Строительство и реконструкция железных дорог

Показатели естественной влажности грунтов, используемых при возведении земляного полотна автомобильных и железных дорог, изменяются в широких пределах и, как правило, отличаются от показателей оптимальной влажности, соответствующей этим грунтам. Грунты земляного полотна подразделяются по степени увлажнения на недоувлажненные; нормальной влажности; повышенной влажности и переувлажненные.

К грунтам с допустимой влажностью относятся грунты, влажность которых соответствует требованиям табл. 8.5.

Аналогичные границы допустимой влажности предусмотрены СНиП 3.06.03-85. В соответствии с этим нормативным документом влажность грунтов, уплотняемых катками на пневмошинах, по отношению к оптимальному значению, определяемому по ГОСТ 22733—77, не должна превышать приведенные в табл. 8.6 значения.

При наличии грунтов повышенной влажности можно выполнять следующие работы по сооружению земляного полотна: устройство сооружений для дренажа и водоотвода; разработка грунтов в выемках, в резервах — с перемещением их в насыпь; сооружение насыпи, в том числе с устройством осушающих прослоек и осушением добавками; складирование грунта в насыпных бермах, банкетах, отвалах; укрепление откосов; устройство противооползневых и других защитных сооружений.

При работе с грунтами повышенной влажности во избежание дополнительного увлажнения следует обеспечивать своевременный и постоянный отвод поверхностных ливневых и талых вод. He допускается выполнять работы, затрудняющие сток влаги и ее испарение (рыхление, подготовка забоев, устройство котлованов и бессточных заглублений и т.п.), при грунтах повышенной влажности.

Система водоотвода поверхностных вод с территории производства работ включает в себя:

• водоотводные и нагорные канавы для перехвата поверхностного стока с верховой стороны;

• заблаговременную планировку рабочей площадки с образованием уклонов поверхности для улучшения стока атмосферных осадков и талых вод;

• водосборные и водоотводные канавы из пониженных мест;

• защитные валы, призмы и банкеты, преграждающие поверхностный сток с верховой стороны.

Для обеспечения водоотвода в максимальной степени должны быть использованы постоянные сооружения, предусмотренные проектом. В случае невозможности их сохранения в процессе строительства на период производства работ устраивают временные сооружения.

Проложение водоотводных канав и отсыпка банкетов должны быть увязаны с размещением в плане забоев, дорог для перевозки грунта, проездов и линий коммуникаций.

Геометрические параметры временных водоотводных устройств должны быть рассчитаны на пропуск ливневого стока с повторяемостью, в фи раза большей срока строительства сооружения. Бровка временных водоотводных канав или защитных валов должна возвышаться над расчетным уровнем воды не менее чем на 0,1 м. Продольный уклон водоотводных канав должен составлять не менее 3%.

При земляных работах в грунтах повышенной влажности или использовании их в качестве оснований целесообразно предусматривать мероприятия по заблаговременному снижению влажности: устройство дренажей, поглощающих колодцев, водоотводящих систем и др.

Размещение, конструкция и расчетное время действия осушительных устройств устанавливаются индивидуально, по нормам проектирования мелиоративных систем с учетом временного характера сооружений.

В случае выпадения дождя до окончания уплотнения продолжать укатку связного грунта можно после срезки и удаления во временный отвал верхнего разжиженного слоя толщиной 10...15 см.

Для защиты забоя или насыпи от увлажнения осадками можно применять набрызг гидрофобизирущих веществ или пленочные покрытия из полимерных материалов (в случае экономической целесообразности).

Перехватывающий дренаж, предупреждающий выход грунтовых вод на откосы выемки, устраивают, как правило, до начала разработки выемки.

Постоянный подкюветный дренаж в нулевых отметках и при наличии невысоких насыпей, сооружаемых продольной возкой, устраивают заблаговременно, в выемках — сразу после выхода на соответствующую отметку дренирования.

При устройстве дренажей в глинистых слоях высокой и избыточной влажности грунт из траншей следует вывозить в кавальер или укладывать в банкет за пределами основания земляного полотна.

Грунты повышенной влажности могут быть использованы при условии достижения к моменту окончания строительства дороги требуемой прочности и устойчивости земляного полотна. Плотность грунтов в земляном полотне, предъявленной к сдаче в эксплуатацию дороги, должна соответствовать нормативным требованиям.

При производстве земляных работ следует учитывать вид грунта и его свойства при различной влажности; несущую способность естественных оснований и насыпных слоев; изменение влажности при уплотнении во времени под действием собственной массы (консолидации); изменение влажности в результате естественного просушивания или влагонакопления (с учетом погодных условий в период производства земляных работ); возможность осушения и укрепления путем введения в грунт инертных или активных добавок.

Рекомендуемый способ разработки выемок и сооружений насыпей из грунтов повышенной влажности принимают на основе технико-экономического сравнения вариантов.

При отсыпке в насыпь грунтов допустимой степени переувлажнения возможно применение типовой технологии разработки, транспортирования, отсыпки, укатки и планировки грунта. При более высокой влажности связных грунтов следует применять машины на гусеничном ходу и предусматривать устройство временных дорог для перевозки грунта или укладку на существующих дорогах покрытий сборно-разборного или облегченного типа.

Для разработки и перемещения связных грунтов высокой степени влажности целесообразно применять бульдозеры с гусеницами увеличенной ширины (болотной модификации).

Резание грунтов повышенной влажности бульдозерами в сухую погоду рационально производить по гребенчатой схеме, оставляя перемычки шириной 1,0...1,5 м. Грунт в насыпи в этих условиях также следует распределять полосами, между которыми должны оставаться промежутки шириной 0,5... 1,0 м. Они заполняются повторными проходами непосредственно перед подготовкой захватки к уплотнению. Указанные приемы ускоряют высушивание грунта.

