Особенности возведения земляного полотна на косогорах и оползневых склонах. Постройка земляного полотна в сильно пересеченной и горной местности Перемещение грунта на косогорах

Бульдозеры выполняют операции следующим образом. По-слойную 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 вали-ков, 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: попе-речными проходами из резерваи продольными одно-сторонними движениями машины.

При поперечном перемещении грунта из резервов целесо-образно использовать траншейный способ разработки материа-лов и спаренную работу нескольких машин. Первые призмы по-дают 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.

Рис. 137. Основные земляные бульдозерные работы.

Смотрите также:

Продольными движениями бульдозера в направлении про-дольной оси насыпи целесообразно подавать грунт под уклон. Высота насыпи в этом случае может быть до 4...5 м.

Разработку выемок производят продольными двусторонними проходамии поперечными ходами. Продольный двусторонний способ обеспечивает большую про-изводительность бульдозеров. Его применяют при небольшой протяженности выемок и в случаях, когда грунт, вынутый из вы-емки, полностью укладывают в прилегающие насыпи. Попе-речный способ разработки выемки применяют, когда излишки грунта укладывают в кавальеры вдоль будущего полотна дороги.

Отрывку каналов, ирригационных сооружений, траншей, кот-лованов производят поперечными ходами бульдозера с посте-пенным смещением машины вдоль сооружений. Грунт укладывают в кавальеры по всей протяженности каналов, создавая с обеих сторон валы земли. Разрабатывают грунт в па-раллельных траншеях глубиной не более габаритной высоты ма-шины. Расстояние между траншеями до 0,4...0,6 м. После отры-вки разрушают межтраншейную перемычку. В этом случае эффективна групповая работа машин спаренными параллельны-ми ходами.

Планировочные работы проводят на ровной поверхности, сре-зая небольшие бугры и засыпая впадины, ямы, овраги. Большие впадины засыпают с соседних косогоров продольными прохода-ми. Последние проходы делают со смещением на V4 ширины отвала, чтобы исключить появление боковых вали-ков. После грубой передней планировки целесо-образно провести отделку поверхности при заднем ходе бульдо-зера и «плавающем» положении отвала. Для большей точности целесообразно применять взаимно перпенди-кулярные проходы бульдозеров.

Пробивку террас и полок на косогорах осуществляют бульдо-зерами с неповоротными и поворотным отвалами. Наиболее эффективен и безопасен способ перемещения грунта с косогора в полунасыпь поперечными проходами машины под уклон. Его применяют при пологих склонах косогоров. При больших углах наклона косогоров используют продольный спо-соб. В этом случае отвал бульдозера, установленный с перекосом, пробивает сначала проход 1, затем 2, 3, 4 и 5. Рабо-та продольными проходами более производительна, однако не-обходимо проявлять особую осторожность, так как возможно поперечное сползание или опрокидывание машины по склону. Поэтому в целях безопасности проведения работ учитывают по-перечную устойчивость бульдозера.

http://stroj-mash.ru/images/1/image128.jpg" alt="" width="464" height="174">

Рис. 140. Схемы рыхления грунтов:

а — продольно-кольцевая, б — спиральная, в—чел-ночная со смещением, г— продольно-поперечная.

Выбор схемы рыхления зависит от прочности и природы раз-рабатываемых пород.

При рыхлении грунтов IV категории и прочных пород целе-сообразно работу машин организовывать по продольно-кольце-вой и спиральной схемам, так как они обеспечивают наиболь-шую производительность машины. Челночную и продольно-по-перечную схемы применяют при рыхлении скальных пород и вечномерзлых грунтов. Последнюю схему используют, когда необходимо получить разрыхленную породу меньших размеров. Ее дополнительно дробят гусеницы трактора.

Площади мерзлых грунтов разрабатывают послойно на мак-симально возможную глубину.

При глубине промерзания пород 50...70 см можно рыхлить массив тремя зубьями. Если глубина разработки пород больше, то одним зубом за два или три прохода с глубиной рыхления 30...40 см за каждый цикл. При работах на мерзлых породах си-ла тяги машины снижается на 35...45% за счет уменьшения коэффициента сцепления ходовой части с грунтом.

Грунты рыхлят на рабочей передаче трактора со скоростью 0,9...2,7 км/ч. По окончании рабочего цикла выглубляют рыхли-тель и проверяют наличие съемного наконечника. При утере на-конечника можно повредить носок стойки и он не будет удержи-вать наконечник. В этом случае стойку заменяют.

Рис. 141. Способы разработки грун-тов и добычи полезных иско-паемых:

а— траншейный с подачей в авто-транспорт погрузчиком, б - под уклон с погрузкой из штабеля в транспорт экскаватором, с— двумя бульдозерами-рыхлителями с отсыпкой и из отвала в автотранспорт погрузчиком;

1 — буль-дозер-рыхлитель; 2— погрузчик, 3— ав-тотранспорт, 4— экскаватор.

Разрыхленные грунты и породы убирают землеройно-транспортными машинами. Наиболее эффективна разработка про-чных, мерзлых пород и полезных ископаемых бульдозером-рых-лителем.

Существует несколько рациональных схем организации ра-боты бульдозера-рыхлителя в сочетании с погрузчиками и экска-ваторами.

При разработке массива траншейным способом бульдозер-рыхлитель 1 послойно рыхлит породу на дне траншеи. Затем бульдозерным оборудованием при поднятом рыхлителе порода перемещается в штабель челночными движениями ма-шины. Из штабеля одноковшовым погрузчиком 2 раздробленный материал погружается в автотранспорт 3 и отвозится к месту складирования или переработки.

Более рациональна схема разрыхления и уборки пород буль-дозером под уклон. Штабель материала образуют у подошвы уклона. Из штабеля экскаватор или погрузчик загру-жает породу в автотранспорт. Производительность агрегата в этом случае выше.

Чтобы согласовать производительность погрузочных средств, иногда применяют два бульдозера-рыхлителя, ко-торые сначала продольно-поперечными ходами рыхлят дно траншеи, а затем один бульдозер подает материал к месту скла-дирования, а другой заталкивает его в штабель, из которого по-грузчик забирает породу и заполняет автотранспорт.

При добыче полезных ископаемых открытым способом применяют комплексный отряд машин, в который входят 3...5 бульдозеров-рыхлителей, экскаватор или погрузчик и не-сколько самосвалов. Чтобы не было простоев, один бульдозер-рыхлитель 3 только рыхлит площадку. Несколько бульдозеров 2 параллельно сдвигают разрыхленную пустую породу 4 в шта-бель, из которого экскаватор 1 загружает ее в автотранспорт 4и транспортируется в отвал. После уборки пустой породы анало-гичным способом разрабатывают полезные ископаемые.

Рис. 142. Добыча полезных ископаемых открытым способом с предваритель-ным рыхлением:

1 — экскаватор или погрузчик, 2 — бульдозеры, 3 - бульдозер-рыхлитель, 4 — пустая порода, 5 — автотранспорт, 6 — полезные ископаемые.

Общие положения. Строительство земляного полотна автомобильных дорог в горной местности осложняется, как правило, тем, что в местах проложения трассы существуют крутые склоны с интенсивным проявлением экзогенных процессов (оползни, обвалы, вывалы, осыпи) на определенном участке малой протяженности В связи с эти рекомендуется при составлении проекта производства работ (ППР) учитывать инженерно-геологические особенности участка или группы участков, которые различаются по указанным признакам. Рекомендуется назначать технологию производства работ по сооружению земляного полотна, учитывая особенности конструкции насыпи или выемки, региона строительства в целом, строение склона (косогора) и свойства слагаемых пород.

В ППР необходимо предусмотреть комплекс технологических мероприятий, обеспечивающих устойчивость природных склонов и откосов выемок в процессе строительства и последующей эксплуатации дороги.

При разработке ППР, выборе технологии, машин и метода буровзрывных работ учитывают наличие трещин в разрабатываемом массиве и характер слоистости осадочных пород.

Наличие трещин в скальных изверженных породах снижает устойчивость склонов и откосов выемок. Падение трещин под углом более 35° в сторону дороги способствует возникновению оползней, обвалов, вывалов уже в процессе производства работ. Безопасным является падение трещин в сторону массива.

Слоистость приводит к ослаблению массива в склонах и откосах, особенно при их подрезке или подработке.

С увеличением угла встречи простирания слоистости с продольной осью дороги устойчивость откосов и склонов резко возрастает. Наиболее устойчивое положение угла встречи напластования по отношению к оси дороги будет 90°. При совпадении азимута простирания слоистости с направлением оси дороги подрезаемые или подрабатываемые склоны и откосы выемок разрушаются только по плоскостям напластования.

При строительстве дорог в горных условиях основные трудности связаны с разработкой скальных пород, сокращением фронта работ, ограниченной транспортной доступностью рабочей зоны, перемещением, разравниванием, уплотнением крупнообломочных грунтов, отделочными работами.

При недоступности рабочей зоны для непосредственной работы машин первый этап строительства должен включать прокладку пионерной дороги по проектируемой трассе. Если прокладка пионерной дороги по запроектированной трассе невозможна, ее устраивают в максимальном приближении к ней с подходами к зоне работ отдельных сооружений. В этом случае по самой трассе прокладывается пешеходная тропа.

Рыхление и разработка скальных пород, относящихся по трудности разработки к V группе и выше, выполняется взрывным методом. Взрывной метод рекомендуется использовать также для образования глубоких выемок массовыми взрывами на выброс или целенаправленными взрывами для сооружения насыпей в труднодоступных местах горного рельефа.

На всех этапах производства работ должны постоянно приниматься меры на откосах и склонах для предупреждения геодинамических явлений (оползни, осыпи, лавины и т. п.), которые могут представлять опасность для работающих людей, техники, сооружений. В этих целях до начала работ, а также в процессе разработки горных склонов должно быть организовано постоянное наблюдение за устойчивостью как отдельных скальных обломков, так и всего склона с верховой стороны. В случае обнаружения признаков неустойчивости должны быть немедленно приняты меры безопасности, например, подрывание и удаление нависающих каменных глыб. При наличии действующих оползней, интенсивных обвалов, крупных вывалов буровзрывные работы выполняются только для рыхления мелкошпуровыми зарядами.

Работы по сооружению земляного полотна на косогорах, устойчивых и оползневых склонах включают: подготовительный комплекс, связанный с разбивочными работами, снятием растительного грунта; устройство построечного водоотвода, стоянок для размещения техники, специальных противооползневых сооружений; основные работы по сооружению земляного полотна, располагаемого на различных элементах склонового рельефа или в его среде и комплекс противооползневых мероприятий.

Следует иметь в виду, что выбор технологии связан также с необходимостью разработки делювиальных, скальных или полускальных пород, а также их использования в виде крупнообломочных грунтов для отсыпки насыпей. Последнее зависит от прохождения трассы в условиях сильнопересеченной местности.

Сооружение насыпей и выемок. Сооружение земляного полотна в горной местности включает устройство следующих конструкций в зависимости от условий проложения трассы в конкретном регионе и районе горной местности, их гипсометрических, геоморфологических и инженерно-геологических особенностей: земляное полотно в полке, полунасыпь-полувыемка, выемка в скальном массиве, насыпь из скальных или крупнообломочных грунтов.

