«Інженерна підготовка будівництва
Виконав: Маргарян Д.С
Перевірила: Немчинов М.В.
Планування земляного полотна
Планування земляного полотна виробляють для додання полотну правильної форми, що відповідають технічним та естетичним вимогам, поліпшенню водовідведення і для забезпечення стійкості.
Планувальні роботи ведуть слідом за основними роботами по зведенню насипів або розробці виїмок. Щоб при плануванні доводилося тільки зрізати зайвий грунт, а не присипати відсутній, рекомендується відсипати насипу з запасом грунту на схилах 5. 10 см, а укоси виїмок влаштовувати з недобором 10. 15 см. Присипка відсутнього грунту небажана, тому що його важко ущільнити до необхідної щільності і забезпечити стійке об'єднання свежепрісипанного грунту з покладеним і ущільненим раніше або з природним грунтом укосу виїмки. У тих випадках, коли намічено розподіл по схилу рослинного грунту для посіву трав, запасу на планування не роблять.
Основними машинами для планувальних робіт служать автогрейдери з додатковим навісним обладнанням: удлинителями і уширителями відвалу і спеціальними укісниками, прикріпленими до відвалу за допомогою болтів. Автогрейдерами планують верхню частину земляного полотна, укоси насипів висотою до 2,0 м і виїмок глибиною до 2,0 м. Похилі укоси насипів із закладенням 1: 3 і більше планують автогрейдером при безпосередньому русі по ним (рис. 1).
Мал. 1. Схема планування земляного полотна автогрейдером:
а - планування поверхні земляного полотна; б - планування укосів крутизною 1: 3
Планувальні роботи виконують в такій послідовності: спочатку планують поверхню земляного полотна і укоси, потім зовнішні укоси резервів, а в останню чергу - дно резервів, на якому розрівнюють грунт, зрізаний при плануванні укосів. Планування земляного полотна і укосів слід виробляти автогрейдерами, обладнаними системою автоматичного управління відвалом, принцип роботи якого заснований на функціонуванні автоматичної системи від датчиків, які прямують за спеціально встановленою копірних струні, спланованої поверхні земляного полотна або працюють за лазерним напрямних.
Пологі схили із закладенням 1: 3 і більше можна планувати бульдозером при русі безпосередньо по укосу перпендикулярно осі дороги зверху вниз. Круті схили із закладенням менше 1: 2 планують автогрейдером або бульдозером, обладнаним подовжувачем ножа з виносом його в сторону (рис. 2).
Мал. 2. Обладнання бульдозера і автогрейдера для планування крутих схилів:
а - винос ножа автогрейдера в сторону, б - подовжувач відвалу бульдозера, 1 і 2 - секції подовжувача; a - кут, відповідний ухилу укосу
Укоси високих насипів і глибоких виїмок планують за допомогою екскаваторів. При насипах до 5. 7 м доцільно застосовувати екскаватор - планувальник з телескопічною стрілою (рис. 3), при більшій висоті насипів (до 14 м) - екскаватор з двухотвальним планувальником (рис. 4) або драглайн зі звичайним ковшем. Планування екскаваторамі- планировщиками виробляють з верхньої та нижньої стоянок екскаватора, планування екскаватором-драглайном - тільки з верхньої стоянки.
Мал. 3. Планування укосів екскаватором-планувальником з телескопічною стрілою:
а - планування верхньої частини укосу; б - планування нижній частині укосу; А - перша зона планування; В - друга зона планування
Мал. 4. Планування укосів екскаватором з двухотвальним планувальником:
а - планування верхньої частини укосу; б - планування нижній частині укосу
Зміцнення земляного полотна
Укоси земляного полотна, а також дно і укоси кюветів і канав зміцнюють для запобігання від розмиву поточними поверхневими водами, а також щоб уникнути пошкодження укосів дощами і видуванням ґрунтів вітром (особливо при дрібнозернистих пісках). Конструкцію зміцнення вибирають в залежності від роду грунту і сил впливу природно-кліматичних факторів на земляне полотно з урахуванням техніко-економічної ефективності різних укріплювальних конструкцій. При цьому перевагу віддають таким конструкціям укріплень, пристрій яких можливо індустріальними способами.
