Технологія виконання робіт

Спорудження земляного полотна в ґрунтах підвищеної вологості включає такі роботи:

– улаштування дренажу і водовідводу;

– розроблення ґрунтів у виїмках і резервах з переміщенням їх в насип;

– спорудження насипу, в тому числі з улаштуванням осушуючих прошарків і з використанням осушуючих домішок;

– складування ґрунту в привантажуючих бермах, банкетах, відвалах;

– зміцнення укосів;

– улаштування протизсувних та інших захисних споруд.

ПВР повинен передбачати спеціальні заходи, які забезпечують найбільш ефективну і якісну реалізацію прийнятих конструктивних рішень і безперебійну роботу машин.

При використанні перезволожених ґрунтів в основі насипів необхідно передбачати заходи стосовно завчасного зменшення вологості улаштуванням дренажів відкритого або закритого типу.

Розташування, конструкцію і розрахункову тривалість дії осушуючих споруд встановлюють індивідуально за нормами проектування меліоративних систем з урахуванням тимчасового характеру дії цих споруд.

У всіх випадках при роботі з ґрунтами підвищеної вологості, щоб уникнути додаткового зволоження, потрібно забезпечувати своєчасне і постійне відведення поверхневих вод. Не дозволяється виконувати роботи, що утруднюють стікання води і її випаровування. Система водовідводу поверхневих вод складається з:

– водовідвідних і нагірних канав для перехоплення поверхневого стоку з верхового боку;

– завчасного профілювання робочого майданчика з улаштуванням похилів поверхні для поліпшення стоку атмосферних опадів і талих вод;

– водозбірних і водовідвідних канав із знижених місць;

– захисних валів, призм і банкетів, що запобігають поверхневому стоку з верхового боку.

Для забезпечення водовідводу мають використовуватись постійні споруди, які передбачені проектом. У випадку неможливості їх збереження в процесі будівництва на період виконання робіт влаштовують тимчасові споруди.

Місця прокладання водовідвідних канав і відсипання банкетів повинні бути узгоджені з розміщенням в плані забоїв, доріг для перевезення ґрунту, проїздів та ліній комунікацій.

Пропускна спроможність тимчасових водовідвідних споруд повинна бути розрахована на гарантований пропуск зливового стоку в період будівництва дороги.

ПВР повинен передбачати заходи стосовно зменшення впливу атмосферних опадів на властивості поверхневих шарів ґрунту в забої, на транспортних шляхах, в зоні ущільнення. Такими заходами, як правило, є профілювання, забезпечення стабільності уклонів поверхні, своєчасне ущільнення і вирівнювання ґрунту. У разі випадання дощу до закінчення ущільнення продовжувати укочування зв’язного ґрунту можна лише після видалення у тимчасовий відвал верхнього набряклого шару товщиною 10-15 см, або його природного підсихання.

Постійний перехоплюючий дренаж, що запобігає виходу ґрунтових вод на укоси виїмки, влаштовують до початку розроблення виїмки.

Постійний підкюветний дренаж в нульових відмітках і вздовж невисоких насипів, що споруджуються подовжнім переміщенням ґрунту, влаштовують заздалегідь, а у виїмках – одразу після виходу на відповідну відмітку дренування.

При влаштуванні дренажів у глинистих ґрунтах надмірної вологості ґрунт з траншей потрібно вивозити в кавальєр або укладати в банкет за межами основи земляного полотна.

Спосіб розроблення виїмок і спорудження насипів з ґрунтів підвищеної вологості при складанні ПВР вибирають на основі техніко-економічного порівняння варіантів з урахуванням складу і стану ґрунтів, конструкції земляного полотна, строків будівництва, погодно-кліматичних умов.

При використанні в насипах ґрунтів допустимого ступеня зволоження застосовують типові технології розроблення, транспортування, відсипання, укочування і профілювання ґрунту. При більш високій вологості зв’язних ґрунтів потрібно використовувати машини на гусеничному ходу і передбачати улаштування тимчасових доріг для перевезення ґрунту або укладати на існуючих дорогах покриття збірно-розбірного або полегшеного типів та з використанням синтетичних матеріалів.

