Разработка выемок в глинистых грунтах, часть 3
7.2. Организация разработки выемок из грунтов повышенной влажности и укладки их в насыпь должна включать два взаимоувязанных, но самостоятельных (с точки зрения технологии и механизации этих работ) процесса: сооружение земляного полотна и выполнение комплекса мероприятий, обеспечивающих его устойчивость и стабильность.
7.3. Выбор и назначение комплектов машин для выполнения основных земляных работ необходимо осуществлять на основе оптимизации плана перемещения грунта повышенной влажности, а также переувлажненного из выемок в насыпи или кавальеры с учетом: дорожно-климатической зоны строительства; сезона производства земляных работ; вида, состава и состояния грунта; необходимости выполнения специальных работ по его мелиорации; объемов земляных работ и характера их распределения по линейным и сосредоточенным объектам на конкретном участке строительства.
7.4. В проектах производства работ при использовании глинистых грунтов повышенной влажности с числом пластичности более 12 следует учитывать неизбежное снижение производительности землеройно-транспортных машин и возможности достижения норм плотности уплотняющей техникой в соответствии с табл. 7.1-7.3.
Таблица 7.1
|
Технологический процесс |
Тип машины |
Производительностьх) машин в зависимости от коэффициента увлажнения Kw |
|||
|
|
|
1,05 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
|
Подготовка дорожной полосы |
|||||
|
Снятие и перемещение плодородного слоя почвы на расстояние, м: до 80 |
Бульдозер на тракторе кл. тяги 10-15 |
0,95 |
0,90 |
0,80 |
0,65 |
|
300 |
Скрепер самоходный с ковшом вместимостью 8-10 м3 |
0,90 |
0,80 |
0,60 |
0,40 |
|
|
Экскаватор с ковшом вместимостью 0,5-1 м3 и автомобиль-самосвал грузоподъемностью 8-12 т |
0,95 |
0,90 |
0,75 |
0,60 |
|
Сооружение земляного полотна |
|||||
|
Разработка грунта в боковых резервах и мелких выемках с перемещением в насыпь высотой до 1,5 м на расстояние, м: до 80 |
Бульдозер на тракторе кл. Тяги 10-15 |
0,95 |
0,85 |
0,75 |
0,60 |
|
800 |
Скрепер самоходный с ковшом вместимостью 8-10 м3 |
0,85 |
0,75 |
0,45 |
0,30 |
|
Разработка грунта в выемках или притрассовых карьерах с перемещением в насыпь или кавальер на расстояние, м: |
|
|
|
|
|
|
300 |
Скрепер прицепной с ковшом вместимостью 4,5-8 м3 |
0,95 |
0,80 |
0,60 |
0,40 |
|
600-1000 |
Скрепер самоходный с ковшом вместимостью 8-10 м3 |
0,85 |
0,75 |
0,55 |
0,35 |
|
|
Экскаватор с ковшом вместимостью 0,5-1 м3 и автомобиль-самосвал грузоподъемностью 10-12 т |
0,90 |
0,85 |
0,68 |
0,50 |
|
свыше 1000 |
Экскаватор с ковшом вместимостью 0,5-1 м3 и автомобиль-самосвал грузоподъемностью 8-12 т |
0,90 |
0,85 |
0,70 |
0,55 |
|
Рыхление грунтов в выемках в зимнее время |
Рыхлитель на тракторе кл. тяги 15-25 |
0,95 |
0,85 |
0,70 |
0,50 |
|
Устройство и содержание подъездных дорог и съездов |
Автогрейдер средний, тяжелый |
0,95 |
0,85 |
0,65 |
0,35 |
|
Разравнивание грунта в насыпях при послойной |
Автогрейдер средний, тяжелый |
0,95 |
0,85 |
0,60 |
0,30 |
|
отсыпке |
Бульдозер кл. тяги 15 |
0,05 |
0,90 |
0,80 |
0,65 |
|
Уплотнение грунтов в насыпях земляного полотна слоем, см: 20-25 |
Каток прицепной и полуприцепной на пневматических шинах массой 25 т |
0 ,95 |
0,80 |
0,70 |
0,60 |
|
35-40 |
Каток самоходный с кулачковым вибровальцом массой 22 т |
0,95 |
0,85 |
0,80 |
0,70 |
|
35-40 (в зимних условиях) |
То же, с решетчатым вибровальцом |
0,95 |
0,83 |
0,75 |
0,65 |
|
Отделочные и укрепительные работы, планировка поверхности земляного полотна и дна боковых и при - трассовых резервов |
Автогрейдер средний, тяжелый |
0,95 |
0,85 |
0,60 |
0,30 |
х) Производительность машин указана в долях производительности при коэффициенте увлажнения грунта Kw = 1.
