перемещения 30-40 м составляет от 800 до 1000 м3 в смену.
Таким образом, определился состав отряда для производства работ по постройке дороги в горной местности: основной машиной этого отряда является экскаватор. При работе на крутых косогорах лучше работать одним экскаватором емкостью ковша 1 м3 на основной полке и одним малым экскаватором с емкостью ковша 0,25 м3г включенным в отряд специально для устройства уступов.
Для обслуживания такого маленького отряда необходимо назначать только один бульдозер, но и он будет не полностью нагружен.
Поэтому целесообразно составлять отряд из двух экскаваторных звеньев (4 экскаватора), обслуживаемых одним бульдозером и одним скрепером.
В состав такого отряда должны быть включены рыхлитель Д-162 (для обеспечения работы скреперов в тяжелых каменистых грунтах) и запас троса для валки леса.
Фронт работ такого отряда должен составлять не менее 1-1,5 км, причем экскаваторные звенья должны работать с разрывом между собой не менее 1 км, чтобы избежать частых перебросок этих тяжелых машин.
К атегория: - Механизация земляных работ
7.8.1 До начала земляных работ на косогоре выше верхней кромки разрабатываемой выемки должны быть устроены нагорные водоотводные канавы, предотвращающие возможность стока воды по косогору в разрабатываемую выемку.
7.8.2 Для обеспечения устойчивости насыпи, отсыпаемой на косогоре, на площадиподошвы насыпи до ее отсыпки должны быть нарезаны уступы шириной 2-3 м бульдозером с поворотным отвалом, движущимся продольными ходами параллельно оси дороги, начиная с нижнего уступа.
После нарезки нижнего уступа грунт из нарезаемого вышележащего уступа, перемещенный на готовый нижний уступ, распределяют равномерным слоем и уплотняют до начала отсыпки последующего слоя насыпи. При возможности обрушения грунта откоса разработку можно начинать с верхнего уступа с перемещением грунта под откос.
На пологих косогорах крутизной менее 20° вместо нарезки уступов допускается производить рыхление многокорпусным плугом.
7.8.3 Выемки на пологих косогорах при крутизне менее 20° следует разрабатывать бульдозерами с поворотным отвалом, проходами под углом 45° к оси дороги. При этом грунт перемещается в насыпь, начиная с ее нижней части, и обеспечивается его послойное разравнивание и уплотнение.
На косогорах крутизной более 20° разработку выемки и отсыпку грунта в насыпь выполняют бульдозерами с универсальными отвалами проходами параллельно или под углом менее 45° к оси.
Производство земляных работ с применением гидромеханизации
7.9.1 Применение гидромеханизации эффективно при достаточно крупных концентрированных объемах земляных работ (не менее 50000 м 3 на километр насыпи), удобно расположенных карьерах песчаных и супесчаных грунтов, привозможности использования промышленной электроэнергии для питания земле сосных и гидромониторных установок.
7.9.2 Работы по гидронамыву земляного полотна автомобильных дорог следует выполнять специализированной производственной организацией. Подготовительные работы по гидронамыву насыпи могут выполняться дорожно-строительной организацией. К таким работам относятся корчевка леса и другие
Интенсивность намыва грунта в насыпь должна обеспечить отдачу воды из грунта. В зависимости от вида намываемого грунта она должна быть в пределе значений, приведенных в таблице 7.7.
Таблица 7.7- Интенсивность намыва грунта в насыпь
7.9.3 Водоотводной колодец следует устраивать в центре «карты». Сечение колодца должно быть рассчитано на максимальный расход пульпы, подаваемой на «карту».
Для отвода воды из колодца устраивают штольню с уклоном дна не менее 5 % в низовую сторону; штольня и водоотводной колодец должны иметь стенки из водонепроницаемых материалов, а также не должны пропускать воду в места сопряжения.
Насыпи необходимо намывать с запасом на осадку, принимаемым в 1,5 % высоты насыпи при намыве из смешанных грунтов и в 0,75 % - при намыве из песчаных грунтов.
7.9.4 Для сокращения трудовых затрат на подготовительные работы, укладку пульпопроводов, обвалование, а также для уменьшения затрат лесоматериалов рекомендуется при намыве насыпай высотой более 2 м применять безэстакадный торцовый способ намыва {рисунок 7.10). Применение этой технологии намыва земляного полотна осуществимо при обязательном применении машин для выполнения всех вспомогательных работ и. прежде всего, для устройства обвалования и перекладки труб.
1 - рабочий пульпопровод; 2- крем грузоподъемностью 2.5 т (удельное давление на грунт 0,017 МПа); 3 - водосборные колодцы; 4 - переключатель 5 - последующие положения пульпопровода; 6 - положение пульпопровода при движении «вперед»; 7 - положение пульпопровода при движении «назад». Q - направление движения пупьпы
а- план, б-поперечной разрез
Рисунок 7.10 -Схема безэстакадного торцового метода намыва земляного полотна
Применение эстакадного или безэстакадного способов намыва грунта должно быть обосновано в проекте организации работ соответствующими технико-экономическими расчетами.