Спосіб зміцнення передбачається проектом з урахуванням умов споруди земляного полотна і можливого впливу на нього природних факторів в процесі експлуатації дороги. При виборі типу зміцнення виходять з необхідності надійного забезпечення стійкості земляного полотна.
Основним методом зміцнення укосів насипів, неподтопляемих водою, і укосів виїмок є посів багаторічних трав, що забезпечує швидке створення на схилі дернового покриву і надійне закріплення ґрунту кореневою системою трав. Посів може бути здійснений двома способами: механізованим посівом трав по шару рослинного грунту, укладеного на схилах; гідросівби трав без попереднього створення рослинного шару на схилах.
При першому способі на укіс укладають рослинний грунт шаром 10. 15 см, а потім проводять посів трав. Суміш насіння багаторічних трав, наприклад, тимофіївка лугова, багаття безосний, люцерна, висівають агрегатом АДТС-2, який переміщається по укосів драглайном або тракторним краном. Цей агрегат одночасно вносить мінеральні добрива, розпушує грудки рослинного грунту, накочує засіяну поверхню. Продуктивність агрегату від 4000 до 9000 м 2 в зміну в залежності від висоти насипу і глибини виїмки.
Другий спосіб (Гідропосів) кращий, так як при цьому відпадає трудомісткий процес зі створення родючого шару грунту на схилах. При гідросівби застосовують суміш, що складається з насіння трав, мінеральних добрив, мульчують матеріалу, плівкоутворювального компонента і води. Мульчують матеріал (подрібнена солома, тирса) і плівкоутворювальний матеріал (бітумна емульсія або латекс) створюють на схилі сприятливі умови для зростання і розвитку трав і оберігають укіс від водної та вітрової ерозії.
Для гідросівби застосовують спеціальні машини типу ДЕ-16, що складаються з цистерни з лопатевою мішалкою, насоса, шлангів та гідромонітора для розбризкування суміші по схилу. Продуктивність Гідросівалка в середньому становить близько 4000 м 2 в зміну.
Гідропосів багаторічних трав слід проводити на попередньо зволожену поверхню укосів.
Там, де необхідно прискорити отримання укріплювальні шару, виробляють одерновку укосів, тобто поверхню грунту покривають готовим дерном, зрізаним з застосуванням машини дернореза-дерноукладчіка (змінне обладнання до гідравлічного екскаватора). При одерновку в клітку на укіс укладають дернові стрічки в двох взаємно перпендикулярних напрямках з подальшим засипанням клітин між стрічками рослинним ґрунтом. При суцільний одерновку плазом дернини укладають горизонтальними рядами від підошви насипу до брівкам з розміщенням швів між дернинами в перев'язку. Дерн на схилах закріплюють дерев'яними спицями.
Спосіб зміцнення укосів одернуванням в даний час застосовується вкрай рідко через його велику трудомісткість.
У районах, де кліматичні і грунтові умови не дозволяють зміцнювати неподтопляемие укоси посівом трав, їх зміцнюють укладанням шару гравію або щебеню товщиною 10. 15 см. У посушливих районах для захисту піщаних насипів від розвівання вітром на укоси укладають шар зв'язного грунту (глина з додаванням піску ). В цьому випадку по низу укосів влаштовують дренажні випуски для виходу води з тіла насипу.
Для зміцнення піщаних грунтів застосовують органічні в'яжучі матеріали: бітум, дьоготь, нафтові залишки і відходи промисловості. Укоси обробляють шляхом розливу в'яжучих або розподілу по схилу попередньо приготованої суміші з обробленого грунту.
Один із перспективних напрямів укріплювальних робіт - використання в схилах або на їх поверхні прошарків з геотекстилю. Для зміцнення укосів земляного полотна використовують як суцільний геотекстиль, так і дрібнопористий, при використанні якого передбачається покриття укосу рослинним ґрунтом з подальшим посівом трав.
