МІНІСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО БУДІВНИЦТВА
СРСР
ДЕРЖАВНИЙ Всесоюзного ДОРОЖНІЙ
НАУКОВО-ДОСЛІДНИЙ ІНСТИТУТ
(СоюздорНИИ)
ПРОПОЗИЦІЇ
Щодо зниження глибини промерзання
ГРУНТОВ РЕЗЕРВОВ І розробки мерзлих ґрунтів
ПРИ ЗИМОВИХ ЗЕМЛЯНИХ РОБІТ
«Пропозиції щодо зниження глибини промерзання грунтів резервів і розробці мерзлих грунтів при зимових земляних роботах» складено за результатами досліджень, проведених в Ленінградському філії СоюздорНИИ, на основі нормативно-технічних документів з будівництва земляного полотна автомобільних доріг в зимовий час (ВСН 97-63, ВСН 120-65) і узагальнення досвіду виробничих організацій.
«Пропозиції» містять практичні рекомендації з підготовки зосереджених резервів (кар'єрою) і виїмок до зимової екскавації.
Використання справжніх «Пропозицій» будівельними і проектними організаціями при виборі методики підготовки до зими зосереджених резервів (кар'єрів) і виїмок, що розробляються екскаваторами, дозволить більш повно врахувати вплив умов будівництва на технологію утеплення і розробки грунту.
У «Пропозиціях» дано два основних способи підготовки грунтів до зими.
Перший спосіб - утеплення пухким грунтом і снігом - дозволить значно поліпшити час вільної розробки екскаваторного забою, а при сприятливих умовах виключити процес розпушування мерзлого грунту. В інших випадках можна буде застосувати навісні розпушувачі, що значно спростить процес руйнування мерзлого грунту і знизить вартість розпушуванні в порівнянні з застосовуються в даний час методами в 2 - 3 рази.
Другий спосіб - засолення технічним хлористим натрієм - дозволить зберегти грунт в талому стані протягом всього зимового періоду. У порівнянні з буропідривних способом розпушування мерзлого грунту застосування цього методу економічно доцільно при витраті солі до 40 - 45 кг на 1 м 2 оброблюваної поверхні.
«Пропозиції» склали канд. техн. наук В.М. Иевлев і професор докт. техн. наук Н.Я. Хархута.
ЗАМ. ДИРЕКТОРА СоюздорНИИ
кандидат технічних наук Ю.Л. Мотильов
1. При плануванні та проведенні робіт з підготовки кар'єрів і виїмок до зимової розробці необхідно враховувати наступні фактори:
а) час початку зимового періоду, нормативну глибину промерзання грунту, товщину снігового покриву;
б) вид і стан грунту в кар'єрі;
в) характер місцевості, стан рослинного покриву, основним напрямом зимових вітрів;
г) тип екскаватора або тип обладнання для розпушування мерзлого грунту.
2. Захист грунтів, призначених до зимової розробці, рекомендується виконувати двома найбільш економічними і простими способами:
а) отепленной пухким грунтом і снігом;
б) засоленням грунту технічним хлористим натрієм.
Руйнувати мерзлий шар грунту в першому випадку рекомендується навісними тракторними розпушувачами. У другому випадку грунт буде перебувати в талому стані протягом всієї зими і вільно розроблятися екскаватором.
4. Рослинний шар в кар'єрах і виїмках, призначених для зимової розробки, необхідно знімати восени, за винятком кар'єрів незв'язного грунту, де видалення рослинного шару взимку не представляє труднощі; в таких кар'єрах, покритих густою і високою травою або мохом, рекомендується проводити очистку безпосередньо перед самою екскавацією.
5. Зняття рослинного шару в усіх випадках повинно супроводжуватися розпушуванням і боронуванням оголеної поверхні грунту на глибину не менше 40 - 50 см. Щоб уникнути перезволоження грунту осінніми дощами очищення кар'єра і розпушування грунту слід проводити незадовго до початку зимового періоду (додаток 2).
Як самостійний метод утеплення розпушування і боронування можна застосовувати в районах з сезонною глибиною промерзання грунту не більше 50 см.