Таблица 7.2
|
Тип машины |
Расстояние перемещения, |
Производительность машин, тыс. м3 в смену, в зависимости от коэффициента увлажнения Kw |
||||
|
|
м |
1 ,0 |
1 ,0 5 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
|
Бульдозер гусеничный с отвалом: поворотным, кл. тяги 10 |
20 |
0,460 |
0,4370 |
0,4140 |
0,3680 |
0,2990 |
|
|
40 |
0,160 |
0,1520 |
0,1440 |
0,1280 |
0,1040 |
|
|
60 |
0,142 |
0,1349 |
0,1278 |
0,1136 |
0,0923 |
|
|
80
|
0,130 |
0 ,1235 |
0,1170 |
0,1040 |
0,0845 |
|
неповоротным, кл. тяги 10 |
20 |
0,260 |
0,2470 |
0,2340 |
0,2080 |
0,1690 |
|
|
40 |
0,140 |
0 ,1330 |
0,1260 |
0,1120 |
0,0910 |
|
|
60 |
0,096 |
0,0912 |
0,0864 |
0,0768 |
0,0624 |
|
|
80
|
0,074 |
0,0703 |
0,0666 |
0,0592 |
0,0481 |
|
неповоротным, кл. тяги 15 |
20 |
0,820 |
0,7790 |
0,7380 |
0,6560 |
0,5330 |
|
|
40 |
0,480 |
0,4560 |
0,4320 |
0,3840 |
0,3120 |
|
|
60 |
0,304 |
0,2888 |
0,2736 |
0,2432 |
0,1976 |
|
|
80
|
0,230 |
0,2185 |
0,2070 |
0,1840 |
0,1495 |
|
Скрепер прицепной с ковшом вместимостью, м3 : 6 |
200 |
0 ,22 |
0,2090 |
0,176 |
0,132 |
0,088 |
|
|
300
|
0,17 |
0,1615 |
0,136 |
0,102 |
0,069 |
|
10 |
300 |
6,27 |
0,2565 |
0,216 |
0,162 |
0,108 |
|
|
400
|
0,23 |
0,2185 |
0,184 |
0,138 |
0,092 |
|
15 |
400 |
0,42 |
0,3990 |
0,336 |
0,252 |
- |
|
|
500 |
0,36 |
0,3420 |
0,288 |
0,216 |
- |
|
|
600
|
0,31 |
0,2945 |
0,248 |
0,186 |
- |
|
Скрепер самоходный с ковшом вместимостью, м3 : 8 (типа Д-35711) |
400 |
0,35 |
0,2975 |
0,2625 |
0,1575 |
0,1050 |
|
|
600 |
0,30 |
0,2550 |
0,2250 |
0,1350 |
0,0900 |
|
|
800
|
0,24 |
0,2040 |
0,1800 |
0,1080 |
0 ,0720 |
|
15 (типа ДЗ-115) |
600 |
0,54 |
0,4590 |
0,4050 |
0,2970 |
- |
|
|
800 |
0,45 |
0,3825 |
0,3375 |
0,247 5 |
- |
|
|
1000 |
0,41 |
0,3485 |
0,3075 |
0,2255 |
- |
|
|
1200
|
0,37 |
0,3145 |
0 ,2775 |
0 ,2035 |
- |
|
Экскаватор с ковшом |
1000 |
1,26 |
1,1340 |
1,0710 |
0,8820 |
0,6930 |
|
вместимостью 1,25 м3 |
2000 |
1,26 |
1,1340 |
1,0710 |
0,8820 |
0,6930 |
|
(Э-1252)и автомобиль- |
4000 |
1,26 |
1,1340 |
1,0710 |
0,8820 |
0,6930 |
|
самосвал грузоподъемностью 12 т (КрАЗ-256Б)
|
6000 |
1,26 |
1,1340 |
1,0710 |
0,8820 |
0,6930 |
|
Экскаватор с ковшом |
1000 |
1,40 |
1,2600 |
1.1900 |
0,9800 |
0,7700 |
|
вместимостью 1,6 м3 |
2000 |
1,40 |
1,2600 |
1,1900 |
0,9800 |
0,7700 |
|
(Э-1602)и автомобиль- |
4000 |
1,40 |
1,2600 |
1,1900 |
0,9800 |
0,7700 |
|
самосвал грузоподъемностью 12 т (КрАЗ-256Б) |
6000 |
1,40 |
1,2600 |
1,1900 |
0,9800 |
0,7700 |
Таблица 7.3
|
Тип машины |
Тип грунта |
Толщина слоя, |
Производительность машин, тыс. м3 в смену, в зависимости от Kw |