При намыве безэстакадным способом подходов к большим мостовым сооружениям необходимо предотвратить возможность растекания пульпы по затяжному уклону в местах примыкания к береговым устоям, для чего у берегового устоя следует создать различные задерживающие устройства (боковые и торцовые открылки-стенки, обвалование и т. п.).
7.9.5 Гидронамыв земляного полотна должен быть увязан с процессом строительства искусственного сооружения через водную преграду.
7.9.6 Если по местным условиям не представляется возможность разработать пионерную траншею или пионерный котлован с заполнением водой из водотока и последующим вводом в забой грунтового карьера земснаряда на плаву, то разработка карьера целесообразна с применением гидромониторов.
Если в месте перехода трассы через водную преграду берег песчаный и его необходимо срезать или устроить струенаправляющее обвалование, то для размыва берега следует также применять гидромониторы с перекачиванием пульпы из приемного зумпфа землесосными установками.
По своим размерам зумпф должен обеспечивать бесперебойную работу землесосной установки в течение 1-2 мин в случае перерыва поступления пульпы.
7.9.7 Для разработки выемок гидромониторами воду подают под напором.
При работе гидромониторов следует применять:
Прямое водоснабжение - в тех случаях, когда источник имеет дебит, равный или больше, чем расход воды гидромониторами;
Водоснабжение с повторным использованием - в тех случаях, когда воды требуется больше, чем может дать источник; отработавшая вода для возможности повторного использования должна быть осветлена в отстойном бассейне.
УПЛОТНЕНИЕ ГРУНТОВ
Общие положения
8.1.1 Уплотнение грунтов, из которых сооружается земляное полотно, является технологическим процессом, в результате которого достигаются расчетная прочность, устойчивость и стабильность дорожной конструкции.
Возведение насыпей без послойного уплотнения грунтов (катками, трамбовками и др.) допускается в особых случаях: на болотах (ниже поверхности болота), в водоемах (подводная часть); методом гидронамыва. В перечисленные случаях в проекте должно быть указано, каким методом вместо послойного уплотнения обеспечивается требуемая стабильность насыпного грунта.
8.1.2 Плотность грунта оценивается коэффициентом уплотнения (К у).Вземляном полотне автомобильных дорог коэффициент уплотнения грунтов не должен быть ниже значений, приведенных в ТКП 45-3.03-19 (приложение Л).
Отсыпка грунта в насыпь производится, как правило, от краев к середине всю ширину полотна, включая откосные части. В целях уплотнения грунта в краевых частях, прилегающих к откосу, ширина отсыпаемого слоя может быть больше проектного очертания насыпи на 0,3-0,5 м с каждой стороны. Непосредственно перед началом работ по укреплению откоса излишний грунт снимают при планировке откосов и перемещают для досыпки обочин, устройства съездов, рекультивации дорожной полосы. Если после снятия излишнего грунта обнаружено недоуплотнение грунта на откосе, то производят дополнительное уплотнение в соответствии с 8.5.3-8.5.5. достаточность которого определяют повторными замерами.
Насыпь не уширяют при отсыпке из крупнообломочных и песчаных грунтов, не изменяющих существенно объема при уплотнении, а также при сооружении высоких насыпей или насыпей с откосами 1:2 и более пологих. Для этих случаев уплотнение откосов должно быть предусмотрено в качестве отдельной операции.
8.1.3 Каждый слой разравнивают с учетом продольного уклона поверхности насыпи. В поперечном сечении поверхность слоя планируется под односкатный или двускатный профиль с уклоном к бровке 20 %о для песчаных грунтов. 40 %о – для глинистых. Поверхность каждого слоя должна быть выровнена так, чтобы после уплотнения на ней не было углублений или возвышений более 50 мм и чтобы во время дождя не образовывались лужи. Ровность поверхности слоев проверяют визирками или нивелированием.
8.1.4 Каждый последующий проход уплотняющей машины по одному следу не следует делать до тех пор. пока вся ширина земляного полотна не будет перекрыта следами предыдущего прохода уплотняющей машины (на насыпях шириной более 20 м допускается продольное деление захваток). Особое внимание должно быть уделено уплотнению грунта на участках съездов и въездов на дорогу (на длине 15 - 20 м по обе стороны) и на концевых участках, в местах их примыкания к участкам, отсыпанным при сосредоточенных работах.
8.1.5 Для уплотнения связных грунтов целесообразно применять катки на пневматических шинах, кулачковые и решетчатые прицепные катки; для уплотнения несвязных грунтов следует использовать вибрационные и виброударные машины, катки на пневматических шинах.
Уплотнение рыхлых, особенно глинистых, грунтов следует производить двумя видами катков: предварительное уплотнение (прикатка) - массой 6-12 т и окончательное уплотнение - массой более 25 т.
В процессе предварительного уплотнения более легкими катками следует выполнять до 30 %-40 % от общего потребного количества проходов.
8.1.6 Наибольшая плотность грунта может быть достигнута при применении катков, обеспечивающих максимальное, допустимое по условиям прочности данного грунта, контактное давление на поверхность слоя (таблица 8.1). Контактное давление на протяжении всего процесса уплотнения должно быть близко к пределу прочности грунта. При превышении предела прочности грунта могут возникнуть явления местного разупрочнения (волнообразование перед колесами катков, выдавливание грунта в стороны при трамбовании). При недостаточном контактном давлении высокая плотность также не может быть достигнута ни уменьшением толщины слоя, ни увеличением числа повторно прилагаемых нагрузок.