Выбор технологии разработки выемок и сооружения насыпей определяется конструктивными особенностями земляного полотна, категорией скальных пород по трудности их разработки, источниками получения скального или крупнообломочного грунта для земляного полотна насыпей.

Сооружение земляного полотна в полках на прижимных участках с крутизной склона более 1:3 в скальных породах выполняют путем взрывания с последующей экскавацией взорванной массы, ее транспортировкой на участки насыпи. При наличии на склонах делювиальных отложений земляное полотно в полке разрабатывают путем первоначальной подрезки склона мощными бульдозерами класса 250-300 тс с последующей доработкой экскаваторами и транспортировкой крупнообломочных грунтов автосамосвалами.

Сооружение насыпей и выемок на косогорах крутизной 1:3 и более выполняется методом последовательного нарезания полок для выемок или полувыемок или уступов в основании насыпи. Нарезание уступов (полок) выполняется, как правило, начиная с верхнего яруса. При обеспеченной устойчивости откоса и необходимости создания проезда для ведения буровых работ первая полка вырабатывается на уровне нижней бровки выемки (полки).

Разработку выемок в скальных породах ведут сразу с небольшим перебором во избежание последующей трудной и дорогостоящей работы по снятию недовыбранного тонкого слоя скальных грунтов. Выравнивают земляное полотно до проектных отметок мелким рваным камнем и щебнем.

Разработку выемок в делювиальных грунтах, размягчаемых и сильно выветрелых разборных, трещиноватых породах рекомендуется выполнять по схеме «скользящей полки», когда после осуществления пионерной траншеи-забоя, необходимой для размещения и безопасной работы экскаватора, к нему сверху вниз грунт разрабатывается и перемещается мощными бульдозерами класса 250-300 тс. При помощи экскаватора происходит последующая доработка грунта и его погрузка в транспортные средства с перемещением на участки сооружения насыпей.

Для образования ровных поверхностей откосов при устройстве выемок и полувыемок в благоприятных инженерно-геологических условиях (слабая трещиностойкость пород, раздельность на прямоугольные отдельности с вертикальным направлением плоскостей раздела, способность пород к хрупкому сколу и т. п.) применяют контурное взрывание.

Выбор метода и параметров рыхления скального и крупнообломочного грунта следует осуществлять в соответствии с группой грунта по трудности разработки, с областью и условиями его применения. При превышении расчетного количества негабаритов в разрыхленном грунте и их максимального размера необходимо вносить соответствующие изменения в схему и параметры рыхления.

До выполнения буровзрывных работ производят снятие и удаление растительного покрова, плодородного слоя почвы и вскрышных пород. При мощности вскрышных пород не более 1/3 глубины выработки рыхление скального грунта допускается производить без их удаления.

Буровзрывные работы и погрузку рыхленой скальной породы экскаваторами можно вести параллельно. При этом первые работы должны выполняться с опережением. Если для рыхления в выемках или уступах глубиной до 5 м применяют метод шпуровых зарядов, буровзрывные работы следует выполнять с опережением, обеспечивающим не менее чем сменный запас взорванной породы. При этом должно быть выдержано минимальное расстояние опережения в соответствии с Едиными правилами безопасности при взрывных работах (М.: Недра, 1985).

Перед началом работы экскаватора негабариты, расположенные в верхнем слое взорванного грунта, дробятся дополнительными взрывами. В процессе разработки выемки негабариты отваливают в сторону и затем также дробят взрывами, перемещая взорванную породу бульдозером к экскаваторному забою.

При разработке полувыемок на скальных косогорах сначала устраивают полку для рабочего проезда шириной 3,5 м, обеспечивающую возможность прохода основных машин (буровых станков, экскаваторов, бульдозеров, автомобилей-самосвалов и др.). Затем полку уширяют, доводя земляное полотно до проектного очертания.

При разработке выемок рыхление скальных пород до требуемых размеров частиц должно обеспечиваться надлежащей технологией буровзрывных работ и исходить из требуемых условий уплотнения, предусмотренных СНиП 2.05.02-85. Дробление крупных негабаритных обломков осуществляется накладными зарядами. Этот метод применяют при ограниченной производительности компрессоров или при отсутствии бурильных молотков и незначительном количестве негабарита. Оставшиеся на откосах и основной площадке выемки выступы скального грунта также дробятся.

При взрывных методах разработки и рыхления недоборы по основанию выемок не допускаются. Недоборы по поверхности откосов не должны превышать 0,2 м при условии обеспечения их устойчивости. Величина переборов после окончательной зачистки дна и откосов выемок не должна быть больше значений, указанных в табл. 1.

При доработке выемок в скальных грунтах после взрывов на выброс следует соблюдать следующий порядок работ:

дробление расположенных на поверхности негабаритов, образовавшихся при взрыве траншеи;

разравнивание навалов разрыхленного грунта бульдозером;

удаление экскаватором взорванного грунта с откосов (оборка откосов);

снятие независающих камней и козырьков экскаватором и мелкими взрывами;

доработка выемки до проектного очертания взрывами; выравнивание основной площадки.

Таблица 1

Примечание. При буровых работах под водой и на морских акваториях и рейдах размеры переборов устанавливаются проектом организации строительства.

При ярусной разработке выемок каждый ярус должен быть доработан до проектного контура и очищен до начала работ на следующем ярусе.

При сооружении насыпей из крупнообломочных грунтов, являющихся продуктом рыхления или выветривания скальных пород, максимальный размер частиц глыбовой фракции должен назначаться в зависимости от толщины уплотняемого слоя, типа и технических параметров уплотняющих средств и физико-механических характеристик грунта, но не должен превышать 2/3 толщины уплотняемого слоя.

Негабаритные обломки, размеры которых не удовлетворяют указанным требованиям, допускается укладывать в боковых (откосных) частях и в нижнем слое насыпи в один ряд таким образом, чтобы они не попадали в рабочий слой насыпи.

При укладке в основание насыпи негабаритных обломков для исключения неравномерных осадок вследствие просыпания мелкозернистого заполнителя из вышележащих слоев в нижележащие следует устраивать прерывающие прослойки из щебенистых (галечниковых), песчаных или глинистых грунтов.

Отсыпку насыпи из крупнообломочных грунтов производят бульдозером способом «от себя» таким образом, чтобы наиболее крупные обломки располагались в нижних частях насыпи. Наиболее рационально применение бульдозера с универсальным отвалом, который позволяет в процессе распределения производить отбраковку негабаритов с последующей укладкой их в боковую часть насыпи.

Различают две схемы распределения крупнообломочного грунта: продольную и диагональную. В зависимости от способа отсыпки грунта продольная и диагональная схемы распределения могут быть односторонней или двухсторонней.

При осевой отсыпке применяется двухсторонняя схема распределения, при боковой отсыпке — односторонняя.

Рационально для отбраковки негабаритов применять специально оборудованные отвалы со смешанным сортировальным устройством по типу рыхлителя.

Перед уплотнением боковые части насыпи, включая откосы, выполненные из негабарита, выравнивают грунтом более мелких фракций. При устройстве земляного полотна на косогорах с крутизной более 1:3 выравнивание целесообразно устраивать из грунтов с песчаным заполнителем по способу расклинцовки.

Разработку крупнообломочных грунтов после взрывных работ целесообразно производить экскаватором с вместимостью ковша 0,65-1 м 3 с погрузкой в транспортные средства. При необходимости окучивания грунта отвала негабаритов на горизонтальных поверхностях и склонах крутизной до 1:3 применяют бульдозеры.

При слоистом залегании легковыветривающихся размягчаемых пород, перемежающихся со слоями глинистых грунтов, разработку ведут на всю толщину забоя с учетом того, чтобы в разрабатываемых грунтах содержалось 30-40 % (по массе) глинистого мелкозема. В противном случае разработку ведут отдельными слоями.

Укладка и уплотнение крупнообломочных грунтов. Крупнообломочные грунты каркасной и несовершенно-каркасной структуры из прочных водостойких пород следует уплотнять, как правило, вибрационным способом. Крупнообломочные грунты, содержащие более 30 % глинистого заполнителя, уплотняют при влажности, не превышающей допустимых значений для тяжелых супесей и легких суглинков, а при содержании глинистого заполнителя менее 30 % — при влажности, не превышающей допустимых значений для легких и пылеватых супесей.

Уплотнение крупнообломочных грунтов, прочность которых составляет менее 5,0 МПа (50 кг/см 2), следует осуществлять в два этапа: на первом — решетчатыми катками; на втором — катками на пневматических шинах массой не менее 25-30 т. При использовании размягчаемых крупнообломочных грунтов работы должны производиться в сухую погоду с минимальными разрывами во времени между отдельными технологическими операциями.

Способы и технические средства уплотнения легко выветривающихся неводостойких крупнообломочных грунтов назначают из условия обеспечения разрушения агрегатов до заполнения пор мелкоземом. Для повышения эффективности разрушения агрегатов производят их периодическое увлажнение.

Хорошие результаты дает технологическая схема уплотнения в два этапа: на первом (непосредственно после разравнивания и увлажнения) — решетчатыми катками, которые осуществляют дополнительное дробление грунта, на втором — тяжелыми катками на пневматических шинах. Требуемая степень уплотнения грунтов достигается после 10-12 проходов по одному следу катков на пневматических шинах массой 25-30 т. Для крупнообломочных грунтов малой прочности эффективно уплотнение трамбованием.

При невозможности обеспечения разрушения агрегатов неводостойких пород следует предусматривать их защиту в насыпи от воздействия погодно-климатических факторов. При устройстве защитных слоев из глинистых или суглинистых грунтов последние досыпаются на заданную толщину послойно вровень со слоем обломочного грунта и уплотняются совместно с ним.

При устройстве защитного слоя толщиной 15-20 см из грунтов, укрепленных органическими вяжущими, грунт предварительно смешивается с вяжущими материалами в стационарных или передвижных установках и вывозится автомобилями-самосвалами к месту укладки. Для распределения смеси на поверхности откосов рекомендуются бульдозеры или экскаваторы-планировщики. В качестве уплотняющих средств могут быть применены площадочные вибраторы или виброрейки, перемещаемые по откосу сверху-вниз или снизу-вверх.

Контроль качества работ при сооружении земляного полотна на косогорах, устойчивых и оползневых склонах помимо общих требований, предусмотренных СНиП 3.06.03-85, включает: контроль за восстановлением, закреплением и разбивкой земляного полотна на отмеченных элементах рельефа; контроль качества нарезки уступов (с соблюдением проектных геометрических параметров), за соблюдением технологии разработки косогоров и склонов при устройстве земляного полотна в полке и последовательностью комплекса противооползневых мероприятий (водоотвода, дренажных и удерживающих конструкций).