Конструкції зміцнення з геотекстилю можуть бути захисними і несучими. Їх використання передбачає широку комбінацію із застосуванням природних матеріалів (засипка грунтом, посів трав, кам'яне накидання і ін.) І штучних (збірні плити, гратчасті конструкції та ін.).
Для захисту неподтапліваемих укосів від водної та вітрової ерозії геотекстиль розстеляють по всій поверхні укосу у вигляді суцільного покриття. Верхній край виводять на узбіччя і далі до укріпленої смуги. Нижній край закріплюють у підошви насипу.
У тих випадках, коли необхідно підвищити стійкість укосів або збільшити крутизну, геотекстиль розташовують в межах укісної частини насипу у вигляді багатошарового армирующего елемента (рис. 4). Таку конструкцію доцільно поєднувати з поверхневою захистом від розмиву шляхом виведення вільних кінців полотна на укіс з подальшим засівом їх поверхні гідросівби або пристроєм засипки. Глибина закладки полотен в тіло насипу визначається розрахунком в залежності від необхідного ступеня забезпечення стійкості.
Мал. 4. Поперечні розрізи земляного полотна з укосами, укріпленими геотекстилем:
а - армування укосу; б - те ж, і захисної поверхні укосу:
1 - покриття; 2 - узбіччя; 3 - геотекстиль
Зміцнення укосів високих насипів із закладенням укосів від 1: 2 до 1: 3 нерідко здійснюють з використанням збірних залізобетонних елементів гратчастої конструкції. Роботи з укріплення укосів виробляють в такій технологічній послідовності: підготовка укосів - планування і ущільнення; пристрій бетонного упору біля підніжжя схилу; монтаж залізобетонних елементів гратчастої конструкції; заповнення клітин рослинним ґрунтом з посівом трав (клітини можуть бути заповнені також щебенем або гравієм).
Гратчаста конструкція з діагональним розташуванням елементів розроблена СоюздорНИИ для захисту укосів від ерозійних деформацій (показана на рис. 5)
Мал. 5. Гратчаста конструкція з діагональним розташуванням елементів:
а - поперечний розріз зміцнення насипу; б - вид збоку:
1 - поздовжній елемент; 2 - діагональний елемент
Крім збірних ґратчастих конструкцій, для зміцнення неподтопляемих укосів застосовують укладання гравію або щебеню шаром 10. 15 см. Після розподілу і розрівнювання цього матеріалу на схилі виробляють його ущільнення за допомогою майданчикових вібраторів або ковзанок, що вмонтовуються на тросах до екскаватори-драглайни.
Зміцнення скельних укосів в виїмках і напіввиїмці, схильних до природному руйнуванню, виконують методом пневмонабризку бетоношпріцмашіной. При цьому способі на поверхню укосу за допомогою стиснутого повітря розподіляють вапняно-гіпсову, цементо-піщану або цементобетонних суміш. Пневмонабризком дозволяє укладати суміш без опалубки і не вимагає подальшого ущільнення суміші. Товщина шару, що наноситься різна.
- полегшені товщиною 25 мм;
- середні - 40. 60 мм;
- посилені до 100 мм (з металевою сіткою);
- потужні товщиною понад 100 мм з металевою сіткою і закріпленням анкерами.
Технологія робіт включає: підготовчі роботи; нанесення суміші на укіс; догляд за покриттям.
Підготовчі роботи складаються з приготування суміші та підготовки самого укосу. Поверхня укосу планують і видаляють окремі великі включення. Якщо конструкція зміцнення передбачає застосування металевої сітки (арматури), то її навішують на укіс і закріплюють анкерами. Перед нанесенням суміші на укіс його попередньо зволожують. Робочу суміш наносять на укіс від низу до верху. Основне обладнання для пневмонабризку монтують на автомобільному причепі. Догляд за укріпленим схилом здійснюють шляхом його зволоження.