Таблица 8.1 - Пределы прочности грунтов
8.1.7 Требуемая плотность грунтов может быть достигнута при влажности, отличающейся от оптимальной не более чем указано в таблице 8.2.
8.1.8 При влажности менее допустимой (см. таблицу 8.2) несвязные и малосвязные грунты рекомендуется увлажнять в отсыпанном слое незадолго перед уплотнением. Связные грунты, в которых перераспределение влаги идет медленнее, рекомендуется увлажнять на месте разработки (в карьере, выемке, резерве) после их разрыхления.
Таблица 8.2 – Допустимая влажность грунтов при уплотнении
| Грунты | Допустимая влажность (W доп) в долях от оптимальной (W 0) при требуемом коэффициенте уплотнения грунта | |||
| св. 1,0 | 1,0 – 0,98 | 0,95 | 0,90 | |
| Пески пылеватые; супеси легкие крупные Супеси легкие и пылеватые Супеси тяжелые пылеватые; суглинки легкие и легкие пылеватые Суглинки тяжелые и тяжелые пылеватые, глины | 0,85 – 1,30 0,85 – 1,20 0,90 – 1,10 0,90 – 1,00 | 0,80 – 1,35 0,80 – 1,25 0,85 – 1,15 0,90 – 1,05 | 0,75 – 1,60 0,75 – 1,35 0,80 – 1,30 0,85 – 1,20 | 0,75 – 1,60 0,70 – 1,60 0,75 – 1,50 0,80 – 1,30 |
| Примечания 1 При возведении насыпей из непылеватых песков в летних условиях допустимая влажность не ограничивается. 2 Настоящие ограничения не распространяются на насыпи, возводимые гидронамывом. 3 При возведении насыпей в зимних условиях влажность грунтов не должна, как правило, быть более 1,3W 0 для песчаных и непылеватых супесчаных, 1,2W 0 – для супесчаных пылеватых и суглинках легких и 1,1W 0 – для других связных грунтов. 4 Величина допустимой влажности грунта может уточняться с учетом технологических возможностей имеющихся в наличии конкретных уплотняющих средств в соответствии с ТКП 059. |
Для увлажнения грунта можно применять поливомоечные машины, разливая водув несколько приемов. При поливке на месте верхний увлажняемый слой до уплотнения следует перемешать рыхлением или перевалкой автогрейдером или бульдозером.
8.1.9 При интенсивных кратковременных дождях, приводящих к переувлажнению грунтов,. отсыпку и уплотнение связных грунтов следует прекращать до их просыхания. В этом случае принимают меры к ускорению просушивания грунтов (рыхление, перевалка грейдерами, бульдозерами и т.п.). Допускается удалять верхний переувлажненный после дождя слой грунта в отвал с последующим его использованием в других местах.
Перед перерывом в работе поверхность и откосы насыпей должны быть уплотненыи спланированы так, чтобы не допускать переувлажнение грунтов от застоя воды на поверхности незаконченной насыпи. При переувлажнении в отдельных местах грунт должен быть просушен до возобновления работ или заменен грунтом оптимальной влажности.
8.1.10 При уширении земляного полотна существующих автомобильных дорог путем примыкания вновь возводимой части насыпи к старой необходимо предварительно снять с откоса и подошвы растительный грунт, засыпать старые кюветы и послойно уплотнить свежеотсыпанный грунт во избежание в последующем просадок проезжей части из-за неравномерности земляного полотна по плотности. Степень уплотнения обратной засыпки старых кюветов и других выработок должна быть не менее степени уплотнения уширяемой части насыпи на данном уровне от поверхности.
8.1.11 Толщину слоя отсыпки следует назначать в соответствии с техническими параметрами уплотняющих машин, исходя из требования неизменной плотности грунта по глубине слоя. Толщина слоя может быть предварительно назначена по таблице 8.3 с последующим уточнением по результатам пробного уплотнения грунтов в соответствии с приложением М.
8.1.12 Результаты пробной укатки (приложение М)включаются в технологические карты на сооружение земляного полотна.
Применение пробной укатки позволяет в некоторых случаях заменить операционный контроль путем инструментальных измерений плотности и влажности технологическим контролем, в который входят определение соответствия показателей состава и состояния грунтов и контроль за соблюдением толщины слоя, числом проходов и равномерностью распределения проходов. Приемка уплотненного слоя должна производиться инструментальными методами в соответствии с 13.
Укатка
8.2.1 Слой рыхлого грунта рекомендуется уплотнять в две стадии. Вначале во избежание сдвигов и образования волн грунта перед рабочими органами уплотняющей машины следует выполнить прикатку легким катком массой от 6 до 12 т, а затем основную укатку - более тяжелым катком массой 25 т и более.