||||
|
|
|
см |
1 |
1,05 |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
|
Каток прицепной и |
Связный |
20-25 |
0,9-1,0 |
0,95-1,14 |
0,80-0,96 |
0,70-0,84 |
0,60-0,72 |
|
полуприцепной на пневматических шинах массой 25 т
|
Несвязный |
20-30 |
1,0-1,2 |
0,85-0,95 |
0,72-0,80 |
0,63-0,70 |
0,54-0,60 |
|
Каток, прицепной кулачковый массой 9-18 т |
Комковатый, связный |
15-20 |
0,8-1,0 |
0,76-0,95 |
0,68-0,85 |
0,64-0,80 |
0,56-0,70 |
|
Каток прицепной решетчатый массой 25 т |
То же |
30-40 |
1,2-1,4 |
1,15-1,33 |
1,00-1,10 |
— |
— |
7.5. Особенности технологии разработки выемок в грунтах влажностью выше оптимальной заключаются в следующем.
В период подготовительных работ, которые необходимо выполнять с опережением основных работ не менее чем на 3 мес в весенне-летний и 1-1,5 мес в осенне-зимний периоды, осуществляют строительство временных подъездных коммуникаций, временных водоотводных сооружений и дренажей несовершенного типа для перехвата подземных вод и осушения разрабатываемых горизонтов выемок.
Плодородный слой следует снимать только в весенне-летний период после оттаивания и схода снегового покрова с площадей, отводимых под земляное полотно насыпей и соответствующих ширине выемок поверху с учетом размещения водоотводных канав. Не следует снимать плодородный слой полностью со всей площади поверхности массива выемки или основания насыпи, чтобы не допустить дополнительного насыщения влагой за счет атмосферных осадков.
7.6. Снятие плодородного слоя почвы выполняют бульдозерами класса тяги 10-15. В тех случаях, когда проектом производства работ предусматривается вывоз плодородного слоя почвы для временного хранения или использования в сельском хозяйстве, рекомендуется применять экскаваторы с ковшом вместимостью 0,65 м3 либо фронтальные погрузчики грузоподъемностью 2 т с автомобилями-самосвалами грузоподъемностью 10 т.
7.7. Технологию разработки выемки выбирают в зависимости от ее рабочей отметки, степени обводнения, наличия горизонтов подземных вод и характера их выклинивания в откосных частях. При наличии ярко выраженных уровней подземных вод постоянного действия и запроектированных в связи с этим траншейных дренажей разработка глубоких выемок производится поярусно. Причем разработку нижних ярусов следует начинать только после устройства дренажных конструкций всех типов и выполнения комплекса мероприятий по обеспечению местной устойчивости откосов.
7.8. Неглубокие, но обводненные или мокрые выемки необходимо разрабатывать после устройства дренажей для понижения горизонта подземных вод и осушения грунта в выемке.