Бульдозерами раціонально споруджувати насипи висотою до 1,5 м з бічних резервів і неглибоких виїмок при дальності переміщення ґрунту до 80 м. У зв’язних ґрунтах надмірного ступеню перезволоження доцільно використовувати бульдозери з гусеницями збільшеної ширини.

Розроблення ґрунтів підвищеної вологості бульдозерами в суху погоду необхідно здійснювати за гребінчастою схемою, залишаючи перемички шириною 1,0-1,5 м. Ґрунт в насипу в таких умовах також потрібно розташовувати смугами, між якими повинні бути проміжки шириною 0,5-1,0 м, які заповнюють повторними проходами безпосередньо перед підготовкою захватки до ущільнення. Ці прийоми прискорюють просушування ґрунту.

Продуктивність бульдозерів при підвищенні вологості глинистих ґрунтів зменшується в 1.5-3,0 рази внаслідок їх налипання до відвалу. При роботі з такими ґрунтами застосовують гідрофобізуючі мастила і покриття поверхні відвалів.

Розроблення ґрунту допустимої вологості у виїмках або притрасових кар’єрах і переміщення його в насип або кавальєр на відстань від 80 до 600 м доцільно виконувати причіпними скреперами, на відстань від 600 до 3000 м – напівпричіпними і самохідними скреперами. Причіпними скреперами на гусеничному ходу можна розробляти незв’язні ґрунти будь-якого ступеню зволоження.

Розроблення ґрунтів підвищеної вологості скреперами виконують без попереднього розпушування з використанням штовхачів на гусеничному ходу.

Продуктивність скреперів істотно зменшується при підвищенні вологості глинистих ґрунтів. Основними причинами зменшення продуктивності скреперів є підвищене налипання ґрунту і погіршення прохідності машин внаслідок збільшення колійності. Зменшити вплив цих чинників можна застосуванням гідрофобізуючих мастил для змащування внутрішньої поверхні ковша та зменшенням тиску в шинах до 2,5×10⁵-3,0×10⁵ Па.

Розроблення ґрунтів підвищеної вологості у виїмках або притрасових кар’єрах доцільно виконувати екскаватором з перевезенням ґрунту автомобілями-самоскидами.

Незв’язні ґрунти надмірного ступеня зволоження потрібно розробляти переважно екскаватором-драглайном, що стоїть на верхньому рівні забою.

Для навантаження в автомобілі-самоскиди незв’язних і малозв’язних ґрунтів допустимої вологості в резервах і притрасових кар’єрах з міцною основою забою раціонально застосовувати фронтальні гусеничні навантажувачі в комплекті з бульдозерами для нагортання ґрунту.

При спорудженні насипів з ґрунтів допустимого ступеню зволоження застосовують звичайну технологію з укладанням ґрунту шарами. Товщину шарів визначають пробним укочуванням. Перед ущільненням поверхню кожного шару вирівнюють бульдозером, а після укочування здійснюють профілювання поверхні з наданням поперечних уклонів від 40 до 50 ^о/_оо. Утворення на поверхні колій, місцевих поглиблень і піднесень в процесі укочування і після його закінчення не дозволяється.

Ґрунти надмірного ступеню перезволоження, ущільнення яких відбувається в процесі консолідації, транспортують автомобілями-самоскидами і відсипають у кавальєри та інші насипи, що не вимагають ущільнення.

Конструктивні і технологічні заходи, що забезпечують прискорення консолідації ґрунтів підвищеної вологості, здійснюють за індивідуальним проектом.

Ущільнення глинистих ґрунтів допустимого ступеня зволоження до необхідної щільності здійснюють у два етапи: на першому етапі котками на пневматичних шинах масою 10-15 т (без баласту) із зниженим до 0,2-0,3 МПа (2-3 кг/см²) тиском в шинах за чотири-шість проходів; на другому – важкими котками на пневматичних шинах масою 15-25 т з тиском в шинах більше 0,5 МПа (5 кг/см²) за чотири – шість проходів. Товщину шару і необхідне число проходів котка визначають пробним укочуванням.