8.2.2 Предварительная прикатка не требуется, когда слой грунта отсыпаетсяс регулированием движения транспортных и эемлеройно-транспортных машин по всей ширине насыпи. Землевозный транспорт выполняет первую стадию укатки до плотности около 0.9 от ее максимального значения по стандартному уплотнению. В этом случае сразу применяют уплотняющие машины тяжелого типа. Четкая организация совместной работы эемлеройно-транспортных и грунтоуплотняющих машин позволяет обеспечить полное и равномерное уплотнение грунта по всей ширине земляного полотна с минимальными затратами.
Таблица 8.3 – Данные для назначения толщины отсыпаемых слоев
| Толщина слоя грунта в плотном теле, см | Способ отсыпки земляного полотна | Наименование уплотняющей машины | Количество проходов (ударов) уплотняющей машины | Рекомендуемое сочетание уплотняющих машин | ||||||||||||||
| Предварительное уплотнение | Окончательное уплотнение | |||||||||||||||||
| Уплотняющее средство | Несвязные грунты | Связные грунты | Уплотняющее средство | Требуемый коэффициент уплотнения | Несвязные грунты | Связные грунты | ||||||||||||
| Масса, т | Тип | Масса, т | Тип | Несвязные грунты | Связные грунты | |||||||||||||
| 0,95 | 0,98 | 1,00 | 1,02 | 0,95 | 0,98 | 1,00 | 1,02 | |||||||||||
| 20-40 | Автомобилями-самосвалами | 12-15 | А | 2-3 | 1-2 | I | 3-5 | 5-7 | 7-9 | 10-12 | 5-7 | 7-9 | 9-11 | 12-14 | А и I Б и I | А и I Б и I | ||
| - | - | - | - | 9-18 | II | - | - | - | - | 6-8 | 8-10 | 10-12 | 13-15 | - | II | |||
| - | - | - | - | 6-18 | III | 1-2 | 2-4 | 4-6 | 7-9 | - | - | - | - | III | - | |||
| Каток решетчатый прицепной | 14-15 | Б | 2-3 | 2-3 | 25-30 | IV | 3-5 | 5-7 | 7-9 | - | 5-7 | 7-9 | 9-11 | - | IV | IV | ||
| 20-40 | Скреперами | Каток на пневматических шинах прицепной или полуприцепной | - | - | - | - | I | 3-5 | 5-7 | 7-9 | 10-12 | 5-7 | 7-9 | 9-11 | 12-14 | I | I | |
| Каток кулачковый прицепной или комбинированный | - | - | - | - | 9-18 | II | - | - | - | - | 5-7 | 7-9 | 9-11 | 12-14 | - | II | ||
| Каток вибрационный прицепной или комбинированный | - | - | - | - | 6-18 | III | 1-2 | 2-4 | 4-6 | 7-9 | - | - | - | - | III | - | ||
| 40-50 | Автомобилями-самосвалами | 12-15 | А | 3-4 | 2-3 | 40-50 | V | 4-6 | 6-8 | 8-10 | 11-13 | 6-8 | 8-10 | 10-12 | 14-16 | А и V Б и V | A и V Б и V | |
| 40-50 | Автомобилями-самосвалами | Каток кулачковый | 5-9 | В | - | 3-4 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
| Каток решетчатый | 14-15 | Б | 3-4 | 2-3 | 25-30 | IV | 4-6 | - | - | - | 6-8 | - | - | - | IV | IV | ||
| Каток вибрационный | - | - | - | - | 8-18 | VI | 3-4 | 4-6 | 6-8 | 9-11 | - | - | - | IV | - | |||
| Трамбующая машина | - | - | - | - | VII | 1-2 | 2-3 | 3-4 | 4-6 | 1-2 | 2-3 | 3-4 | 4-6 | VII | VII | |||
| 70-80 | Автомобилями-самосвалами | Каток на пневматических шинах | 12-15 | А | 4-5 | 3-4 | 40-50 | V | 6-8 | 8-10 | 10-12 | - | - | - | - | - | А и V Б и V | - |
| Каток решетчатый | 14-15 | Б | 3-4 | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | - | ||
| Каток вибрационный прицепной | - | - | - | - | 10-18 | VIII | 4-6 | 6-8 | 8-10 | - | - | - | - | - | VIII | - | ||
| 100-120 | Автомобилями-самосвалами | Каток вибрационный прицепной (полуприцепной) | 3-6 | Г | 2-3 | - | 15-18 | IX | 6-8 | 8-10 | 10-12 | - | - | - | - | - | Б и IX | - |
8.2.3 Катки на пневматических шинах - наиболее универсальные средства уплотнения грунтов. Постепенное повышение удельного давления - одно из основных требований при уплотнении связных грунтов, обеспечивающее получение плотной и прочной структуры грунта по всей толщине слоя. Давление в шинах катка на начальном этапеуплотнения связных грунтов не должно превышать 0.2-0,3 МПа Давление в шинах на заключительном этапе уплотнения должно соответствовать при уплотнении супесей 0,3 - 0.4 МПа, суглинков - 0,6 - 0,8 МПа. При уплотнении песков давление в шинах на всех стадиях уплотнения не должно быть более 0.2-0,3 МПа.
8.2.4 При предварительном уплотнении грунта более легким катком нагрузка на каждое колесо должна быть примерно в 2 раза меньше нагрузки на колесо основного, более тяжелого катка.