На підтоплених ділянках при можливості інтенсивного розмиву (наприклад, на підходах до мостів, на заплавах річок, поблизу озер, морів і великих водосховищ і ін.) На схилах створюють міцну нерозмиваюча облицювання з готових збірних елементів - бетонних і залізобетонних плит, монолітного залізобетону. Застосування цих способів зміцнення можливо при крутизні укосу не більше 1: 2.
Бетонні плити розміром в плані 100'100 см і товщиною 16. 20 см (рис. 6) рекомендується укладати на укоси при можливій швидкості течії води до 3 м / с і висоті хвилі не більше 0,7 м. Плити укладають горизонтальними рядами знизу вгору по схилу з перев'язкою швів. Біля підніжжя схилу влаштовують бетонний упор зі збірних елементів перерізом 40'50 см. Під плитами влаштовують гравійну або щебеневу прошарок товщиною 10. 20 см.
Мал. 6. Зміцнення укосу підтоплюються насипу бетонними плитами:
1 - бетонні плити; 2 - шар щебеню або гравію товщиною 10. 20 см; 3 - бетонний упор; 4 - кам'яна накидка; 5 - зміцнення гравієм, щебенем або посівом трав
На ділянках траси з меншою ймовірністю підтоплення і малою швидкістю течії води для зміцнення укосів застосовують плити менших розмірів в плані 40'40. 60'60 см, товщиною 8. 10 см.
Для зміцнення укосів постійно або періодично підтоплюються насипів при висоті хвилі до 1,0. 1,5 м застосовують збірні залізобетонні плити розміром в плані 3,0'2,5 м і товщиною 15. 20 см, армовані сталевими сітками. Плити укладають на зворотний фільтр, що складається з трьох шарів: піску (10 см); дрібного щебеню або гравію (10 см) і великого гравію або щебеню (15 см). Біля підніжжя схилу влаштовують наполегливу призму з каменю. Плити з'єднують сталевими хомутами, що надягаються по одному на кожну сторону плити, на гаки, загинається на випусках арматури або шляхом зварювання випусків.
При більшій висоті хвилі (до 3 м) укоси зміцнюють збірними залізобетонними плитами, омоноліченнимі по контуру за допомогою залізобетонних підкладок і сталевих закладних деталей, або монолітними залізобетонними плитами розмірами в плані 5,0'5,0 до 10,0'10,0 м і товщиною від 15 до 30 см.
Монолітні плити укладають на підготовку з гравію або щебеню товщиною 15 см. Біля підніжжя схилу влаштовують кам'яний або бетонний упор. Плити армують сітками. Бетонування ведуть зверху вниз горизонтальними рядами. Бетонну суміш до місця укладання подають автомобільним краном в цебрах з розвантажувальними затворами. Для ущільнення бетону застосовують віброрейки, майданчикові і глибинні вібратори.
У районах, де є місцеві дешеві кам'яні матеріали, підтопляються укоси від розмиву можна захищати кам'яною накидкою. Цей спосіб зміцнення укосів широко поширений завдяки його простоті і можливості повної механізації робіт по видобутку каменю в кар'єрах, його транспортування і укладання в справу. Кам'яну начерку укладають на підготовку, що влаштовується з місцевих піщано-гравійних матеріалів.
Розмір каменю, товщина начерки і підготовки під неї передбачаються проектом в залежності від швидкості течії води і висоти води.
Спосіб зміцнення підтоплюються укосів науковістю каменем має в даний час обмежене поширення через його трудомісткості. Цей спосіб застосовують головним чином при виконанні ремонтних робіт невеликого обсягу. Камені (зазвичай розміром 15. 20 см) кладуть знизу вгору по схилу горизонтальними рядами на шар моху, соломи або піску товщиною 5. 10 см. Біля підніжжя схилу влаштовують наполегливу берму шириною не менше 1,0 м з більшого каменю. Мощення має бути настільки щільним, щоб окремі камені не можна було витягнути рукою.