6. У районах з глибиною промерзання грунту більше 50 см поряд з утепленням пухким грунтом повинні проводити заходи по збільшенню товщини сніжного покриву на рівнинній місцевості:
а) влаштовувати лаштунки з трави та чагарнику на відстані 10 - 15 м;
б) насипати ґрунтові валики висотою 40 - 50 см через 10 - 12 м; снігові валики висотою 40 - 50 см через 5 - 6 м.
На горбистій місцевості і при дуже пересічених рельєфі з метою снігонакопичення слід застосовувати щитові ряди, що встановлюються один від одного на відстані 10 Н, де Н - висота щита. Все снігозатримувальні смуги орієнтуються перпендикулярно головному напрямку вітрів.
Для прискореного накопичення снігу виїмки слід ще восени розробити на глибину 40 - 50 см, а вийнятий грунт укласти по кромці в валик з підвітряного боку.
7. Необхідна товщина сніжного покриву на розрахунковий період розробки забою визначається по номограмі (рис. 1) за кількістю минулих градусо-днів зимового періоду відповідно до допустимої глибини промерзання грунту. Остання приймається рівною: для екскаваторів, обладнаних прямою лопатою з ємністю ковша понад 1 - 1,25 м і для розпушувачів середнього типу - 40 см; для розпушувачів важкого типу - 60 см.
Мал. 1. Номограма для визначень необхідної товщини снігу:
Суцільні лінії - глибина промерзання і необхідна товщина снігу.
Пунктирні лінії - розпушування грунту на глибину 40 - 50 см
Мал. 2. Схематична карта нормативних глибин промерзання грунтів на території СРСР.
Для незв'язних грунтів глибина промерзання множиться на коефіцієнт 1,2
8. Необхідну товщину снігового покриву можна також обчислити, користуючись середньостатистичними даними. Так по карті (рис. 2) встановлюють максимальну глибину промерзання грунту для місця будівництва. У знайдену величину вводять коефіцієнт 1,2, що дозволяє врахувати можливість найбільш холодної зими. Потім по номограмі (рис. 3) знаходять глибину промерзання грунту на розрахунковий період зими і, нарешті, по основній номограмме (рис. 1) визначають необхідну товщину снігового покриву (додаток 3. приклад 1).
Мал. 3. Номограма для визначення глибини промерзання грунту на розрахунковий період зими
9. Рекомендовані вище заходи по підготовці кар'єра до зими виконують за такою технологією (рис. 4):
Мал. 4. Підготовка кар'єра до зими
а) рослинний шар знімають бульдозером, причому залишають лаштунки на трави або чагарнику l1. При низькому травостої рослинний шар повністю видаляють, після чого бульдозер насипає грунтові валики;
б) очищену поверхню грунту рихлять причіпним або навісним розпушувачем проходами по двох взаємно пересічних напрямах з перекриттям слідів паралельних проходів не менше ніж на 20 см l2. Грунт боронують зубовими або дисковими боронами;
в) снігові валики слід влаштовувати в період відлиги, коли товщина сніжного покриву перевищить 8 - 10 см. З цією метою використовуються спеціальні снегопахамі (ріджери) або бульдозери.
10. Товщину снігового покриву на отепляющее майданчику необхідно періодично контролювати. У разі невідповідності її розрахункової величини переставляють щити, збільшують висоту снігових валів. В крайньому випадку підсипають майданчики снігом, узятим з боку.
11. Для руйнування мерзлих грунтів слід використовувати навісні розпушувачі середнього і важкого типів, коли тягове зусилля трактора перевищує 10 - 12 т, а його потужність - 130 - 140 к.с. Технічні характеристики основних вітчизняних розпушувачів наведені в табл. 1.
12. Найбільш ефективна робота розпушувача за способом «виламування» мерзлого шару, коли наконечники зубів знаходяться в талому грунті. При цьому більш повно реалізується тягове зусилля трактора в порівнянні з пошаровим розпушуванням, в 2 - 3 рази підвищується продуктивність машини. Необхідна тягове зусилля для розпушування мерзлого грунту цим способом визначається по номограмі (рис. 5).