Первый и последний проходы по полосе укатки следует производить на малой скорости передвижения катка (2-2,5 км/ч); промежуточные проходы - на большой скорости (8-12 км/ч).
8.2.5 Для достижения равномерности уплотнения грунта давление во всех шинах колес катка должно быть одинаковым. Наиболее равномерную плотность уплотняемого слоя насыпи обеспечивают секционные катки, у которых пневматические колеса с отдельными секциями для балласта имеют независимую подвеску.
8.2.6 Уплотнение кулачковыми катками эффективно для связных грунтов, когда грунты в начале уплотнения рыхлые или комковатые.
Супеси тяжелые пылеватые, легкие суглинки - от 0.7 до 1,5;
Суглинки легкие пылеватые, суглинки тяжелые - от 1.5 до 4,0;
Тяжелые пылеватые суглинки, глины - от 4,0 до 6,0.
Указанные значения удельных давлений относятся к грунтам оптимальной влажности.
8.2.7 Прицепные решетчатые катки наиболее эффективны при уплотнении крупнообломочных и гравелистых грунтов с мерзлыми комьями, так как они обеспечивают размельчение и однородную плотность по всей толщине уплотняемого слоя. Однако для окончательного уплотнения следует применять тяжелые катки на пневматических шинах и вибрационные катки.
8.2.8 Уплотнение грунта прицепными кулачковыми и решетчатыми катками выполняется круговыми проходами по рабочей захватке. Укатка производится от краев насыпи к ее середине (рисунок 8.1) с перекрытием полос уплотнения на 0,15-0,23 м. Для предотвращения обрушения откосов и сползания катков под откос во время работы расстояние от кромки вальца до бровки отсыпаемого слоя должно быть не менее 0,3 м.
1-8 – последовательность проходов;
h – толщина слоя грунта; b – ширина укатываемой полосы
а – схема движения трактора с кулачковыми катками; б – поперечный разрез;
в – перекрытие полос укатки
Рисунок 8.1 – Схема работы прицепных кулачковых катков
При укатке верхних слоев насыпи высотой более 1,5 м прицепными катками на пневмоколесном ходу первый и второй проходы следует выполнять на расстоянии 2 м от бровки насыпи, а затем, смещая ходы на 1/3 ширины катка в сторону бровки, уплотнять края насыпи (рисунок 8.2). После этого укатку продолжают круговыми проходами от края к середине насыпи.
1-10 – последовательность проходов
Рисунок 8.2 – Схема работы прицепного катка на пневматических шинах
Приближение рабочих органов уплотняющих машин к бровке насыпи ближе 0,3 м (рисунок 8.3) не допускается из условий безопасности при любых методах уплотнения (кроме навесных трамбовок).
Рисунок 8.3 - Схема уплотнения насыпи с учётом правил техники безопасности
8.2.9 Для работы прицепных катков оптимальные размеры захватки должны быть не менее 200 м по всей ширине насыпи. Увеличение фронта укатки повышает производительность работы прицепных катков. Однако при увеличении длины участка, подготавливаемого под укатку, следует учитывать, что в сухую и жаркую погоду происходит интенсивная потеря влажности грунта.
8.2.10 При интенсификации и увеличении темпов возведения земляного полотна уплотнение грунтов можно осуществлять теми же катками, но перемещающимися со скоростью 10-15 км/ч. Это требует более мощных (на 50 %-70 %) базовых или тяговых средств, снижения толщины отсыпаемых слоев на 30 %-40 % и увеличения числа проходов по одному следу не менее чем на 1/3.
Трамбование
8.3.1 Трамбование применяют для уплотнения грунтов естественных оснований при доуплотнении существующих насыпей без их разборки, в стесненных местах. Этим способом можно уплотнять грунты слоями большой толщины за один – два прохода машины. Метод трамбования позволяет получить плотность грунтов значительно выше максимальной стандартной плотности, уплотнять грунты при влажности выше и ниже допустимых пределов. Трамбование можно использовать для уплотнения прочных комковатых грунтов, в том числе и крупнообломочных
8.3.2 При выборе уплотняющей машины следует отдавать предпочтение самоходным механизмам непрерывного действия. Подвесные к экскаватору-крану трамбующие плиты могут быть применены, если отсутствуют другие машины (рисунок 8.4).
При уплотнении слоев большой толщины от 1 до 2 м для уплотнения грунтов пониженной влажности, а также для достижения плотности грунтов выше стандартной максимальной плотности используются свободно падающие с высоты от 2-3 до 5-6 м трамбующие плиты массой от 2-3 до 12-15 т. которые подвешиваются к стреле экскаватора-крана соответствующей грузоподъемности. Для плиты массой 2-3 т необходим экскаватор с вместимостью ковша не менее 0,5-0,7 м 3 , для плиты 12-15 г - не менее 1,25 м 3 . При этом толщина уплотняемого слоя грунта равна примерно диаметру подошвы плиты.
Уточнение технологических параметров трамбования производится по данным пробного уплотнения.