При повышении влажности глинистых грунтов производительность бульдозеров уменьшается в 1,5—3 раза из-за прилипания их к отвалу, поэтому на поверхность рабочего органа бульдозера наносят гидрофобизирущую смазку.

Прицепные скреперы целесообразно использовать при разработке грунта повышенной влажности в выемках или притрассовых карьерах и перемещении его в насыпь или карьер на расстояние от 80 до 600 м; самоходные скреперы применяют при удалении грунтового резерва от места укладки на расстояние 600...3000 м. Прицепными скреперами с гусеничным тягачом можно разрабатывать связные грунты допустимой и средней, а несвязные грунты — любой степени переувлажнения; самоходными скреперами можно зарезать связные грунты допустимой, а несвязные — допустимой и средней степеней переувлажнения. Разработка грунтов повышенной влажности скреперами выполняется без предварительного рыхления с использованием толкачей на гусеничном ходу. Один толкач обеспечивает работу звена скреперов из пяти-шести машин.

Производительность скреперов существенно снижается при повышении влажности глинистых грунтов. Основными причинами этого являются повышенная липкость грунта и ухудшение проходимости машин вследствие усиления колееобразования. Уменьшить влияние этих факторов можно гидрофобизирующей смазкой внутренней поверхности ковша, снижением давления в шинах до (2,5...3,0)*10в5 Па.

Разработку грунтов повышенной влажности в выемках или притрассовых карьерах при расстоянии перемещения более 80 м для связных грунтов высокой степени переувлажнения, более 600 м — для связных грунтов средней степени переувлажнения, более 3000 м — для всех видов грунтов целесообразно выполнять экскаватором с перевозкой грунта автомобилями-самосвалами.

Связные грунты высокой и избыточной степени переувлажнения, а также несвязные грунты избыточной степени переувлажнения следует разрабатывать преимущественно экскаватором-драглайном. Движение автомобилей-самосвалов повышенной проходимости осуществляется на верхнем уровне забоя, где находится и рабочая площадка экскаватора.

Фронтальные гусеничные погрузчики целесообразно применять в комплекте с бульдозерами для погрузки в автомобили-самосвалы несвязных и малосвязных грунтов повышенной влажности в резервах и притрассовых карьерах при прочном основании забоя.

Послойную отсыпку используют при возведении насыпи из грунтов допустимой и средней степеней переувлажнения, при этом толщину технологических определяют пробной укаткой. Перед уплотнением поверхность каждого слоя выравнивают бульдозером, а в процессе укатки, особенно на завершающих этапах, проводят планировку поверхности с преданием поперечным уклонам значения 40...50%. Наличие на поверхности колей, местных углублений и возвышений в процессе укатки и после ее окончания не допускается.

Грунты высокой и избыточной степени переувлажнения, уплотнение которых происходит в процессе консолидации, транспортируют автомобилями-самосвалами и погружают в насыпь способом «вприжим» с расчетом получить слой проектной толщины. Аналогичным способом отсыпают кавальер и другие насыпи, не требующие уплотнения. При недостаточной несущей способности глинистого слоя вышележащий слой более сухого или дренирующего грунта отсыпают «от себя» с надвижкой бульдозером и последующим уплотнением и планировкой.

Для ускорения консолидации грунтов повышенной влажности предусматривают специальные конструктивные и технологические мероприятия.

Уплотнение глинистых грунтов допустимой степени переувлажнения до требуемой плотности проводят в два этапа: на первом этапе — катками на пневматических шинах массой 10...15 т (без балласта) с пониженным до 0,2...0,3 МПа давлением в шинах за четыре-шесть проходов; на втором этапе — тяжелыми катками на пневматических шинах массой 15...25 т с давлением в шинах более 0,5 МПа за четыре-шесть проходов. Толщину слоя и требуемое число проходов катка определяют пробной укаткой.

Уплотнение грунтов средней степени переувлажнения до наибольшей (при данной влажности) плотности (Ку > 0,90) осуществляют прицепными катками на пневматических шинах с гусеничной тягой средней массы (без балласта) с пониженным до 0,2...0,3 МПа давлением в шинах. Возможность использования тяжелых катков, а также толщину слоев и требуемое число проходов катка определяют пробной укаткой.

В связи с агрегированностью структуры грунтов повышенной влажности особое внимание необходимо уделять контролю равномерности уплотнения. При увеличении по мере укатки колееобразования и выдавливания грунта из-под вальцов укатку следует прекращать, так как дальнейшее увеличение числа проходов катка ослабляет естественную структурную прочность грунта.

Главным препятствием для уплотнения машинами глинистых грунтов повышенной влажности является их недостаточная прочность. Нагрузку, при которой происходит выдавливание грунта из-под катка без изменения его объема, проф. Н.Я. Хархута назвал пределом прочности.

Тяжелые глинистые грунты повышенной влажности не удается уплотнять до расчетных параметров путем увеличения количества проходов катка. Процесс уплотнения таких грунтов машинами происходит в основном за счет вдавливания воздуха, так как избыточная вода в них практически не отжимается. Поэтому при избыточной влажности грунт уплотняется только до определенной степени, соответствующей данной влажности. Вследствие малой водопроницаемости таких грунтов отжатие из них поровой воды возможно лишь при длительном воздействии нагрузки, создающей достаточный коэффициент фильтрации. Если контактное давление не намного превышает предел прочности и выдавливание из-под колеса незначительно, то уже за один-два прохода катка ликвидируются крупные комья и слой приобретает однородность.

Увеличение количества проходов уплотняющей техники по одному следу может привести лишь к снижению прочности слоя, но плотность его практически не возрастает.