7.9. При разработке выемок применяется преимущественно технология продольной транспортировки грунта в насыпи или кавальеры. Землеройно-транспортную технику следует выбирать в зависимости от установленных проектом расстояний транспортирования грунта, характера распределения грунтов повышенной влажности и переувлажненных по глубине выемки, сезона производства работ.
7.10. При разработке в выемках глинистых грунтов с влажностью выше оптимальной применяются известные типовые технологические схемы, предусматривающие использование прицепных и самоходных скреперов, экскаваторов с ковшом вместимостью 1,25 (Э-1252 ), 1,6 (Э-1602) и 2,5 м3 (Э-2503) и автомобилей-самосвалов грузоподъемностью соответственно 6 -12 (КраАЗ-256Б), 10 ("Татра") и 18 т (типа БелАЗ).
7.11. В зависимости от глубины залегания глинистых грунтов с влажностью выше оптимальной или продольной, а также дальности и назначения объекта для транспортировки грунта (насыпь, кавальер) в технологических схемах может быть предусмотрено использование либо одной из основных машин, либо нескольких в комплексе. Например, до отметки залегания грунтов повышенной влажности применяются скреперы, а далее, когда их работа становится неэффективной, - экскаваторы в комплексе с автомобилями-самосвалами.
7.12. Для сооружения земляного полотна насыпей из грунтов с допустимым коэффициентом увлажнения применяют типовые технологические схемы производства земляных работ, используя при этом те же машины, что и при разработке выемок. Технологические схемы включают следующие операции: перемещение грунта из источника его получения в насыпь, его разравнивание, уплотнение и планировку. Дополнительными являются операции по устройству переходного, конструктивных, технологических и защитных слоев на поверхности откосов и конструкций укрепления.
7.13. Перед укладкой геотекстильных прослоек подстилающий их глинистый грунт должен быть уплотнен и тщательно спланирован в продольном и поперечном направлениях. Не допускаются углубления в грунте, способствующие аккумуляции воды. После уплотнения и планировки грунта раскатывают рулоны геотекстиля с перекрытием полос внахлест на 10-15 см. Геотекстильный материал после укладки должен плотно прилегать к грунтовой поверхности и полностью соответствовать продольному к поперечному профилям земляного полотна.
Отсыпку слоев дренирующего или супесчаного грунта осуществляют по схеме "от себя". Разравнивание выполняют бульдозерами, уплотнение - виброкатками на всю толщину слоя. После уплотнения конструктивные или технологические слои планируют автогрейдером.
7.14. При работе в летний или весенне-осенний период, в сухую, солнечную и ветреную погоду во II и в большинстве случаев в III дорожно-климатических зонах необходимо предусматривать радиационное просушивание грунта перед его укладкой в насыпь, а также в слоях насыпи. С этой целью выполняют многократное (например, через каждые 2-3 ч или другие промежутки времени, устанавливаемые опытным путем) рыхление грунта плугом или рыхлителем с последующим распределением и уплотнением.
7.15. Машины для уплотнения, а также технологические параметры уплотняемых слоев грунта следует выбирать по табл. 7.4.
Глинистые грунты с влажностью выше оптимальной следует уплотнять захватками 200-350 м, используя для этой цели сначала легкие катки или бульдозеры для прикатки (при их движении на первой передаче), а затем тяжелые массой 25 т. При уплотнении комковатых глинистых грунтов рекомендуется принять комплект машин, состоящий из кулачкового или решетчатого виброкатка и катка на пневматических шинах. Для достижения требуемой однородности уплотнения слоя из глинистых комковатых грунтов следует после уплотнения, подсушки и планировки производить его рыхление с помощью рыхлителей или специальных рабочих органов на автогрейдере, а затем повторить все технологические операции по разравниванию и уплотнению грунта. При наличие трамбующих машин их следует использовать в комплекте машин для уплотнения комковатых грунтов.