1 - пружинный амортизатор; 2 - трамбовка; 3-уплотненные слои грунта; 4-уплотняемая полоса;
Ш - шаг передвижки экскаватора (стрелкой показано направление рабочего хода экскаватора
Рисунок 8.4 - Схема работы тяжелой (массой 12-15 т) трамбующей плиты, подвешенной к стреле экскаватора
С целью снижения динамических нагрузок на экскаватор и предотвращения преждевременного износа его основных механизмов между трамбующей плитой и подъемным канатом-тросом устанавливают пружинную подвеску.
8.3.3 Рабочая скорость перемещения трамбующей машины со свободно падающими плитами на экскаваторе-кране зависит от вида и влажности грунта, а также от толщины уплотняемого слоя. Грунт при оптимальной влажности и толщине слоя, равной примерно диаметру подошвы плиты, рекомендуется уплотнять за один проход машины при скорости около 150 м/ч.
8.3.4 При использовании трамбующие плит на экскаваторах-кранах ширину полосыуплотнения следует принимать в пределах не более 1,5 радиуса действия стрелы.
Трамбование рыхлого глинистого грунта ведется в два приема: предварительноеи основное уплотнение. Предварительное уплотнение целесообразно выполнять суменьшением в 2 раза массы трамбовки или со снижением высоты падения в 4 раза. Предварительное уплотнение грунта, при котором по одному следу наносится не более двух-трех ударов, выполняется одновременно на трех-четырех полосах на всю их ширину.Чтобы предотвратить появление бугров грунт трамбуют со смещением следа предыдущегоцикла на 0,2-0,3 диаметра подошвы трамбовки до тех пор, пока на каждойполосе не будет сделано заданное число ударов. Во время трамбовки необходимо сохранять постоянную высоту подъема трамбовки в момент сбрасывания. На новуюполосу уплотнения можно переходить только после уплотнения предыдущей полосы.
При выборе режима работы трамбующих плит следует отдавать предпочтение сбрасываниюплит большей массы с меньшей высоты. Для экскаваторов с ковшами вместимостью от 0,5 до 1 м 3 эта высота, как правило, составляет от 2 до 4 м.
8.3.5 По окончании уплотнения верхний слой грунта толщиной 10-15 см, разрыхленныйтрамбованием, следует уплотнять легкими ударами трамбовки с высоты 0,5 мили укаткой катками.
Грунт может разрабатываться тремя основными способами: резанием -землеройными (одноковшовым экскаватором со сменным оборудованием «прямой» и «обратной» лопатами и многоковшовым роторным или цепным экскаватором) и землеройно-транспортными (скрепером, бульдозером, грейдером) машинами; гидромеханическим - с помощью гидромониторов и землесосных снарядов при наличии мощных источников водоснабжения, при этом размыв грунта и подача его к месту укладки происходят за счет кинетической энергии струи воды; взрывом с использованием различных взрывчатых веществ. Кроме вышеперечисленных существуют специальные способы разрушения грунта - ультразвуком, токами высокой частоты, термическими установками, комбинированными способами.
Разработка грунта резанием
Разработка грунта землеройными механизмами (одно- и многоковшовыми экскаваторами). Экскаваторы бывают одноковшовые циклического действия на пневмоколесном или гусеничном ходу и многоковшовые непрерывного действия. Одноковшовые экскаваторы комплектуются различным сменным оборудованием (рис. 1.7).
Забоем называется рабочее место экскаватора, включая место его стояния и забора грунта. Проходка - это выемка, образованная одним ходом экскаватора. Проходки бывают: лобовыми (торцевыми), при которых разработка ведется на крутых склонах по оси выемки и впереди себя и по обе стороны от оси, и боковыми , при которых разработка грунта происходит с одной стороны по ходу движения. Выемки значительной глубины разрабатывают ярусами-уступами, устраиваемыми в разных уровнях. Транспортные средства располагаются на одном уровне с экскаватором или выше его уровня. Схемы лобовых проходок экскаватора с «прямой» и «обратной» лопатами приводятся на рис. 1.8: продольная симметричная, продольная с поперечным перемещением, по зигзагу.
Рис. 1.7. Типы строительных экскаваторов с различным сменным оборудованием: а - прямая лопата; б - обратная лопата; в - грейфер; г- драглайн; д- копер для забивки свай; е, и - кран для выполнения монтажных и погрузоразгрузочных работ; к - дизель-молот для рыхления мерзлого грунта; ж - приспособление для корчевания пней
Разработку плотных грунтов в плоскости забоя ведут в шахматном порядке, т.е. с отступом от предыдущей полосы резания на величину меньше ширины ковша. При повороте стрелы в обратном направлении снимают полосы несрезанного грунта, что обеспечивает быстрое заполнение ковша грунтом, так как боковое сопротивление резанию при этом уменьшается. Песчаные грунты разрабатывают последовательными полосами (стружками) с небольшим перекрытием предыдущих полос.
Многоковшовые экскаваторы разделяются по типу основного рабочего оборудования на цепные , применяемые при разработке мягких грунтов 1-3 категории на глубине менее 4 м, и роторные , используемые для грунтов повышенной прочности, в том числе мерзлых, на глубине менее 2,5 м. Разработку грунта роторными и цепными экскаваторами в связных грунтах (глинах, суглинках) производят на глубину до 3 м без дополнительного крепления.