Организация работ по строительству автомобильных дорог при наличии оползней включает два самостоятельных вопроса: сооружение земляного полотна и строительство комплекса противооползневых конструкций, установленных проектом. Последовательность этих работ определяется конкретными условиями территории, расположением земляного полотна, составом и типами противооползневых конструкций и должна быть оговорена в проектной и расчетной документации. В практике встречается несколько вариантов организации последовательности выполнения земляных работ и устройства противооползневых конструкций: строительство комплекса противооползневых конструкций до сооружения земляного полотна; выполнение противооползневых конструкций в процессе его сооружения; строительство противооползневых конструкций после возведения насыпей или разработки выемок.

Как правило, первая схема наиболее целесообразна при строительстве дороги на оползневых склонах, когда сооружение земляного полотна возможно только под непосредственной защитой поддерживающих сооружений или после проведения мероприятий по регулированию поверхностного и подземного стока. Вторая схема применяется при расположении земляного полотна в глубоких выемках и высоких насыпях. Например, по мере разработки каждого яруса выемки осуществляют укрепление откосов и сооружение дренажных конструкций. Третья схема используется во многих случаях при строительстве дорог в горных условиях, когда в частности после устройства земляного полотна в полке сооружают верховые подпорные стенки или анкерные конструкции.

Безусловно, многообразие сложных условий строительства автомобильных дорог в оползневых или потенциально оползневых районах требует творческого применения указанных схем с последующей разработкой до конкретных технологических и организационных решений в проектах производства работ. В данном разделе рассматриваются только общие вопросы организации строительства в оползневых районах и не освещается специфика строительства конкретных видов противооползневых конструкций, которая отражена в других главах.

Помимо особенностей, связанных с последовательностью выполнения земляных работ и строительства противооползневых конструкций, необходимо отметить, что технология производства земляных работ во многом зависит от принципов проектирования (по отношению к рельефу) автомобильных дорог. Различают следующие виды индивидуальных технологических схем организации производства земляных работ: разработку глубоких выемок и сооружение высоких насыпей; сооружение насыпей на склонах с пересечением оползневых участков; устройство земляного полотна в полках. Одним из наиболее сложных случаев производства работ является их проведение на аварийных объектах, когда оползнями разрушены участки эксплуатируемых дорог.

Установленный неоднократными обследованиями факт нарушения устойчивости естественных склонов и откосов земляного полотна в процессе строительства автомобильных дорог в различных регионах нашей страны убедительно показывает, что влияние технологических факторов может иметь существенное, а в некоторых случаях превалирующее значение.

К технологическим факторам в данном случае относятся: способ и время разработки выемок или сооружения насыпей, способ и время строительства противооползневых конструкций. Указанные факторы можно объединить в общую технологическую систему строительства индивидуальных конструкций земляного полотна, которая будет оказывать при ее реализации те или иные воздействия на устойчивость откосов земляного полотна и прилегающих к нему склонов, особенно оползневых.

Анализ строительства автомобильных дорог в оползневых районах показал, что воздействие технологической системы на устойчивость склонов и откосов проявляется в следующем.

Неудачно выбранное направление ведения работ при разработке глубоких выемок может привести к развитию в откосах оползней. Степень интенсивности производства земляных работ влияет на параметры устойчивости откосов в процессе строительства. Так при коротком фронте ведения работ и высокой скорости разработки выемки в откосах (при рабочей глубине разработки) не успевают возникать деформации, приводящие к оползням, что позволяет придавать откосам рабочих ярусов более крутые углы. Сооружение же высоких насыпей и насыпей на склонах (в том числе и на оползневых) напротив требует более медленного режима отсыпки грунта, обусловленного необходимостью тщательного уплотнения грунта, а также постепенной передачей нагрузки от веса насыпи на склоновое основание, что обеспечивает его устойчивость и дальнейшую стабильность.

Существенное влияние на развитие оползней в склонах и откосах оказывают порядок и сроки выполнения их проектной конфигурации. Наиболее распространенная ошибка в этом плане связана с устройством берм, ярусов, дренажных конструкций и укрепительных работ на откосах не в процессе разработки выемок и сооружения насыпей, а после их завершения. Особое значение имеет технологическая последовательность сооружения насыпей на склонах. В проектах производства работ должен быть заложен такой принцип ведения работ, который бы гарантировал устойчивость наклонного основания при сооружении земляного полотна. В частности, например, во многих случаях устойчивость насыпей на склонах была нарушена из-за неправильного способа производства работ: вместо последовательного сооружения насыпи с низовой стороны склона работы выполнялись с верховой стороны, что приводило к развитию неуплотненных зон в откосных частях, перенапряжению склонового основания, развитию оползней как в склонах, так и в откосах насыпей.

Весьма важное значение приобретают технологические факторы при ведении земляных работ на оползневых склонах или в их среде. Правильная расстановка землеройно-транспортной техники, определение необходимого темпа, выдерживание требуемой глубины разработки или крутизны откоса обеспечивают не только возможность выполнения проектных решений, но и их дальнейшую надежность при эксплуатации участка дороги, а также степень сохранности в стабильном состоянии самого оползневого склона.

Выбор способа производства земляных работ зависит от свойств грунта, объемов работ, вида земляных сооружений, гидрогеологических условий и других факторов. Технологический процесс выполнения земляных работ состоит из разработки грунта, транспортировки, укладки в отвал или насыпь, уплотнения и планировки. Для механизации земляных работ применяют одноковшовые строительные экскаваторы с гибкой и жесткой подвеской рабочего оборудования в виде прямой и обратной лопаты, драглайна, грейфера, землеройно-планировочного, планировочного и погрузочного устройств; экскаваторы непрерывного действия, к которым относятся цепные многоковшовые, цепные скребковые, роторные многоковшовые и роторные бесковшовые (фрезерные); бульдозеры, скреперы, грейдеры (прицепные и самоходные), грейдеры-элеваторы, рыхлители, бурильные машины. В комплект машин для механизированной разработки грунта кроме ведущей землеройной машины включаются также вспомогательные машины для транспортировки грунта, подчистки выемки дна, уплотнения грунта, отделки откосов, предварительного рыхления грунта и т. п. в зависимости от вида работ.

Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами

В промышленном и гражданском строительстве применяют экскаваторы с ковшом вместимостью от 0,15 до 4 м3. При выполнении больших объемов земляных работ на гидротехническом строительстве применяются более мощные экскаваторы с вместимостью ковша до 16 м3 и более.

Экскаваторы на колесном ходу рекомендуется применять при работах на грунтах с высокой несущей способностью при рассредоточенных объемах работ, при работах в городских условиях с частыми перебазировками; экскаваторы на гусеничном ходу применяют при сосредоточенных объемах работ при редких перебазировках, при работах на слабых грунтах и разработке скальных пород; навесные экскаваторы на пневмоколесных тракторах - при рассредоточенных объемах работ и при работе в условиях бездорожья.

Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами ведется проходками. Число проходок, забоев и их параметры предусматриваются в проектах и технологических картах производства земляных работ для каждого конкретного объекта в соответствии с параметрами земляных сооружений (по рабочим чертежам) с оптимальными рабочими размерами оборудования экскаваторов.

Одноковшовые экскаваторы относятся к машинам цикличного действия. Время рабочего цикла определяется суммой отдельных операций: продолжительность заполнения ковша, поворот на выгрузку, разгрузку и поворот в забой. Наименьшие затраты времени на выполнение рабочего цикла обеспечиваются при следующих условиях:

ширина проходок (забоев) принимается с таким расчетом, чтобы обеспечить работу экскаватора со средним поворотом не более 70 градусов;
глубина (высота) забоев должна быть не меньше длины стружки грунта, необходимой для заполнения ковша с шапкой за один прием копания;
длина проходок принимается с учетом возможно меньшего числа вводов и выводов экскаватора в забой и из забоя.

Забоем называется рабочая зона экскаватора. К этой зоне относится площадка, где размещается экскаватор, часть поверхности разрабатываемого массива и место установки транспортных средств или площадка для укладки разрабатываемого грунта. Геометрические размеры и форма забоя зависят от оборудования экскаватора и его параметров, размеров выемки, видов транспорта и принятой схемы разработки грунта. В технических характеристиках экскаваторов любой марки приведены, как правило, максимальные их показатели: радиусы резания, выгрузки, высота выгрузки и др. При производстве земляных работ принимают оптимальные рабочие параметры, составляющие 0,9 максимальных паспортных данных. Оптимальная высота (глубина) забоя должна быть достаточной для заполнения ковша экскаватора за одно черпание, она должна быть равна вертикальному расстоянию от горизонта стоянки экскаватора до уровня напорного вала, умноженному на коэффициент 1,2. Если высота забоя относительно мала (например, при разработке планировочной выемки), целесообразно использовать экскаватор вместе с бульдозером: бульдозер разрабатывает грунт и перемещает его к рабочему месту экскаватора, затем окучивает грунт, обеспечивая при этом достаточную высоту забоя. Экскаватор и транспортные средства должны быть расположены так, чтобы средний угол поворота экскаватора от места заполнения ковша до места его выгрузки был минимальным, так как на поворот стрелы расходуется до 70% рабочего времени цикла экскаватора.

По мере разработки грунта в забое экскаватор перемещается, отработанные участки называются проходками. По направлению движения экскаватора относительно продольной оси выемки различают продольный (с лобовым или торцовым забоем) и поперечный (боковой) способы разработки. Продольный способ состоит в разработке выемки проходками, направление которых выбирается по наибольшей стороне выемки. Лобовой забой применяется при разработке съезда в котлован и при рытье начала выемки на крутых косогорах. При лобовом забое грунт разрабатывается на всю ширину проходки. Торцевой забой применяется при разработке выемок ниже уровня стоянки экскаватора, при этом экскаватор, передвигаясь задним ходом по поверхности земли или на уровне, расположенном выше дна выемки, разрабатывает торец выемки. Боковые забои применяются для разработки выемки прямой лопатой, при этом пути транспортных средств устраиваются параллельно оси перемещения экскаватора или выше подошвы забоя. При боковом способе полная ширина проходки может быть получена путем последовательной разработки ряда проходок. Поперечным (боковым) способом разрабатывают выемки с отсыпкой грунта в направлении, перпендикулярном оси выемки. Поперечный способ применяется при разработке протяженных нешироких выемок с отсыпкой кавальеров или при устройстве насыпей из боковых резервов.

Некоторые виды выемок (например, планировочные) можно разрабатывать боковым забоем с движением транспорта на одном уровне с экскаватором. Иногда для перехода к разработке с боковым забоем необходимо вначале отрывать так называемую пионерную траншею, которую экскаватор начинает разрабатывать, спустившись на дно забоя по пандусу. Если высота выгрузки экскаватора больше или равна сумме глубины выемки, высоты борта самосвала и «шапки» над бортом (0,5 м), пионерную траншею разрабатывают боковым забоем при движении транспорта по дневной поверхности на расстоянии не менее 1 м от края выемки. При значительных в плане размерах выемки ее разрабатывают поперечными проходками вдоль меньшей стороны, при этом обеспечивается минимальная длина пионерной траншеи, что позволяет организовать наиболее производительное кольцевое движение транспорта. Выемки, глубина которых превосходит максимальную глубину забоя для данного типа экскаватора, разрабатывают в несколько ярусов. При этом нижний ярус разрабатывают аналогично верхнему, а автомобили подают к экскаватору так, чтобы ковш находился на кузов сзади. Трасса движения автомобиля в этом случае должна быть параллельна оси проходки экскаватора, но направлена в противоположную сторону.