Таблица 7.4
|
Каток |
Супесь легкая и пылеватая |
Супесь тяжелая пылеватая, суглинок легкий и легкий пылеватый |
Суглинок тяжелый и тяжелый пылеватый, глина |
|||
|
|
K у =0,95; W =1,35W o |
K у =0,9; W =1,6W o |
K у =0,95; W = (1, 2 ¸ 1,3W o |
K у =0,9; W = (1, 4 ¸ 1,5W o |
K у =0,9; W = (1, 1 ¸ 1,2W o |
K у =0,9; W = (1, 2 ¸ 1,3W o |
|
Вибрационный прицепной массой, т: 8 |
6-8 _ 40-45 |
4-6 _ 45-50 |
4-6 _ 25-30 |
3-6 _ 30-32 |
4-6 _ 20-25 |
-
|
|
12 |
6-8 _ 50-60 |
4-6 _ 60-80 |
6-8 _ 35-40 |
4-6 _ 35-40 |
6-8 _ 30-35 |
- |
|
Вибрационный самоходный массой 22 т с вибровальцом: гладким |
6-8 _ 50-60 |
4-6 _ 60-80 |
6-8 _ 35-40 |
4-6 _ 35-40 |
6-8 _ 30-35 |
- |
|
кулачковым |
- |
- |
6-8 _ 35-40 |
3-6 _ 35-40 |
6-8 _ 30-35 |
4-6 _ 35-40 |
|
решетчатым |
6-8 _ 50-60 |
4-6 _ 60-80 |
- |
- |
- |
-
|
|
На пневматических шинах |
10-12 30-35 |
6-10 30-35 |
12-16 25-30 |
10-16 20-25 |
12-20 20-23 |
12-16 20 |
Примечания: 1. Над чертой приведено число проходов катка, под чертой - толщина уплотняемого слоя, см.
2. Скорость катков при первых двух проходах следующая: вибрационных - 1-1, 5 км/ч, на пневматических шинах - 2-2,5 км/ч; при последующих проходах - соответственно 2-3 и 5-8 км/ч.
3. Число проходов, скорость движения катков и толщина уплотняемого слоя уточняются в зависимости от вида и влажности грунта и требуемой плотности при пробном уплотнении.
7.16. Необходимо учитывать, что в зависимости от степени влажности грунта при уплотнении тяжелых суглинков и глин могут быть достигнуты следующие значения плотности (табл. 7.5).
Таблица 7.5
|
Kw |
K у |
|
1-1,05 |
1,0-0,98 |
|
1,10-1,20 |
0,95 |
|
1,20-1,25 |
0,94-0,92 |
|
1,25-1,35 |
0,92-0,88 |
По данным стандартного уплотнения K у = f (Kw ) фактически установленной влажности грунта в источнике его получения следует предварительно определить максимально возможную достигаемую степень уплотнения Ку и принять на основе этих данных соответствующее решение о целесообразности использования грунта повышенной влажности на данном горизонте отсыпки.
7.17. При сооружении земляного полотна в зимнее время, если это предусмотрено проектом, уплотнение необходимо производить до начала смерзания грунта. При этом следует принимать во внимание, что промерзание верхней части уплотняемого слоя на 1 см резко снижает эффективность работы катка, а в некоторых случаях практически исключает возможность уплотнения. По этой причине при сооружении земляного полотна в зимний период целесообразно предусматривать применение решетчатых катков, а также рыхлителей для разрушения образующегося мерзлого слоя.
Длину технологической захватки необходимо принимать из условия обеспечения уплотнения грунта в талом состоянии.
При использовании вибрационных катков следует учитывать, что работа по замерзшему слою не допускается.
8. Способы осушения глинистых грунтов повышенной влажности
8.1. В тех случаях, когда влажность глинистых грунтов в источнике их получения превышает допустимую, для их осушения рекомендуется применять следующие способы: естественное просушивание грунта в летний и осенний периоды; осушение грунта неактивными добавками; осушение грунта активными добавками, в том числе специальными химическими соединениями; использование конструктивных решений.
Выбор способа осушения осуществляют в зависимости от конкретных климатических условий, сезона строительства, обеспечения соответствующими добавками, экономических и технологических факторов.
8.2. Возможность естественного (радиационного) просушивания грунта устанавливают непосредственно при разработке грунтов повышенной влажности в выемках и устройстве земляного полотна насыпей. Если климатические условия (температура, ветер, отсутствие атмосферных осадков) являются стабильными, то решение о подсушке грунта на конкретном участке принимается производителем работ.
