Файл: Полосин-Никитин, С. М. Механизация дорожных работ учебник.pdf

Рис. 8.31. Способы намыва насыпей:

№/; 12 — сбросный колодец № 2; 13 —

контур намыва

ством которого удаляется воздух из всасывающего трубопровода и корпуса центробежного насоса. Под атмосферным давлением вода заполняет насос, а водяные реле автоматически включают электро­ двигатель у насоса и задвижки напорного трубопровода и вода по напорному трубопроводу поступает к источникам потребления. Контроль запуска насосного агрегата осуществляет также реле времени. Пуск и остановка насосной станции тесно увязаны с рабо­ той гидромониторных и землесосных установок. Поэтому управле­ ние насосной станцией осуществляется с землесосной станции или из диспетчерского пункта. Принцип автоматического управления землесосной установкой такой же, как и насосной станцией. Схема дополняется только устройством, поддерживающим постоянную кон­ систенцию гидросмеси.

Т е х н о л о г и я н а м ы в а н и я н а с ы п е й и р а з р а б о т к а в ы е м о к . Земляное полотно намывают участками протяженностью 150—200 м, называемыми картами намыва. Ширину карт по ос­ нованию берут не больше 50 м. Технологический процесс состоит из трех операций: подачи гидросмеси к карте намыва, выпуска сме­ си на эту карту, сброса воды с нее. Намыв возможен торцовый, про­ дольно-встречный и с рассекателем струи (рис. 8.31). Широкое рас­ пространение в гидромеханизации получил способ намыва грунта с рассекателем. Сброс воды производят с использованием сбросных колодцев или трубчатого водоотлива.

Эффективно применение гидромеханизации при постройке земля­ ного полотна на торфяных болотах. Размыв на болотах I типа про­ изводят гидромониторами, а гидросмесь перекачивают передвиж­ ными землесосными установками в отвал. Размывают встречным или попутным способами, но с расположением гидромониторов на верху траншей. На болотах II и III типов разжижение торфяной

251

массы в пределах основания насыпи производят посредством гидро­ мониторов попутным или встречным забоем. Разжиженный торф из траншеи не удаляют, а отжимают грунтом насыпи в боковые про­ рези, сделанные гидромонитором перед намывом насыпи. Оригина­ лен способ замены торфяных грунтов на болотах песчаными намыв­ ными грунтами. При этом используют кран-экскаватор на болотных (уширенных) гусеницах, к стреле которого подвешивают в верти­ кальном положении трубу, присоединенную верхней частью к тру­ бопроводу для гидросмеси через резиновый шланг на шарнирных стыках. Это позволяет перетаскивать трубопровод вслед за продви­ жением крана без остановки землеснаряда. Намывную трубу посте­ пенно погружают в торфяной грунт, вытесняя торф песком, содержа­ щимся в гидросмеси.

О х р а н а п р и р о д ы . Гидромеханизированные работы долж­ ны быть обеспечены надежными источниками водоснабжения. Воз­ можность использования рек с небольшими расходами воды или малых водоемов должна устанавливаться водохозяйственным рас­ четом с учетом санитарного минимума потребности в воде нижерасположенных районов, потерь на фильтрацию, испарение и насыще­ ние грунта. Нельзя затоплять и подтоплять населенные пункты, про­ мышленные предприятия, дороги, а также земли, используемые для сельского хозяйства или занятые лесом. Мероприятия по очистке и осветлению сбрасываемой воды, а также спуск ее в реки и водоемы проводят только с разрешения органов по регулированию, исполь­ зованию и охране вод после согласования с органами, осуществля­ ющими санитарный надзор, охрану рыбных богатств, и другими за­ интересованными органами.

§ 45. ПРОИЗВОДСТВО ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ

Из общего объема земляных работ на различных видах строи­ тельства, в том числе на дорожном, 15—20% приходится на зимние

машин и методов работ зимой этот объем будет расти.