Экскаватор, оборудованный обратной лопатой, применяется при разработке грунта ниже уровня стоянки и наиболее часто используется при рытье траншей для укладки подземных коммуникаций и небольших котлованов под фундаменты и другие сооружения. При работе с обратной лопатой также применяют торцовый или боковой забой. Наиболее целесообразно применять экскаватор с обратной лопатой для разработки котлованов глубиной не более 5,5 м и траншей до 7 м. Жесткое крепление ковша обратной лопаты дает ему возможность рыть узкие траншеи с вертикальными стенками. Глубина разрабатываемых узких траншей больше, чем глубина котлованов, так как экскаватор может опускать стрелу с рукоятью в самое нижнее положение, сохраняя устойчивость.

Экскаватор с рабочим оборудованием драглайн применяется при разработке больших и глубоких котлованов, при возведении насыпи из резервов и т. п. Преимуществами драглайна являются большой радиус действия и глубина копания до 16-20 м, возможность разрабатывать забои с большим притоком грунтовых вод. Драглайн разрабатывает выемки торцовыми или боковыми проходками. Для торцовой и боковой проходок организация работ драглайна аналогична работе обратной лопаты. При этом сохраняется такое же соотношение максимальной глубины резания. Драглайн обычно передвигается между стоянками на 1/5 длины стрелы. Разработка грунта драглайном чаще всего производится в отвал (односторонний или двусторонний), реже - на транспорт.

Экскаваторы отрывают котлованы и траншеи на глубину, несколько меньшую проектной, оставляя так называемый недобор. Недобор оставляют, чтобы избежать повреждения основания и не допускать переборов грунта, он составляет обычно 5-10 см. Для повышения эффективности работы экскаватора применяют скребковый нож, насаженный на ковш. Это приспособление позволяет механизировать операции по зачистке дна котлованов и траншей и вести их с погрешностью не более плюс-минус 2 см, что исключает необходимость ручных доработок.

Разработка грунта экскаваторами непрерывного действия осуществляется при отсутствии в грунтах камней, корней и т. п. До начала работы вдоль трассы траншеи бульдозером планируется полоса земли шириной не менее ширины гусеничного хода, затем разбивается и закрепляется ось траншеи, после чего начинается отрывка ее со стороны низких отметок (для стока воды). Многоковшовые экскаваторы разрабатывают траншеи ограниченных размеров и, как правило, с вертикальными стенками.

Разработка грунта землеройно-транспортными машинами

Основными видами землеройно-транспортных машин являются бульдозеры, скреперы и грейдеры, которые за один цикл разрабатывают грунт, перемещают его, разгружают в насыпь и возвращаются в забой порожняком.

Производство земляных работ бульдозерами

Бульдозеры применяются в строительстве для разработки грунта в неглубоких и протяженных выемках и резервах для перемещения его в насыпи на расстояние до 100 м (при применении более мощных машин расстояние перемещения грунта может быть увеличено), а также на расчистке территории и планировочных работах, на зачистке оснований под насыпи и фундаменты зданий и сооружений, при устройстве подъездных путей, разработке грунта на косогорах и т. п.

Рис. 7. :
а - обычное резание; б - гребенчатое резание

В практике земляных работ имеется несколько способов резания грунта бульдозером (рис. 7):

обычное резание - нож вначале заглубляется на предельную для данного грунта глубину и по мере загрузки постепенно поднимается, так как растет сопротивление призмы волочения, на которое расходуется тяговое усилие трактора;
гребенчатое резание - отвал заполняется несколькими чередующимися заглублениями и поднятиями.

Гребенчатая схема позволяет уменьшить длину резания за счет увеличения средней глубины стружки. Кроме того, при каждом заглублении ножа скалывается грунт под призмой волочения и на отвале уплотняется уже срезанный грунт. Благодаря этому сокращается время резания и увеличивается объем грунта на отвале.

При производстве земляных работ бульдозерами успешно применяется способ резания под уклон, основанный на рациональном использовании тягового усилия трактора. Суть его в том, что при движении трактора под уклон высвобождается часть тягового усилия, необходимого для перемещения самой машины, за счет чего грунт можно разрушать более толстым слоем. При работе бульдозера под уклон облегчается скалывание грунта, снижается сопротивление призмы волочения, которая движется частично под действием собственного веса. При отсутствии естественного уклона его можно создавать первыми проходками бульдозера. При работе под уклон 10-15 градусов производительность возрастает примерно в 1,5-1,7 раза.

Рис. 8. :
а - однослойным зарезанием; б - траншейным зарезанием. Цифрами указана очередность резания

Бульдозер работает по схемам, приведенным на рис. 8. Однослойным резанием с перекрытием полос на 0,3-0,5 м снимают растительный слой. Затем бульдозер перемещает грунт в отвал или промежуточный вал и возвращается к месту нового резания без разворота, задним ходом (челночная схема), или с двумя поворотами. Траншейная разработка производится с оставлением перемычек шириной 0,4 м в связных грунтах и 0,6 м в малосвязных. Глубина траншей принимается 0,4-0,6 м. Перемычки разрабатываются после прохода каждой траншеи.

Производство земляных работ скреперами

Эксплуатационные возможности скреперов позволяют использовать их при отрывке котлованов и планировке поверхностей, при устройстве различных выемок и насыпей. Скреперы классифицируются:

по геометрическому объему ковша - малый (до 3 м3), средний (от 3 до 10 м3) и большой (свыше 10 м3);
по роду агрегатирования с тягачом - прицепные и самоходные (в том числе полуприцепные и седельные);
по способу загрузки ковша - загружаемые за счет силы тяги тягача и с механической (элеваторной) загрузкой;
по способу разгрузки ковша - со свободной, полупринудительной и принудительной разгрузкой;
по способу привода рабочих органов - гидравлические и канатные.

Скреперами ведут разработку, транспортирование (дальность транспортирования грунта колеблется от 50 м до 3 км) и укладку песчаных, супесчаных, лессовых, суглинистых, глинистых и других грунтов, не имеющих валунов, а примесь гальки и щебня не должна превышать 10%. В зависимости от категории грунтов резать их наиболее эффективно на прямолинейном участке пути при движении под уклон 3-7 градусов. Толщина разрабатываемого слоя в зависимости от мощности скрепера колеблется от 0,15 до 0,3 м. Разгружают скрепер на прямолинейном участке, при этом поверхность грунта разравнивают днищем скрепера.

Рис. 9. :
а - с наполнением ковша стружкой постоянной толщины; б - с наполнением ковша стружкой переменного сечения; в - гребенчатый способ наполнения ковша стружкой; г - наполнение ковша способом клевков

Различают несколько способов срезания стружки при работе скрепера (рис. 9):

стружкой постоянной толщины. Способ применяют при планировочных работах;
стружкой переменного сечения. При этом грунт срезается с постепенным уменьшением толщины стружки по мере наполнения ковша, т. е. с постепенным выглублением ножа скрепера к концу набора;
гребенчатым способом. При этом грунт срезается с попеременным заглублением и постепенным подъемом ковша скрепера: на разных стадиях толщина стружки меняется от 0,2-0,3 м до 0,08-0,12 м;
клевками. Наполнение ковша осуществляется путем многократного заглубления ножей скрепера на возможно большую глубину. Способ применяют при работе в рыхлых сыпучих грунтах.

В зависимости от размеров земляного сооружения, взаимного расположения выемок и насыпей применяют различные схемы работы скреперов. Наиболее распространенной является схема работы по эллипсу. При этом скрепер каждый раз поворачивается в одну сторону.

Рис. 10. :
а - траншейно-гребенчатый; б - ребристо-шахматный

При работе в широких и длинных забоях наполнение ковша скрепера осуществляется траншейно-гребенчатым и ребристо-шахматным способами. При траншейно-гребенчатом способе (рис. 10) разработка забоя ведется от края резерва или выемки параллельными полосами постоянной глубины 0,1-0,2 м, одинаковыми по длине. Между полосами первого ряда оставляют полосы несрезанного грунта - гребни, по ширине равные половине ширины ковша. Во втором ряду проходов забирают грунт на полную ширину ковша, срезая гребень и образовывая под ним траншею. Толщина стружки в этом случае в середине ковша 0,2-0,4 м, а по краям 0,1-0,2 м.

При ребристо-шахматном способе (рис. 10) разработка забоя производится от края выемки или резерва параллельными полосами так, чтобы между проходками скрепера оставались полосы не срезанного грунта, равные по ширине половине ширины ковша.

Второй ряд проходок разрабатывают, отступая от начала первого ряда на половину длины проходки первого ряда. Работу скрепера следует сочетать с работой бульдозера, используя их для разработки повышенных участков и перемещения грунта на небольшие расстояния в пониженные места.

Производство земляных работ грейдерами

Грейдеры используют при планировке территории, откосов земляных сооружений, зачистке дна котлованов и отрывке канав глубиной до 0,7 м, при возведении протяженных насыпей высотой до 1 м и нижнего слоя более высоких насыпей из резерва. Автогрейдерами профилируют дорожное полотно, проезды и дороги. Наиболее эффективно использовать автогрейдеры при длине проходки 400-500 м. Плотные грунты до разработки грейдером предварительно разрыхляются. При возведении насыпи из разрабатываемого резерва наклонный нож сдвигает срезанный грунт в сторону насыпи. При следующей проходке грейдера этот грунт перемещается еще дальше в том же направлении, поэтому целесообразно организовывать работу двумя грейдерами, один из которых срезает, а другой перемещает срезанный грунт.

При возведении насыпей и профилированного дорожного полотна зарезание грунта начинают от внутренней бровки резерва и ведут послойно: сначала вырезают стружку треугольной формы, затем до конца слоя стружка получается прямоугольной. При разработке широких резервов в грунтах, не требующих предварительного разрыхления, зарезание начинают от внешней бровки резерва и ведут послойно, при всех проходах стружка треугольной формы; возможен другой способ: стружка при этом получается треугольной и четырехугольной формы.

При выполнении различных операций углы наклонов грейдера изменяются в следующих пределах: угол захвата - 30-70 градусов, угол резания - 35-60 градусов, угол наклона - 2-18 градусов. В практике строительства применяется несколько способов укладки грунта:

грунт укладывают слоями, отсыпая его от бровки к оси дороги (профилировочные работы в нулевых отметках при высоте насыпи, не превышающей 0,1-0,15 м);
валики размещают один возле другого с соприкосновением их только основаниями (отсыпка насыпей высотой 0,15-0,25 м);
каждый последующий валик частично прижимают к ранее уложенному, перекрывая его основанием на 20-25%; гребни этих двух валиков располагаются на расстоянии 0,3-0,4 м один от другого (отсыпка насыпей высотой до 0,3-0,4 м);
каждый последующий валик прижимается к ранее уложенному без всякого зазора; новый валик перемещают отвалом вплотную к ранее уложенному с захватом его на 5-10 см; образуется один широкий плотный вал выше первого валика на 10-15 см (отсыпка насыпей высотой до 0,5-0,6 м).