Естественное подсушивание включает: подсушивание грунта в забое, например при работе экскаватора в отвал, и создание запаса подсушенного грунта перед его погрузкой в автотранспорт; распределение грунта тонкими слоями (толщиной не более 20 см); устройство технологических перерывов между укладкой, распределением грунта и его уплотнением.
При естественном подсушивании грунта в технологический цикл следует включать разработку грунта выемок экскаваторами с его погрузкой в автомобильный транспорт.
8.3. Для осушения грунта неактивными добавками применяют топливные золы, шлаки, отходы горнорудной промышленности. Влажность таких добавок W д должна быть меньше оптимальной влажности W о получаемой смеси с используемым грунтом.
Требуемое отношение массы сухих добавок к массе влажного грунта п определяют по формуле
(8.1)
где Кс - коэффициент, учитывающий однородность смеси; для песков и легких супесей Кс = 1, 1 пылеватых и тяжелых пылеватых супесей, легких суглинков Кс = 1,3, тяжелых суглинков и глин Кс = 1,5.
8.4. Осушение грунтов повышенной влажности сухими материалами (добавками) рекомендуется осуществлять смешением на месте с отсыпкой грунта (влажного и сухого) из двух источников или чередованием слоев грунта повышенной влажности и добавки. Общая толщина таких слоев (суммарная мощность) устанавливается по формуле (8.1). При этом толщина сухих слоев должна быть не- менее 0,3 м при укладке на грунты с коэффициентом увлажнения 1,1-1,15 и не менее 0,5 м - с коэффициентом увлажнения 1,25-1,3.
8.5. При осушении грунта активными добавками (негашеной известью, цементом, золой уноса, гипсом, безводной кристаллической фосфорной кислотой и др.) следует учитывать, что наибольший эффект дает метод обработки ими грунта при сооружении насыпей из пылеватых песков, супесей, легких суглинков.
Указанный метод следует использовать прежде всего для осушения грунта верхней части земляного полотна.
Грунты с кислой реакцией (рН £ 6) или с большой емкостью поглощения (более 20-30 мг/экв на 100 г) целесообразно обрабатывать негашеной известью, золами уноса, шлакоцементами и фосфатами. При этом в грунтах, обрабатываемых золами уноса, содержание легкорастворимых солей не должно превышать 3 % (массы грунта) при сульфатном и 5 % при хлоридном засолении.
8.6. Для обработки грунта повышенной влажности рекомендуется применять молотую гидрофобизированную негашеную известь с содержанием СаО и MgO не менее 50-60 % (ГОСТ 9179-77). Перед употреблением следует проверять ее активность, особенно после длительного хранения (30—40 сут после помола). Негашеную известь с содержанием Сa О и Mg О менее 25-30 % применять экономически нецелесообразно.
При осушении грунта цементами наибольший эффект дают цементы с повышенным содержанием Сa О. Применение цементов марок ниже 50 не допускается.
При обработке грунта активными золами уноса последние должны иметь удельную поверхность не менее 1600 см2 /г и количество свободной окиси кальция не менее 8 %.
8.7. Требуемое количество негашеной извести или золы уноса (в пересчете на свободные СаО и MgO ) D (%) следует определять в зависимости от содержания чистых СаО и Мg О и активности материала по формуле
(8.2)
где A - требуемое количество СаО + Mg О (табл. 8.1);
В - содержание свободных СаО + Mg О в извести или золе уноса, %;
k - коэффициент, равный для зол уноса 1,2, для сланцевых зол - 1,5, для извести - 1.
Таблица 8.1
|
Грунт |
Количество активных зол уноса, извести, % (в пересчете на свободные CaO + MgO) , при Kw |
||
|
|
1,2 |
1,4 |
1,6 |
|
Песок пылеватый, супесь |
- |
0,5 |
1,0 |
|
Суглинок легкий |
- |
0,5 |
1,5 |
|
Суглинок тяжелый |
1,0 |
2 ,0 |
4,0 |
|
Глина |
1.5 |
3,0 |
- |