Зменшення вмісту в ґрунті води може бути досягнуто завдяки природному випаровуванню, термічній обробці, а також при фізико-хімічному зміцненні ґрунту мінеральними або активними домішками. Зменшення вологості ґрунтів досягається також в процесі консолідації насипу або його основи за рахунок витискання вільної порової води.

Для зменшення вологості ґрунтів механічними засобами необхідні значні енергетичні витрати. Способи ущільнення ґрунтів підвищеної вологості глибинним вібруванням, вібровакуумуванням ефективні лише для піщаних ґрунтів із вмістом глинистих частинок не більше 3-5 %.

Термічне висушування і випалювання ґрунтів гарячим повітрям або газами вимагає значних витрат палива і може бути застосоване лише у виняткових випадках та в обмеженому об’ємі. Розрахунок термічної обробки потрібно здійснювати в індивідуальному порядку виходячи з витрат тепла на випаровування і нагрівання ґрунтових мас, а також з урахуванням теплообміну ґрунту і вологості повітря.

При методі просушування ґрунту в резервах, ґрунт підвищеної вологості укладають в штабелі трикутного перетину, які розміщують на майданчиках, відмітка яких не менше 1,0 м перевищує рівень ґрунтових вод. Ґрунт у валах періодично перемішують екскаватором або бульдозером з метою забезпечення рівномірного просушування. Для кращого просушування ґрунту влітку і меншого занесення снігом взимку призми розташовують похилим боком назустріч пануючим вітрам.

Для осушення ґрунтів підвищеної вологості можуть бути застосовані такі неактивні домішки як: сухий незв’язний ґрунт, паливні золи, шлаки, відходи гірничорудної промисловості. При цьому вологість домішок повинна бути менше оптимальної вологості суміші, яку отримують з ґрунтом вихідної вологості.

Необхідне співвідношення маси сухих домішок до маси вологого ґрунту

 

, (7.1)

 

де W_о – оптимальна вологість ґрунту;

W_D – вологість домішок;

W_е – природна (вихідна) вологість ґрунту;

k_с – коефіцієнт, що враховує однорідність суміші, k_с для пісків і супісків дорівнює 1,1; легких суглинків – 1,3; важких суглинків і глин – 1,5.

 

Осушення ґрунтів підвищеної вологості сухими матеріалами можна здійснювати двома способами: змішуванням і чергуванням шарів.

При змішуванні вивезення ґрунту в насип здійснюють одночасно з двох місць (вологого і сухого) з дотриманням встановленого співвідношення в перерахунку на об’єм у пухкому стані. Змішування ґрунтів здійснюють бульдозером, для зв’язних структурованих ґрунтів з подальшим переорюванням розпушувачем або плугом. Ущільнення здійснюють через одну-дві доби після профілювання шару.

Інший спосіб полягає в розташуванні ґрунту підвищеної вологості і сухого ґрунту шарами, що чергуються, сумарну масу яких встановлюють за (7.1), а товщину кожного шару за даними пробного укочування виходячи із загальних технологічних вимог. При ретельному виконанні профілювання цей спосіб забезпечує рівномірність ущільнення.

У всіх випадках укладання нових шарів здійснюють по вирівняній поверхні повністю ущільненого нижнього шару, причому вологість його не повинна перевищувати допустиму.

Інтенсивне осушення ґрунту відбувається при обробці його активними домішками: вапном, цементом, золою винесення, гіпсом, безводною кристалічною фосфорною кислотою і т.п. Особливо ефективне застосування негашеного вапна.

Цей метод рекомендується застосовувати при відповідному техніко-економічному обґрунтуванні для осушення ґрунту верхньої частини земляного полотна у виїмках, при спорудженні невисоких насипів або для осушення верхнього шару насипних майданчиків. Найбільший ефект дає метод обробки ґрунтів активними домішками при спорудженні земляного полотна з пилуватих пісків, супісків, а також легких суглинків.

Для обробки ґрунту рекомендується застосовувати мелене гідрофобізоване негашене вапно із вмістом СаО і МgОне менше 50-60 % (ГОСТ 9179.) Перед використанням потрібно перевіряти активність вапна, особливо після тривалого зберігання (30-40 діб після помолу). Негашене вапно із вмістом СаО і МgОменше 25-30 % застосовувати неефективно.