Разработка мерзлых грунтов

Мерзлые грунты обладают следующими основными свойствами: повышенной механической прочностью, пластическими деформациями, пучинистостью и повышенным электросопротивлением. Проявление этих свойств зависит от вида грунта, его влажности и температуры. Песчаные, крупнозернистые и гравийные грунты, залегающие мощным слоем, как правило, содержат мало воды и при отрицательных температурах почти не смерзаются, поэтому их зимняя разработка почти не отличается от летней. При разработке зимой котлованов и траншей в сухих сыпучих грунтах они не образуют вертикальных откосов, не пучинятся и не дают просадок весной. Пылеватые, глинистые и влажные грунты при замерзании значительно меняют свои свойства. Глубина и скорость промерзания зависит от степени влажности грунта. Земляные работы зимой осуществляются следующими методами:

методом предварительной подготовки грунтов с последующей их разработкой обычными способами;
методом предварительной нарезки мерзлых грунтов на блоки;
методом разработки грунтов без предварительной подготовки.

Предварительная подготовка грунта для разработки зимой заключается в предохранении его от промерзания, оттаивании мерзлого грунта и предварительном рыхлении мерзлого грунта. Наиболее простой способ защиты поверхности грунта от промерзания состоит в утеплении его термоизоляционными материалами; для этого используются торфяная мелочь, стружки и опилки, шлак, соломенные маты и т. п., которые укладываются слоем 20-40 см непосредственно по грунту. Поверхностное утепление применяют в основном для небольших по площади выемок.

Для утепления значительных по площади участков применяется механическое рыхление, при котором грунт вспахивается тракторными плугами или рыхлителями на глубину 20-35 см с последующим боронованием на глубину 15-20 см.

Механическое рыхление мерзлого грунта при глубине промерзания до 0,25 м производится тяжелыми рыхлителями. При промерзании до 0,6-0,7 м при отрывке небольших котлованов и траншей применяют так называемое рыхление раскалыванием. Ударные мерзлоторыхлители хорошо работают при низких температурах грунта, когда для него характерны хрупкие деформации, способствующие его раскалыванию под действием удара. Для рыхления грунта при большой глубине промерзания (до 1,3 м) используется дизель-молот с клином. Разработка мерзлого грунта резанием заключается в нарезке взаимно перпендикулярных борозд глубиной, составляющей 0,8 глубины промерзания. Размер блока должен быть на 10-15% меньше размера ковша экскаватора.

Оттаивание мерзлого грунта осуществляется при помощи горячей воды, пара, электрического тока или огневым способом. Оттаивание является наиболее сложным, трудоемким и дорогим способом, поэтому к нему прибегают в исключительных случаях, например, при проведении аварийных работ.

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.

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.

(Документ)

Федотов Г.А. (ред.) Проектирование автомобильных дорог. Справочник инженера-дорожника (Документ)

Канаев А.В., Черкасов В.А. Минавтодор. Эталон проекта производства работ на строительство автомобильной дороги (Документ)

Некрасов В.К. (ред.) Строительство автомобильных дорог (Том 1) (Документ)

Некрасов В.К. (ред.) Строительство автомобильных дорог (Том 2) (Документ)

Бойков В.Н., Федотов Г.А., Пуркин В.И. Автоматизированное проектирование автомобильных дорог (на примере IndorCAD/Road) (Документ)

Васильев А.П. Эксплуатация автомобильных дорог: в 2 т. - Том 2 (Документ)

n1.doc

Глава 6. Возведение земляного полотна на косогорах. Планировка и укрепление откосов

6.1. Основные типы конструкций земляного полотна на косогорах и оползневых склонах

Проложение трассы дороги в сильнопересеченной горной местности с учетом отказа от резкого сечения рельефа в качестве основного типа земляного полотна включает насыпи на склонах, а также земляное полотно в полке. Расположение земляного полотна на склонах во многих случаях связано с пересечением оползневых участков и устраивается согласно требованиям СНиП 2.05.02-85 .

Конструкции земляного полотна на косогорах обосновывают расчетами с учетом устойчивости косогора (склона) как в природном состоянии, так и после окончания строительства.

На устойчивых горных склонах крутизной более 1:3 земляное полотно, как правило, располагают в полке, врезанной в косогор. При определенных условиях, которые зависят от инженерно-геологических особенностей косогора (склона) и комплекса инженерных решений самой трассы автомобильной дороги (подходы к искусственным сооружениям, специальные конструкции и т.п.), насыпь располагают на склоне под защитой удерживающих сооружений.

На склонах крутизной 1:10-1:5 земляное полотно проектируют в виде насыпи без устройства уступов в основании. При крутизне склонов от 1:5 до 1:3 земляное полотно рекомендуется сооружать в зависимости от конкретных условий проложения трассы в виде насыпи, полунасыпи-полувыемки либо в полке. В основании насыпи и полунасыпи-полувыемки следует устраивать уступы шириной 3-4 м и высотой до 1 м.

Комплекс общих требований при этом включает согласование с ландшафтом и эстетические требования; сохранение и защиту окружающей геологической среды; обеспечение устойчивости откосов и особенно склонов, которые, собственно, определяют возможность и характер размещения насыпей на них.

На стабильных склонах насыпь не должна снижать их устойчивость как в процессе строительства, так и в период эксплуатации. Это требование может быть обеспечено только на основе инженерно-геологической оценки системы насыпь-склон. Конструкцию земляного полотна необходимо запроектировать таким образом, чтобы не допустить разрушений низовых откосов; возможности смещения насыпи по поверхности склона; разрушающего воздействия поверхностных и подземных вод с верховой стороны насыпи на ее общий водный режим и режим самого склона. С точки зрения эстетических требований целесообразно, предусматривая согласованный с конкретным ландшафтом архитектурный облик всей дороги, располагать земляное полотно (при наличии разделительной полосы) в разных уровнях (ступенчатое расположение проезжих частей). Подобное рациональное и экономичное решение обеспечивает не только эстетически воспринимаемый вид дороги, но и позволяет в значительной степени повысить устойчивость земляного полотна против сползания по склонам и косогорным участкам; снизить подверженность размыву откосов земляного полотна; уменьшить общий объем земляных работ.

В горной местности, где основным типом становится земляное полотно, располагаемое в полке, возрастают требования к устойчивости откосов, поскольку при их разрушении возможны не только традиционные случаи снижения безопасности движения (например, уменьшение ширины проезжей части, ограничение скорости), но аварийные и даже катастрофические ситуации. Здесь должны быть решены следующие задачи: размещение земляного полотна на наиболее благоприятных по напластованию и падению коренных пород элементов рельефа и с минимальной мощностью делювиальных и элювиальных отложений на них; обеспечение долговечности верховых и низовых откосов; надежное сочленение насыпной и естественной частей всей конструкции земляного полотна. В случае широкого земляного полотна для многополосных автомагистралях целесообразно раздельное их размещение в пределах одного или нескольких элементов рельефа. При этом возможно значительное смещение по высоте. Удовлетворение требований, предъявляемых к устойчивости и надежности земляного полотна автомобильных дорог в горной местности, практически невозможно без рассмотрения принципов выбора рациональных типов противооползневых конструкций (подпорных и одевающих стен, композиций из армогрунта, буронабивных свай и других типов). Эстетические требования заключаются в согласовании горных дорог с ландшафтом, в оформлении обнаженных скальных и грунтовых откосов и элементов удерживающих противооползневых конструкций, обеспечивающих устойчивость земляного полотна и геологической среды.

Наиболее сложный случай - расположение земляного полотна, когда трасса автомобильной дороги неизбежно пересекает оползневые склоны. В практике встречаются три возможных варианта пересечения оползней: возле подошвы (языковой части) оползня; его средней и верхней частей. Конкурирующим вариантом по отношению к конструкциям земляного полотна на оползневом склоне здесь целесообразно рассматривать эстакадные решения, особенно в тех случаях, когда автомобильная дорога пересекает оползень небольшого протяжения перпендикулярно его оси при возможности заглубления опор в устойчивые коренные породы. Пересечение оползней эстакадами является весьма удобным способом прохождения активных оползней, но не предусматривает (практически исключает) защитные мероприятия по стабилизации самого склона и расположенных на нем или вблизи него дорожных объектов. По этой причине в ряде случаев эстакадный вариант не находит широкого применения.

Указанное не исключает использования эстакадного варианта пересечения оползней, стабилизация которых известными методами нецелесообразна и неэффективна (например, крупных оползней-потоков).

Принципы и характер расположения земляного полотна на оползневых склонах прежде всего зависят от типа оползня, его механизма, динамики и расчетной сферы взаимодействия с участием автомобильной дороги. Основное требование заключается в том, чтобы земляное полотно на оползневом склоне в период строительства и эксплуатации не вызывало активных подвижек склона, способствовало его стабильности и устойчивости. Кроме того, от рационального расположения земляного полотна и его типа (насыпь, выемка) на оползневом склоне во многом зависят состав и объем наиболее дорогостоящих удерживающих противооползневых конструкций, без которых практически невозможно обеспечить устойчивость ни дороги, ни оползневого склона. Общих рекомендаций для весьма разнообразных оползневых условий здесь нет, однако целесообразно руководствоваться следующими основными требованиями.

Недопустимо размещать высокие насыпи в верхней и средней частях оползневого склона, так как это связано со значительной его пригрузкой, снижением устойчивости и последующей активизацией. Проектирование и устройство насыпи в подошве сыграют положительную роль в стабилизации оползня - устойчивость склона резко возрастает. При этом необходимо учитывать характер поверхности смещения в зоне ее выхода у подошвы (крутизну, глубину) и характеристики прочности в этой зоне, особенно значения угла внутреннего трения. Следует отметить, что именно в тех случаях, когда невозможно избежать расположения насыпи в верхней и средней частях оползневого склона, целесообразно предусматривать эстакады или виадуки (если можно обеспечить устойчивость их опор).

Выемки нежелательны в любой части оползневого склона, но наибольшую опасность они представляют в его нижней и средней частях, так как неизбежно вызовут активизацию оползня. Устройство выемок в верхней части оползневого склона в меньшей степени отражается на снижении его устойчивости, но требует повышенного внимания к обеспечению устойчивости откосов и низовой части склона.

Принципы обеспечения устойчивости определяются типом и характером расположения земляного полотна на местности, его плановым и высотным взаимодействием с элементами рельефа в районе проложения трассы и устойчивостью этих элементов.

Многообразие вариантов расположения земляного полотна на элементах рельефа или в их среде, а также степени их устойчивости требует определенного подхода к назначению принципа обеспечения устойчивости рассматриваемой системы в целом и ее отдельных элементов. Целесообразно выделить следующие основные принципы обеспечения устойчивости:

Устойчивость системы «земляное полотно - элемент рельефа» не требует обеспечения устойчивости элементов рельефа как в процессе строительства, так и при дальнейшей эксплуатации дороги;

Устойчивость системы может быть обеспечена только в случае обеспечения устойчивости взаимодействующих с ней элементов рельефа;

Для требуемой стабильности и эксплуатационной надежности системы необходимо обеспечить устойчивость конструктивных элементов земляного полотна и взаимодействующих с ним элементов рельефа.