Рис. 1.8. Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами при отрывке котлованов: а - лобовой проходкой экскаватора, оборудованного прямой лопатой, с односторонней погрузкой в транспортную машину; б - то же, с двухсторонней погрузкой; в - уширенной лобовой проходкой с зигзагообразным перемещением экскаватора; г - то же с перемещением экскаватора поперек котлована; д - боковой проходкой экскаватора, оборудованного прямой лопатой; е, ж, з - торцевой проходкой вдоль котлована экскаватором, оборудованным обратной лопатой; и, к - то же, при проходках поперек котлована; л - боковой проходкой; м - поперечно-челночной проходкой
экскаватором-драглайном
!^ " IЧ " I Ч Ч N (111
^ У
иЕЕПЕШДЩц!
Разработка грунта землеройно-транспортными машинами. В зависимости от типа взаимосвязи рабочего оборудования с тягачом применяют прицепные, полуприцепные и самоходные скреперы. Скреперы используют при планировке площади и устройстве линейно-протяженных земляных сооружений (рис. 1.9).
Возможность и условия разработки грунта скрепером определяют консистенцией грунта (В): В= (IV- Н / р)/(IV, - Щ,), где IV- природная влажность грунта, %; Щ,- влажность грунта на границе раскатывания, %; IV, - влажность грунта на границе текучести, %. При твердой консистенции грунта (В 0) и полутвердой (В= 0-0,25) грунт следует предварительно рыхлить. При тугопластичной консистенции (В- 0,25-0,5) и мягкопластичной консистенции (5= 0,5-0,75) грунт можно разрабатывать без рыхления. При тягучепластичной (В- 0,75-1) и тягучей (?>1) консистенции скреперы применять нельзя.
Рис. 1.9. Последовательность технологических операций, выполняемых скрепером: а - загрузка ковша грунтом с толкачом;
б - выгрузка грунта из ковша
Полный рабочий цикл разработки грунта включает: резание и наполнение ковша, перемещение, выгрузку, укладку ровным слоем и уплотнение колесами скрепера. Заполнение ковша происходит в процессе движения скрепера с опущенным ножом. Резание может выполняться по следующим профилям: ровной стружкой (рис. 1.10, в) (применяется при планировочных работах); стружкой переменного сечения от 20 до 36 мм гребенчатым профилем (рис. 1.10, б); клиновым профилем (рис. 1.10, а).
Рис. 1.10. Профили резания грунта скрепером: а- клиновидная стружка; б - гребенчатая стружка; в - тонкая стружка постоянной величины
В зависимости от направления забора грунта по отношению к оси выработки может быть выбрана поперечная или продольная схема возки грунта. Поперечная схема возки принимается при близком взаимном расположении выемки и насыпи. При этой схеме следует устраивать въезды на насыпь и съезды с нее. При продольной схеме возки груженые скреперы движутся по отсыпаемой насыпи, имеющей два торцевых съезда. Основную часть рабочего цикла скрепера составляет его движение к месту разгрузки и обратно. Наиболее распространенными схемами движения скрепера являются: по эллипсу, применяемая при планировке площадок и отсыпке насыпей из резервов при ограниченном числе захваток (рис. 1.11, а); по восьмерке - при фронте работ, позволяющем в течение цикла дважды делать забор грунта в резерве и его разгрузке в насыпь (рис. 1.11, б); по спирали - при низких насыпях, если не требуются большие объемы работ по устройству съездов (рис. 1.11, г); по зигзагу - при колонной разработке грунта в резервах большой протяженности (рис. 1.11, в) поперечно-челночная - при концентрированном перемещении грунтовых масс и большом удалении друг от друга (рис. 1.11,5); продольно-челночная (рис. 1.11, с); с одного конца насыпи и чередующихся насыпей (рис. 1.11, ж, з).
Технологические схемы разработки грунта бульдозером. Бульдозеры применяют для разработки неглубоких выемок до 2 м или насыпи высотой менее 1,5 м с перемещением грунта в отвал на расстояние до 200 м; для грубой планировки площадок; обратной засыпки траншей, пазух котлованов; окучивания грунта в зоне работы погрузчиков, а также как дополнительный тягач при разработке грунта скреперами. Наибольшая глубина резания составляет 20-60 см. Рабочим органом бульдозера является прямой навесной отвал, жестко закрепленный и поворачиваемый в вертикальной (90-54°) и горизонтальной плоскостях (3-8°).
Профили резания бульдозера аналогичны профилям резания скрепера. Наиболее рациональными являются клиновидная и гребенчатая схемы резания. При разработке грунта в широких выемках и на площадках могут быть использованы несколько технологических схем (рис. 1.12), обеспечивающих наибольшую производительность: поперечная с ярусно-траншейной разработкой; траншейная по челночной схеме (при разработке котлованов); сплошным слоем; ступенчато-ярусным; полосами; траншейно-полосная и др. При траншейном способе разработки грунта между параллельными проходками бульдозера оставляют нетронутые грунтовые валы, окаймляющие траншеи и препятствующие потерям грунта.