13. Перед розпушуванням поверхню забою, відповідну добової продуктивності екскаватора, очищають від снігу та льоду, а потім розпушують паралельними проходами по двох взаємно пересічних напрямах (рис. 6). Відстані між борознами приймають рівними 50 - 75 см, а кут перетину повинен становити 50 - 70 °.
Мал. 6. Залежність для визначення необхідного тягового зусилля розпушувача:
1 - мерзлий грунт; 2 - щільний талий зв'язний грунт
Основні технічні характеристики вітчизняних розпушувачів
Мал. 6. Розпушування поверхні забою в кар'єрі
Щоб уникнути подальшого смерзания грунту його слід розпушувати безпосередньо перед розробкою в кар'єрі. Для забезпечення безпеки робіт розпушувач не повинен підходити до краю забою ближче 5 м.
14. При дотриманні правил утеплення грунту, які повинні бути узгоджені з можливостями застосовуваного типу розпушувача, мерзлий шар руйнується за один прийом. Коли глибина промерзання грунту буде більше максимальної глибини розпушування, руйнування мерзлого грунту слід вести пошарово. При цьому зуб розпушувача заглиблюється в мерзлий грунт на величину, рівну половині максимальної глибини опрацювання (див. Табл. 1). Для збільшення зчіпного ваги трактора розпушування рекомендується вести похилими шарами (1:10, 1:15). При пошаровому розпушуванні мерзлі грудки грунту видаляються у відвал після проходження кожного шару.
Запобігання грунтів від замерзання засоленням технічним хлористим натрієм
16. Засоление грунту можна вести двома основними способами:
а) твердої сіллю;
б) концентрованим розчином хлористого кальцію.
Для забезпечення проникнення сольового розчину на необхідну глибину суху сіль розсипають не пізніше ніж за місяць до початку зими при hпр £ 1,5 м і за 1,5 місяці при hпр ³ 1,5 м. Обробляти грунт розчином солі можна безпосередньо перед настанням заморозків, а для гравелістих грунтів і крупнозернистих пісків полив розчином може бути засобом розморожування.
17. Роботи з підготовки кар'єра до зими сухим засоленням ведуться в такій послідовності (рис. 7):
а) знімають рослинний шар і очищену майданчик планують бульдозером (l1);
б) поверхня ґрунту розбивають на 2 - 3 ділянки по часу його зимової розробки, після чого розмічають місця вивантаження солі відповідно до розрахунку (l2);
Мал. 7. Підготовка кар'єра до зими при сухому засоленні
в) сіль розсипають автомобілями-самоскидами і рівномірно розподіляють по поверхні ділянок бульдозером або автогрейдером (l3);
г) верхній шар грунту перемішують з розсипаної сіллю на глибину 20 - 30 см причіпним розпушувачем або грейдером (l4).
Остання операція необхідна через можливість змиву солі з поверхні майданчика (поздовжній ухил) і сприяє більш рівномірному засолення грунту.
18. Засоление кар'єра розчином слід проводити за допомогою цистерн, змонтованих на автомобільних шасі, в 2 - 3 прийоми, до повного вбирання в грунт кожної дози розчину. Для більш рівномірного розподілу розчину поверхню грунту необхідно попередньо розпушити. Для зниження корозійного дії солі цистерни в кінці кожної зміни промивають водою. При виборі засобів ущільнення необхідно враховувати, що введення сольового розчину підвищує вологість грунту в середньому на 1,5 - 2%.
19. Необхідна витрата сухої солі або концентрованого розчину солі визначається відповідно до природною вологістю ґрунту і очікуваної на період розробки кар'єру глибиною його промерзання (табл. 2).
Очікувана глибина промерзання грунту для району будівництва визначається відповідно до методики, наведеної в п. 8 цих «Пропозицій».
20. Загальна кількість сухої солі і розчину її, необхідне для обробки кар'єра або виїмки, розраховується за такою формулою:
де K - витрата солі, л / м 2 (див. табл. 2);
S - площа кар'єру, м 2.
Необхідна витрата сопи K