В практике проектирования и строительства автомобильных дорог в оползневых районах может быть использован один из указанных принципов или их комплекс.

Выбор принципа обеспечения устойчивости системы «земляное полотно-элемент рельефа» должен базироваться на анализе результатов оценки устойчивости, когда выявлены основные причины и факторы, которые уже вызвали оползневые процессы или могут способствовать их проявлению, определено значение оползневого давления.

Роль каждого из факторов, выявленных в процессе инженерно-геологических изысканий и оценки устойчивости, может быть установлена путем нахождения зависимости K = f (a i). К - коэффициент устойчивости системы «земляное полотно - элемент рельефа»; а i - исследуемый фактор, например, уровень подземных вод, влажность в зоне сдвига грунтов на предполагаемой поверхности смещения, сейсмический фактор, расстояние места расположения насыпи от бровки срыва оползня. На основе анализа графической зависимости K = f (a i) и при необходимости интерполяции ее до значений а i , когда общий коэффициент устойчивости системы становится равным 1, определяют критическое значение исследуемого фактора и такое его значение, когда К = К треб.

При этом устанавливается отдельно в количественном выражении роль силовых, климатических и геологических факторов в устойчивости системы «земляное полотно - элемент рельефа» и в выборе принципа ее обеспечения.

При выборе принципа обеспечения устойчивости необходимо прежде всего учесть конкретный тип конструкции земляного полотна и характер его расположения на элементах рельефа. Исходя из основных особенностей расположения земляного полотна на элементах рельефа или в их среде целесообразно дифференцировать рассмотренные принципы обеспечения устойчивости. При строительстве автомобильных дорог встречаются следующие случаи расположения земляного полотна на местности: высокая насыпь на горизонтальном основании; насыпь на устойчивом склоне; глубокая выемка в массиве грунта с горизонтальной дневной поверхностью; глубокая выемка, врезаемая в склоне; полка в устойчивом или оползневом склоне; насыпи на оползневом склоне с различным расположением их на поверхности склона (по длине его образующей). В каждом случае необходим комплексный подход к проектированию противооползневых конструкций для обеспечения устойчивости земляного полотна на основе системного анализа и результатов обшей оценки.

Выбор противооползневых конструкций целесообразно осуществлять в рамках основных групп мероприятий по обеспечению устойчивости рассматриваемых систем. Можно выделить три группы таких мероприятий: предупреждающие; направленные на уменьшение сдвигающих сил; связанные с увеличением удерживающих сил.

Предупреждающие мероприятия, назначаемые в процессе проектирования дороги, должны базироваться на рекомендациях, полученных в результате инженерно-геологического анализа и отражающих возможность обеспечения устойчивости откосов и склонов достаточно простыми решениями и конструкциями, гарантирующими в то же время устойчивость всей системы в течение длительного периода. К числу таких решений относятся также предложения о целесообразности пересечения трассой оползневых участков или отказ от строительства на них либо возможность их прохождения при помощи эстакад и виадуков. Защитные и предупреждающие мероприятия в ряде случаев могут оказаться технически и экономически более приемлемыми, чем конструктивные решения, однако при условии, если они полностью удовлетворяют требуемому принципу обеспечения устойчивости системы в целом. Использование предупреждающих мероприятий во многом определяется искусством и опытом проектировщика и инженера-геолога, которые должны быть хорошо осведомлены о конкретных условиях района строительства, знать природу и причины развития оползней в нем или возможных форм нарушения устойчивости откосов, а также иметь данные об эффективности предлагаемых решений на эксплуатируемых дорогах в аналогичных условиях.

Уменьшение сдвигающих сил в большинстве случаев как в отечественной, так и зарубежной практике основано на снижении крутизны склонов и откосов земляного полотна; применении дренажа; уменьшении веса грунта как материала для сооружения насыпей; рациональном расположении насыпи на склоновом участке, в том числе и оползневом. Такие решения базируются на преимущественно гравитационном характере сдвигающих сил, так как они зависят от веса грунта и заключенной в нем воды. Указанные решения конкретизируются в виде индивидуальных проектов для каждого отдельного случая в зависимости от типа земляного полотна, степени устойчивости склона (как элемента рельефа), общей оползневой обстановки. Не останавливаясь подробно на характере решений, связанных с изменением крутизны склонов и откосов (уположение, разгрузка оползневого тела, устройство берм и т. п.) и устройством дренажа, укажем на использование в зарубежной практике строительства дорог методов, основанных на уменьшении веса грунта (для снижения сдвигающих сил путем применения легких материалов).

Установлена, например, целесообразность устройства насыпей на оползневых склонах и неустойчивых основаниях из котельных шлаков, различных зол, капсулированных древесных опилок, выветрелых сланцев, ракушечника. В последнее время для снижения веса насыпей и уменьшения напряжений в их основаниях используют полистироловые плиты, что предотвращает развитие оползневых подвижек в склонах и обеспечивает устойчивость основания.

Увеличение удерживающих сил используется в качестве основной группы мероприятий, особенно в тех случаях, когда система «земляное полотно - элемент рельефа» представлена в виде системы «насыпь - оползневой склон». В отечественных и зарубежных источниках указывается, что развитие оползней, приводящих к нарушениям устойчивости склонов и откосов, может быть обусловлено: увеличением активных сдвигающих сил; уменьшением сил сопротивления (в том числе прочностных и реологических характеристик грунта); одновременным воздействием указанных факторов. В связи с этим в рамках третьей группы мероприятий существуют два варианта, которые могут быть использованы для принципиального решения возникающих в процессе проектирования и строительства задач: использование внешних удерживающих сил для компенсации и сбалансирования сдвигающих напряжений в склонах и откосах, а также для активного им противодействия; увеличение прочности грунтов.

Выбор одного из них или разумное и целесообразное комбинирование конструктивных решений осуществляются на основе рассмотрения, анализа и технико-экономического сравнения вариантов. Такие варианты включают независимо от конкретных способов увеличения удерживающих сил два основных направления: приложение удерживающих внешних сил в пассивных зонах склона или откоса и повышение прочности грунта в активных зонах, в том числе и в зоне фактического активного смешения оползневых грунтов. В первом случае используют противооползневые конструкции удерживающего типа, а во втором - дренаж, химическое закрепление, электроосмос, термическую обработку и другие решения.

В качестве примера комбинирования конструктивных решений из числа указанных способов можно привести варианты противооползневых удерживающих сооружений в сочетании с дренажом, термической обработкой, поверхностным укреплением.

6.2. Особенности возведения земляного полотна на косогорах и оползневых склонах

Наличие трещин в скальных изверженных породах снижает устойчивость склонов и откосов выемок. Падение трещин под углом более 35° в сторону дороги способствует возникновению оползней, обвалов, вывалов уже в процессе производства работ. Безопасным является падение трещин в сторону массива.

Слоистость приводит к ослаблению массива в склонах и откосах, особенно при их подрезке или подработке.

При разработке выемок рыхление скальных пород до требуемых размеров частиц должно обеспечиваться надлежащей технологией буровзрывных работ и исходить из требуемых условий уплотнения, предусмотренных СНиП 2.05.02-85 . Дробление крупных негабаритных обломков осуществляется накладными зарядами. Этот метод применяют при ограниченной производительности компрессоров или при отсутствии бурильных молотков и незначительном количестве негабарита. Оставшиеся на откосах и основной площадке выемки выступы скального грунта также дробятся.

При доработке выемок в скальных грунтах после взрывов на выброс следует соблюдать следующий порядок работ:

Дробление расположенных на поверхности негабаритов, образовавшихся при взрыве траншеи;

Разравнивание навалов разрыхленного грунта бульдозером;

Удаление экскаватором взорванного грунта с откосов (оборка откосов);

Снятие независающих камней и козырьков экскаватором и мелкими взрывами;

Доработка выемки до проектного очертания взрывами; выравнивание основной площадки.

Таблица 6.1

Примечание. При буровых работах под водой и на морских акваториях и рейдах размеры переборов устанавливаются проектом организации строительства.

При осевой отсыпке применяется двухсторонняя схема распределения, при боковой отсыпке - односторонняя.

Укладка и уплотнение крупнообломочных грунтов. Крупнообломочные грунты каркасной и несовершенно-каркасной структуры из прочных водостойких пород следует уплотнять, как правило, вибрационным способом. Крупнообломочные грунты, содержащие более 30 % глинистого заполнителя, уплотняют при влажности, не превышающей допустимых значений для тяжелых супесей и легких суглинков, а при содержании глинистого заполнителя менее 30 % - при влажности, не превышающей допустимых значений для легких и пылеватых супесей.

Уплотнение крупнообломочных грунтов, прочность которых составляет менее 5,0 МПа (50 кг/см 2), следует осуществлять в два этапа: на первом - решетчатыми катками; на втором - катками на пневматических шинах массой не менее 25-30 т. При использовании размягчаемых крупнообломочных грунтов работы должны производиться в сухую погоду с минимальными разрывами во времени между отдельными технологическими операциями.

Хорошие результаты дает технологическая схема уплотнения в два этапа: на первом (непосредственно после разравнивания и увлажнения) - решетчатыми катками, которые осуществляют дополнительное дробление грунта, на втором - тяжелыми катками на пневматических шинах. Требуемая степень уплотнения грунтов достигается после 10-12 проходов по одному следу катков на пневматических шинах массой 25-30 т. Для крупнообломочных грунтов малой прочности эффективно уплотнение трамбованием.

Контроль качества работ при сооружении земляного полотна на косогорах, устойчивых и оползневых склонах помимо общих требований, предусмотренных СНиП 3.06.03-85 , включает: контроль за восстановлением, закреплением и разбивкой земляного полотна на отмеченных элементах рельефа; контроль качества нарезки уступов (с соблюдением проектных геометрических параметров), за соблюдением технологии разработки косогоров и склонов при устройстве земляного полотна в полке и последовательностью комплекса противооползневых мероприятий (водоотвода, дренажных и удерживающих конструкций).

6.3. Планировка земляного полотна насыпей и выемок, конусов и откосов

Планировка площадей. Состав и виды работ по планировке грунтовых поверхностей по заданным отметкам устанавливается проектом в зависимости от назначения планируемых площадей в общих геометрических параметрах автомобильных дорог и аэродромов, их инфраструктуры.

При планировке грунтовых площадей для конструктивных элементов, непосредственно работающих под нагрузками (грунтовые покрытия аэродромов, грунтовые элементы дорожного комплекса, грунтовые части летного поля), в состав планировочных работ включают следующие технологические операции: выравнивание бульдозером с допустимым отклонением от проектных отметок ±10 см (предварительный этап планировки), уплотнение катками с одновременным выравниванием автогрейдером (окончательная планировка). При необходимости устройства дерново-травяных покрытий по спланированной поверхности нанесение и обработка почвенного слоя производится с учетом агротехнических требований к запланированному посадочному материалу.