Валы срезают бульдозером в последнюю очередь. При перемещении на расстояние более 40 м применяют способ разработки с промежуточным валом или спаренную работу бульдозеров, движущихся рядом с одинаковой скоростью на расстоянии 0,5 м один от другого. При челночной схеме (в мелких и широких выемках) в котловане срезают и перемещают грунт вдоль оси котлована, начиная с середины,
в оба конца. Вначале разрабатывают котлован на первой захватке на глубину до 1 м, а затем на второй на ту же глубину и т.д. Между смежными траншеями оставляют перемычки нетронутого грунта и валы шириной 0,5-1,2 м, которые срезают после разработки нескольких траншей. При устройстве линейных сооружений небольшой ширины грунт разрабатывают по схеме эллипс или восьмерка.
р езерВ ^
набор грунта разгрузка грунта
направление движения скрепера
Рис. 1.11. Схема разработки грунта скреперами: а - по эллипсу; б - по восьмерке; в - по зигзагу; г - по спирали; д - поперечно-челночная; е- продольно-челночная; ж - при расположении резервов или выемок с одного конца насыпи; з - при разработке
выемок, чередующихся с насыпями
ют для устройства корыта земляного полотна; планировки грунта, отсыпаемого в насыпь высотой не более 1,2 м; срезки и планировки откосов выемок и насыпей; профилирования земляного корыта песчаного слоя; разравнивания щебеночного основания; перемешивания дорожно-строительных материалов с вяжущими; устройства отводных кюветов и нагорных канав глубиной до 0,7 м. Основной орган грейдера - отвал с ножом для резания и перемещения грунта и вспомогательный орган-кирковщик, используемый для удаления небольших пней, корней, рыхления грунтов и дорожных покрытий (рис. 1.13).
Проектная поверхность
////// У// /// /7/ 7/7
м. ..о, 6
Рис. 1.12. Способы и схемы разработки грунта бульдозерами: а - спаренная работа; б - челночная схема; в - послойная разработка;
г - послойная отсыпка; д, е - грудами без послойного уплотнения; ж - разработка грунта «с головы»; 1-7 - последовательность движения бульдозера; 8- грунт, перемещаемый одиночным бульдозером;
9- дополнительный объем грунта, перемещаемого двумя бульдозерами; I-VII - последовательность разработки грунта при планировке
Рис. 1.13. Положение отвала автогрейдера: а - транспортное; б - установка отвала под углом (3; в, г - то же под различными углами
к горизонтальной плоскости
Разработку грунта автогрейдером выполняют снятием прямоугольной и треугольной стружки, что зависит от принятой схемы работы в резерве. При возведении насыпи наиболее рациональной является послойная срезка грунта прямоугольной стружки, а при разработке грунта от внешней бровки резерва к внутренней резание выполняют снятием стружки треугольной формы. При работе автогрейдеров используют различные способы укладки грунта - вприжим, вполуп-рижим, вразбежку, слоем с заданным уклоном и т.д. (рис. 1.14). Укладку грунта вприжим производят валиками, прижатыми друг к другу без зазора (при насыпи высотой до 0,7 м).
При способе вполуприжим грунт отсыпают в валы с частичным прижатием к ранее уложенному, перекрывая его основание на "/ 4 ширины (при насыпи высотой до 0,5 м). При способе вразбежку грунт отсыпают валами, которые соприкасаются лишь основанием (при насыпи высотой до 0,25 м). При ведении профилировочных работ укладку грунта производят слоями толщиной 10-15 см, а отсыпку грунта ведут от бровки к оси дороги с заданным поперечным уклоном. Недобор грунта в 5-7 см до проектной отметки в котлованах и траншеях подчищают ручным способом. Иногда вместо ручных способов применяют уплотнение грунта механическим вибротрамбованием.
Засыпку пазух траншей грунтом производят бульдозерами по челночной или поперечно-челночной схеме, а также вручную. Засыпка пазух обязательно сопровождается уплотнением грунта, которое производят послойно. Толщина первого уплотнения слоя составляет 1 м, а последующих слоев - 0,4-0,6 м. При невозможности доступа рабочего в узкую пазуху (проложенный коллектор) грунт разравнивают микробульдозером, а затем малогабаритным бульдозером, уплотняют самопередвигающейся трамбовкой. Грунт в пазухах коллектора уплотняют параллельными проходами малогабаритной вибротрамбов-
кой. Обратную засыпку выполняют сразу после укладки труб во избежание обрушения стенок траншеи от осадков, пересушивания или увлажнения грунта в отвалах.
Рис. 1.14. Способы укладки грунта в тело насыпи грейдером (размеры в м): а - вприжим; б- вполуприжим; в - вразбежку; г- слоями; д - схема работы колонны автогрейдеров при послойном разравнивании грунта в насыпи; е- планировка откосов насыпи крутизной 1:3 автогрейдером; 1 - первый проход по зарезанию валика № 1; 2- проходы по перемещению валика № 1 к месту укладки; 3 - второй проход по зарезанию валика № 2; 4 - проходы по перемещению валика № 2 к месту укладки;
С - длина рабочей захватки; / 1 - ширина резерва; / 2 - ширина насыпи;
/ 3 - ширина земляного полотна