При осушенні ґрунтів цементами найбільший ефект дають цементи з підвищеним вмістом СаО. Застосування цементів марки 50 і нижче неефективне.

Для осушення ґрунтів підвищеної вологості придатна також активна зола уносу сухого відбору, що утворюється при згорянні в котлах ТЕС різних видів твердого палива (бурого і кам’яного вугілля, торфу, горючих сланців) з питомою поверхнею не менше 1600 см²/г і кількістю вільного окислу кальцію не менше 8 %.

7.2.28 Необхідна кількість негашеного вапна або золи винесення (у перерахунку на чисті СаО і МgО), цементу (портландцемент марки 300) наведена в таблиці 7.3. Кількість товарного негашеного вапна або активної золи винесення залежить від необхідної кількості чистих СаО і МgО і активності матеріалу

 

, (7.2)

 

де А – необхідна кількість СаО і МgО (див. таблицю 7.3), %;

В – вміст СаО і МgО в товарному негашеному вапні або в золі уносу, %;

k – коефіцієнт, що враховує вплив цементної складової золи k = 1,2-1,5. При розрахунку потрібної кількості вапна приймають k = 1,0.

Таблиця 7.3

Ґрунти	Кількість активних домішок, % від маси ґрунту, при відносній вологості W/WL
0,67	0,72	0,77	0,85
Пилуваті супіски і піски (коефіцієнт фільтрації – менше 0,1 м/добу)	–
Суглинки легкі				–
Суглинки важкі пилуваті				–
Глини піщані та пилуваті			–	–
Примітка 1. У чисельнику наведена кількість негашеного вапна абозоли винесення (у розрахунку на чистий СаО + МgО); в знаменнику кількість портландцементу марки 300. Примітка 2. При застосуванні низькомарочних цементів вказана його кількість повинна бути збільшена в 1,1-1,3 рази.

 

Товщину шару ґрунту призначають виходячи з можливої глибини його опрацювання існуючими змішуючими і ущільнюючими машинами. При використанні дорожніх фрез товщина шару у щільному тілі, становить 15-20 см.

Для більш рівномірного розподілу домішок зв’язний ґрунт необхідно заздалегідь розпушити одним-двома проходами фрези по одному сліду.

Активні домішки розподіляють розподільником цементу. Домішки завантажують в бункер розподільника тільки механічним способом. Змішування ґрунту з домішками здійснюють причіпними фрезами за два-чотири проходи.

Виконання операцій з дозування, транспортування, розподілу істотно полегшується при попередній переробці вапна в гранули розміром 5-25 мм.

При обробці ґрунту активними домішками необхідно обмежувати час між їх введенням і закінченням ущільнення. Для ґрунтів, оброблених цементом або вапном, він не повинен перевищувати 4-6 годин, для ґрунтів, оброблених золою уносу – 14-18 годин. Роботи з активними домішками не можна виконувати в дощову погоду.

Осушення вапном ґрунту надмірного ступеню зволоження доцільно виконувати методом зосередженої дії без розподілу вапна по поверхні шарів. Для цього в товщі ґрунту, що підлягає осушенню, влаштовують вертикальні свердловини діаметром від 10 до 20 см або щілини шириною від 10 до 15 см за допомогою меліоративних машин і заповнюють їх подрібненим негашеним вапном з трамбуванням. Сумарний об’єм свердловини або щілини призначають з розрахунку розміщення в них вапна в кількості, необхідній для осушення даного шару ґрунту (див таблицю 7.3). Відстань між свердловинами або щілинами при цьому повинна становити від 1,0 до 1,5 м. При осушенні масиву основи глибина свердловин повинна бути не менше розрахункової глибини промерзання від поверхні насипу і не менше 1,0 м від поверхні шару, що осушують.

При обробці перезволожених ґрунтів активними домішками необхідно дотримуватись загальних правил безпечного виконання дорожніх робіт, а також правил безпеки при роботі з активними хімічними речовинами.