При планировке грунтовых поверхностей для целей благоустройства, улучшения стока (рекультивированные выработки, территории между сооружениями, резервные площади) в состав работ включаются: выравнивание бульдозером или грейдером с нанесением при необходимости почвенного слоя заданной толщины, предусмотренной проектом.

Планировочные работы при сооружении земляного полотна включают: планировку основания перед началом отсыпки; планировку отсыпаемых слоев до уплотнения и после уплотнения с приданием поперечных уклонов; планировку обочин, конусов и откосов.

На предварительном этапе планировки применяются бульдозеры класса тяги 100-150 кН. Рабочие отметки предварительной планировки должны назначаться с учетом запаса объемов грунта на осадку при уплотнении, величина которого назначается по результатам пробного уплотнения. На участках, где грунты по трудности разработки не соответствуют бульдозерным работам, предварительно осуществляют рыхление грунта при помощи рыхлителей.

Окончательная планировка производится после завершения всех земляных работ и устройства коммуникаций. Планировка выполняется грейдерами или длиннобазовыми планировщиками в едином потоке с уплотнением катками. Допускаемые отклонения от проектных отметок устанавливаются в соответствии с требованиями СНиП 3.06.03-85 в зависимости от назначения планируемых поверхностей и площадок.

Планировка откосов. Основным действенным мероприятием, направленным на обеспечение местной устойчивости склонов и откосов, является укрепление их поверхности. Выбранные конструкции должны предотвратить или не допустить (а в некоторых случаях обеспечивать последовательно совместный эффект) развитие деформаций локального скольжения, оплывин, сплывов, эрозии.

Тип конструкции укрепления необходимо выбирать прежде всего в зависимости от общих задач, которые решаются для реализации намеченного принципа обеспечения устойчивости геотехнической системы «земляное полотно - элемент рельефа». Выбор конструкции обусловлен рабочей отметкой земляного полотна, крутизной склона или откоса, показателями физико-механических свойств грунтов, наиболее опасными погодно-климатическими воздействиями, а также гидрологическим режимом подтопления в случае подтопляемых склонов и откосов.

Все конструкции укрепления откосов и склонов в зависимости от их функции по защите грунта от внешних силовых и погодно-климатических воздействий могут быть разделены на три группы:

биологические типы , предназначенные для зашиты откосов и склонов от эрозии, сплывов, оплывин в районах с благоприятными грунтовыми и климатическими условиями;

несущие конструкции , предназначенные для компенсации сдвигающих усилий, возникающих в грунте поверхностных слоев откосов и склонов, а также силовых воздействий паводковых и поверхностных вод;

защитные и изолирующие конструкции , которые должны изолировать поверхностные слои грунта склона или откоса от температурных воздействий, впитывания атмосферных осадков, отводить грунтовые воды.

Для защиты склонов и откосов неподтапливаемых насыпей, сухих (нескальных) выемок в благоприятных климатических и грунтовых условиях, а также подтапливаемых насыпей при скорости течения менее 0,6 м/сек и в отсутствии волн в качестве основного типа укрепления рекомендуются конструкции первой группы. Дерновый покров следует использовать для укрепления откосов только при его наличии в непосредственной близости от строительного объекта и в случае экономической целесообразности.

Для укрепления склонов и откосов неподтапливаемых насыпей, сложенных глинистыми грунтами, легко выветривающимися скальными породами, грунтами особых разновидностей, переувлажненными грунтами, откосов подтапливаемых насыпей, а также выемок и склонов с водоносными горизонтами можно применять конструкции трех групп. Их комбинируют между собой в зависимости от инженерно-геологических условий строительства на основе технико-экономического сравнения вариантов с учетом времени действия защиты.

Основной принцип использования всех конструкций укрепления - обеспечить устойчивость и стабильность грунта в пределах активной зоны путем регулирования интенсивности ее образования и конечного значения при помощи защитных или изолирующих конструкций, несущих типов конструкций, компенсирующих уменьшение прочности грунта в пределах активной зоны; комбинацией этих способов.

Каждый из указанных типов конструкций имеет свою область применения в зависимости от типа склона, его предыстории, откоса земляного полотна и эффекта зашиты. Когда речь идет об укреплении откосов, особенно высоких насыпей, глубоких выемок или выемок, образованных в результате подрезки склона, то на их поверхности необходимо в кратчайшие сроки создать травяной покров, используя комплексные и комбинированные решения, например, решетчатые конструкции с гидропосевом трав при одновременной высадке кустарников, синтетические сетчатые материалы и др.

Решетчатые конструкции являются весьма действенным типом укрепления, обеспечивающим немедленный эффект зашиты. При этом следует иметь в виду, что выбор конструкций и технологии их строительства должен быть направлен на создание условий, препятствующих эрозии и выветриванию.

Окончательная планировка поверхности земляного полотна на отметках рабочего слоя (низа дорожной одежды) с приданием поперечных уклонов и доуплотнением поверхностного слоя, а также планировка и укрепление откосов насыпей производится после полного выполнения проектного очертания насыпи или выемки.

В зависимости от рабочей отметки планировка ведется путем срезки грунта бульдозером класса тяги 100 кН или автогрейдером тяжелого типа с откосником и удлинителем отвала, откосопланировщиком или экскаватором с двухотвальным скребком (планировочной рамой, ковшом). Выбор машин для планировки и уплотнения поверхности производится согласно табл. 6.2. Планировку подсыпкой на взрыхленную поверхность производят как исключение на малых площадях и при условии последующего уплотнения этих мест.

При планировке с одновременной срезкой грунта и перемещением его вниз на первом этапе выравнивают надоткосные площадки, оформляют бермы в соответствии с разбивкой. Сопряжение поверхности откоса с верхней площадкой земляного полотна выполняют на заключительном этапе.

Планировку откосов насыпей или выемок до 1,5 м осуществляют 2-4 проходами тяжелого автогрейдера или бульдозера с откосниками и удлинителями отвала. Срезаемый с откоса грунт используется для рекультивации боковых резервов или его собирают в штабели для перемещения в обочины насыпи, на съездах и других целей. При этом срезаемый грунт не должен мешать водоотводу.

Таблица 6.2

Машины	Высота откоса, м	Крутизна откоса	Производительность в смену, м 2
Планировка откосов
Бульдозер универсальный	1-3,5	1:1,5 (1:2)	7000	0,14
Бульдозер универсальный класса тяги 100 кН	6-12	1:2 (1:3)	8900-10000	0,10
Автогрейдер тяжелого типа с откосником и удлинителем отвала	3,5	1:1,5 (1:2)	5000	0,20
Экскаватор-планировщик	до 12	1:1,5	2400	0,42
Экскаватор-планировщик	6-10	1:1,5	3200	0,31
Уплотнение грунта
Виброкаток или виброплита, навешенные на стрелу экскаватора	до 6	1:1,5 (1:3)	4250-5000	0,20
То же	12	1:1,5 (1:2)	5000-5300	0,20

Планировку откосов насыпей или выемок до 6 м осуществляют откосопланировщиком с нижней стоянки, а откосов до 12 м с верхней и нижней стоянок. Ширина планируемого участка откоса с одной стоянки должна быть не более 2 м, а перекрытие - 0,5 м. Планировка откосов от 6 м до 12 м ведется с использованием экскаватора-планировщика. Планировка откосов высотой более 12 м выполняется в процессе устройства каждого яруса.

Пологие откосы (крутизной 1:2 и положе) планируют с помощью бульдозеров, перемещающихся по откосу сверху вниз с принудительно опущенным отвалом (при гидравлическом управлении) или задним ходом снизу-вверх с отвалом, свободно опущенным на грунт (при канатном управлении). При этом его отвал не должен наполняться грунтом более чем на 2/3 высоты.

Для обеспечения уплотнения откосной части насыпей высотой более 6 м рекомендуется в процессе ее сооружения увеличивать ширину уплотняемых технологических слоев на 0,3-0,5 м с каждой стороны с последующей в процессе планировки срезкой лишнего грунта с откоса и перемещением его на последующие захватки.

6.4. Укрепление конусов и откосов земляных сооружений

Организация укрепления откосов насыпей, конусов и выемок должна обеспечивать возможность механизации работ и минимальные затраты труда. Рекомендуется выполнять укрепительные работы с использованием отряда машин (табл. 6.3). Показатели трудоемкости типовых конструкций укрепления откосов приведены в табл. 6.4.

Таблица 6.3

Машины	Выполняемые операции	Потребность в машинах на 1000 м 2 откоса, маш.-смен
Экскаватор-планировщик либо бульдозер класса тяги 100 кН	предварительная планировка откоса	0,4
	распределение растительного слоя	0,3
	рытье траншеи под упорную призму (при укреплении сборной решеткой)	0,1
Машина для гидропосева трав	гидропосев трав	0,2
Автомобильный кран грузоподъемностью 6 т	Погрузка и выгрузка. Установка элементов решетки и железобетонных блоков. Подача на откос материалов для заполнения ячеек	2,9
Автомобильный транспорт (бортовые машины - для железобетонных изделий, самосвалы - для грунта и строительных материалов)	Транспортировка материалов (растительного или укрепленного грунта, щебня), железобетонных блоков, элементов решетки	10

Для создания на откосах травяного покрова, который является основным способом укрепления грунтовых поверхностей, рекомендуется применять метод гидропосева, посев по растительному грунту вручную или механизированным способом, а также укладку дерновых лент.

Основные технологические процессы устройства укрепления откосов гидропосевом включают: заготовку (при необходимости) почвенного грунта; его распределение и планировку на поверхности откосов; приготовление рабочей смеси из семян трав и вяжущего удобрения; нанесение ее на откос; полив после нанесения смеси и в последующие периоды.

Таблица 6.4

Рабочую смесь (мульчу) для гидропосева приготавливают на специально организованной базе, где должны иметься складские помещения для хранения семян и удобрений, емкости для хранения пленкообразующих материалов, вибросита с ячейками 10Ч10 мм для просеивания опилок или установка для измельчения соломы, весы для семян и удобрений, грузоподъемные средства для заправки рабочей смесью гидросеялки. Заправка смесью гидросеялки осуществляется при включенной системе перемешивания.

Почвенный грунт распределяют на установленную проектом толщину сразу после планировки поверхности откосов, как правило, с помощью машин и оборудования, используемых при планировочных работах. Применяется также схема работ, по которой почвенный (растительный) грунт завозится на обочину и распределяется сверху вниз.

Сухие откосы перед распределением почвенного грунта необходимо предварительно увлажнять с использованием поливомоечных машин.

В случае предполагаемых размывов откосов земляного полотна в период формирования дернового покрова перед распределением растительного грунта на поверхность откосов рекомендуется укладывать мешковину или сетки из геосинтетических материалов. Укладку рулонов сетки осуществляют путем их раскатки сверху вниз по откосу с перекрытием на 10-20 см и закреплением их колышками в пределах обочин. Закрепление концов полотен в грунте выполняют путем нарезки автогрейдером на расстоянии 0,3-0,5 м от бровки откосов канавки глубиной 0,2-0,3 м, укладки концов полотен в канавку и заполнения ее грунтом при повторном проходе автогрейдера либо другими способами, оговариваемыми в проекте.

Гидропосев трав машиной типа ДЭ-16 (или другого типа) производят двумя проходами машины вдоль подошвы откоса или бермы.

Скорость движения машины подбирают опытным путем в зависимости от длины образующей откоса. На откосах высотой 10-12 м смесь распределяют при кратковременных остановках машины через 20-25 м; на откосах высотой 12-24 м - с верхней и нижней стоянок машины, поворачивая гидромонитор в горизонтальной плоскости по дуге 80° - 100°; а в вертикальной плоскости - в пределах ±40° от горизонтали, обеспечивая гидропосев по всей длине откоса на ширину 10-12 м. Следует избегать стекания смеси с откоса и образования ручьевых размывов. Места заправок машины смесью целесообразно располагать на середине укрепляемого участка с радиусом действия машины не более 10 км.

При необходимости зашиты от проникновения через поверхность откосов атмосферных осадков гидропосев, осуществляемый без использования в составе наносимой смеси пленкообразующих, рекомендуется осуществлять по защитному слою, предварительно уложенному на поверхность откоса, например, по геотекстильному материалу в виде сеток, или последующим нанесением вяжущего.

Основные технологические процессы укрепления откосов искусственными материалами включают: приготовление рабочих смесей (цементобетон, грунт, обработанный вяжущим, мелкозернистая сухая бетонная смесь и т.п.); вывозку на откосы рабочих смесей, щебня, железобетонных блоков для упорной призмы, пластиковых георешеток, сборных бетонных, железобетонных и асфальтобетонных плит, элементов решетчатых конструкций, биоматов; укладку и уплотнение рабочих смесей или щебня; монтаж блоков плит, георешеток и сборных решетчатых конструкций; заполнение ячеек, пластиковых георешеток, решетчатых конструкций рабочими смесями, растительным грунтом, щебнем, гидропосевом трав и т.п.

До начала укрепления откосов земляных сооружений бетонными плитами или сборными решетчатыми конструкциями индустриального изготовления у подошвы откоса устраивают монолитный или сборный бетонный упор. Сборный упор устраивают, укладывая блоки принятого размера в траншею на щебеночное основание.

Бетонные блоки упорной призмы заранее распределяют вдоль траншеи краном соответствующей грузоподъемности на расстоянии 1,5 м от нее. Щебень для устройства основания под блоки выгружают из транспортных средств на расстоянии 1,0-1,5 м от бровки траншеи через каждые 12-13 м.

Щебень распределяют в траншее вручную слоем 11-12 см и планируют по визирной рейке, контролируя шаблоном толщину слоя, а затем уплотняют послойно ручными трамбовками типа ИЗ-4502.

Установку блоков на каждом участке протяженностью 10-15 м следует окончательно выверять в плане по шнуру и в профиле с помощью визирок, помещенных с обоих концов блока.

Швы в стыках между блоками заполняют цементопесчаным раствором состава 1:2. Через каждые 10-15 м необходимо устраивать швы расширения, в которые закладывают строганые доски толщиной 15-20 мм. Монтажные петли на блоках отгибают или срезают.

После установки сборных железобетонных блоков пазухи упорной призмы засыпают щебнем фракции 40-70 мм слоями толщиной 10 см с послойным его уплотнением ручными трамбовками.

При устройстве упорной призмы придерживаются следующих допусков относительно проектных размеров: глубина траншеи ±10 %, ширина ее ±5 см; толщина слоя щебеночной подготовки ±10 %; положение блоков в плане после установки, превышение одного блока над другим на стыках и величина зазора между блоками ±5 мм.

После установки бетонного упора на него необходимо нанести размеры сборных элементов укладываемой конструкции и перенести их на поверхность откоса по образующим, перпендикулярным к опорной линии с обозначением осевых линий разбивочными колышками. Для решетчатых конструкций с диагональным расположением элементов разбивку осуществляют по диагонали ячеек. Элементы конструкций следует укладывать снизу-вверх. Сменная захватка должна соответствовать участку откоса, укрепленного на полную высоту.

При монтаже решетчатых конструкций треугольной конфигурации элементы наращивают рядами. Необходимое удлинение верхних рядов на криволинейных участках (конусах путепроводов) компенсируют путем увеличения зазоров в стыках. Ромбическую конструкцию монтируют в диагональном направлении снизу-вверх.

После укладки элементов решетчатых конструкций их объединяют в узлах покрытыми битумом металлическими штырями диаметром не менее 10 мм и длиной не менее 0,5 м или скобами, которые забиваются вручную. Для железобетонных сваек предварительно бурят отверстия заданного диаметра и глубины мотобуром типа Д-10 или другим буровым инструментом. Стыки необходимо омоноличивать цементным раствором (состав 1:2) после окончания монтажных работ. Бетонные поверхности в стыках смачивают предварительно водой, затем уплотняют штыковкой и поверхности заглаживают мастерком. После монтажа решетчатых конструкций ячейки необходимо заполнить предусмотренным проектом материалом, который подают автомобильным краном.

Почвенный грунт, щебень и цементогрунт на откосах высотой до 6 м и крутизной 1:1,5 следует сдвигать с обочины и разравнивать откосопланировщиком, затем досыпать нужный материал или выбрать лишний вручную. Толщина слоя из цементогрунта и щебня в ячейке должна на 2-3 см превышать высоту сборного элемента (запас на уплотнение). После планировки цементогрунт и щебень необходимо уплотнить ручными трамбовками или виброплощадками.

При гидропосеве трав непосредственно на грунт откоса сборные элементы решетчатой конструкции должны быть утоплены в предварительно разрыхленную поверхность откоса на глубину, равную 0,9-1,0 толщины элемента.

Плиты укладывают на прослойку из геотекстильного нетканого материала или щебеночное основание в зависимости от особенностей конструкции, обусловленной проектом, которое устраивают путем распределения и уплотнения на поверхности откоса слоя щебня, предварительно заготовленного у бровок насыпей и выемок. С помощью бульдозеров щебень сталкивают вниз и равномерно распределяют.

Уплотняют слой щебня катками, площадочными вибраторами или механическими трамбовками. Укладка щебня при отрицательных температурах разрешается только на откосе из несмерзшихся несвязных грунтов. При этом щебень необходимо укладывать в сыпучем состоянии.

Для подъема плит автомобильные краны оборудуют траверсами с попарно разноплечими монтажными тросами или цепями со стальными крюками.

Монтаж плит ведут рядами снизу-вверх по поверхности откоса в определённой последовательности. Краном плиту снимают с автомобиля или берут из штабеля и стрелой грубо наводят на место укладки. Затем опускают ее вниз таким образом, чтобы подошва оказалась на 3-5 см ниже верха уложенных смежных плит. Движением стрелы плиту направляют так, чтобы ее поперечная грань соприкасалась с поперечной гранью уложенной плиты. Движением стрелы «на себя» уменьшают до минимума зазор в продольном шве между укладываемой и уложенной плитами. Затем плиту опускают на прослойку из геотекстиля или щебеночное основание так, чтобы она коснулась их одновременно всей подошвой.

При использовании геотекстильных материалов взамен щебеночного основания или устройства обратного фильтра из зернистого материала под бетонными плитами на подтопляемых откосах полотна из геотекстильных материалов укладывают параллельно бровке откоса снизу-вверх, причем нижнее полотно геотекстиля укладывают под бетонные блоки упорной призмы с выводом конца полотна за пределы блока на 0,2 м. Полотна геотекстиля на поверхности откоса укладывают с закреплением его кромок деревянными или металлическими штырями. При укладке геотекстиля под решетчатыми покрытиями на участках временного подтопления смежные полотна соединяют битумной мастикой, сваркой или сшивкой.

Укрепление откосов монолитными бетонными покрытиями проводят по щебеночной или песчаной подготовке. Для подачи бетонной смеси на поверхность откоса используют краны, оборудованные бункерами с затворами. Распределяют смесь по поверхности откоса откосопланировщиками, работающими с верхней и нижней стоянок.

Смеси уплотняют двумя-тремя проходами виброрейки, продвигаемой по направляющим, выставленным с помощью геодезических приборов.

Рабочие смеси для укрепления откосов методом пневмонабрызга приготавливают из цемента, песка, щебня или гравия. Сухие смеси должны быть использованы в течение 2-4 часов с момента их приготовления. Смеси выгружают из автомобилей-самосвалов в накопительные бункеры или на металлические листы (во избежание попадания грунта или скальной породы) с последующей перегрузкой в бункеры бетоншприцмашины, обеспечивающей их смешение с водой, подаваемой от насосной станции, укладку и уплотнение. Добавки-ускорители схватывания и твердения цемента в рабочие смеси для пневмонабрызга следует вводить вместе с водой затворения.

В связи с линейным характером укрепительных работ на объектах дорожного строительства комплект машин и механизмов для пневмонабрызга рекомендуется размещать на автоприцепе, предусмотрев возможность получения электроэнергии и воздуха от электростанций и передвижных компрессорных установок.

Основные операции на поверхности скального или грунтового откоса рабочие выполняют, находясь в специальной подвесной люльке на выносной стреле шарнирных автогидроподъемников. Рабочий управляет соплом, шарнирно закрепленным в люльке.

Процесс пневмонабрызга необходимо начинать с увлажнения через сетку подготовленной скальной поверхности с помощью воздушно-водяной струи. Расстояние от среза сопла до укрепляемой поверхности должно составлять 0,9-1,1 м, а струю бетона следует направлять перпендикулярно к поверхности откоса. Для равномерного распределения слоя защитного покрытия оператор в процессе набрызга должен перемещать сопло одновременно вкруговую и в горизонтальном направлении. Толщина образуемого слоя обратно пропорциональна скорости таких перемещений. В первую очередь заполняют углубления на поверхности и выравнивают «рваный» профиль выемки.

Укрепление поверхности откосов из скальных легко выветривающихся, выветрелых пород, крупнообломочных размягчаемых пород (например, аргиллитов, алевролитов, сланцев и т. п.) необходимо осуществлять по металлической монтажной сетке, сортамент которой устанавливается проектом. Монтажная сетка крепится за пределами бровки откоса несущими анкерами, а на поверхности откоса - монтажными штырями.

После нанесения материала монтажная сетка должна быть утоплена в набрызг-материале. Толщина слоя облицовки над сеткой - не менее 20 мм. Пневмонабрызг следует осуществлять по возможности непрерывно.

Песчаные откосы и придорожные полосы в районах песчаных пустынь укрепляют розливом жидких вяжущих материалов в следующем порядке: приготовление на стационарной базе жидких вяжущих материалов; доставка вяжущих материалов к месту работ; приготовление рабочего состава; распределение рабочего состава (медленно распадающаяся битумная эмульсия) по закрепляемой поверхности.

Агрегат для розлива эмульсии состоит из тягача, размещенного на нем разбрызгивателя в виде дождевального аппарата и мотопомпы (пожарного автомобиля со сменными шлангами длиной до 250 м и брандспойтом), приемной цистерны вместимостью 10-15 м 3 , установленной на пневмоколесной тележке, сцепленной с тягачом. Площадь розлива с одной стоянки составляет около 3 га.

Женский сайт по созданию бизнеса