Мерзлые грунты имеют повышенную механическую прочность, пластические деформации, пучинистость, повышенное электросопро­ тивление. Эти свойства зависят от температуры, влажности и вида грунта. Повышенная механическая прочность требует предваритель­ ной подготовки грунтов к зимней разработке. Пластические свойства мерзлых влажных грунтов резко увеличиваются при повышении тем­ пературы. Под действием временной нагрузки, а иногда и собствен­ ной массы мерзлые грунты доходят до состояния текучести. При продолжительной оттепели и весной стенки траншей и котлованов приходится закреплять.

Существует карта нормативных глубин сезонного промерзания, ею пользуются при проектировании технологии и организации зем­ ляных работ зимой, а также сведениями местных метеорологических станций. Процесс замерзания грунта заключается по существу в

252

замерзании содержащейся в нем воды. Поэтому изменение свойств грунта при замерзании в основном зависит от количества воды и характера заполнения пор. В прямой зависимости от размера частиц находится капиллярность, т. е. высота ее поднятия. У несвязных грунтов капиллярность незначительна, поэтому и неодинаково влия­ ние процесса замерзания на различные грунты.

Физические процессы, проходящие в грунте, достаточно сложны. Вода и лед в грунте содержатся в различных состояниях. Они ведут себя различно в отношении перехода из жидкой фазы в твердую и наоборот (под влиянием изменения температуры). Мерзлый грунт представляет собой сложную структуру из четырех компонентов: минеральных частиц, льда, воды и воздуха, заключенного в порах.

При замерзании значительно возрастает прочность на сжатие, вместе с тем возникает сопротивление растяжению, которое у тало* го грунта близко к нулю. Сопротивление растяжению составляет 7з сопротивления при сжатии, поэтому наиболее эффективно разру­ шение твердомерзлых грунтов скалыванием, а не раздавливанием (резанием). В то же время эффективность этого способа резко сни­ жается при повышении температуры, когда грунт приобретает плас­ тично-мерзлые свойства, а механическая прочность резко падает. Разрыхленный мерзлый грунт имеет структуру, состоящую из глыб или комков. Объем пустот, образующихся между этими глыбами и комьями, очень велик. Величина первичного разрыхления для мерз­ лого грунта значительно больше, чем талого, и иногда достигает 35— 50%, причем эта величина зависит от рода грунта и способа рыхления. Эту особенность следует учитывать при выборе транс­ портных средств для отвозки грунта, разрабатываемого в мерзлом состоянии, так как относительно небольшая объемная масса мерз­ лого грунта может привести к недоиспользованию грузоподъемно­ сти автомобилей. Например, мерзлый песок плотностью 1600 кг/м3, разработанный в мерзлом состоянии при первичном разрыхлении в 40% , будет иметь плотность только 1600 : (1+ 0,4) = 1140 кг/см3.

График показывает, что многие свойства грунта меняются в ши­ роких пределах в зависимости от его температуры (рис. 8.32). Тем­ пература мерзлого грунта в пределах сезонного промерзания раз­ лична по глубине. У дневной поверхности она близка к температуре наружного воздуха, если отсутствует какой-либо термоизоляцион­ ный слой (снегидр .), а к нижней границе промерзания близка к нулю. Поэтому физические свойства грунта по толщине слоя про­ мерзания неодинаковы и могут включать твердомерзлую и пластич­ номерзлую зоны. У дневной поверхности грунт обладает наиболь­ шей механической прочностью и наименьшими пластическими дефор­ мациями, по мере заглубления его свойства все больше приближаются к грунту в талом состоянии. Такая неоднородность мерзлого слоя весьма затрудняет выбор целесообразного метода и машин для его разработки. По высоте мерзлого слоя изменяется и влажность, так как влага мигрирует по капиллярным каналам от нижних более теплых слоев, к верхним более холодным. В связи с этим на границе мерзлой и талой зон образуются горизонтальные

253

времени по сравнению с разработкой того же грунта в талом со­ стоянии. Если решено выполнять земляные работы зимой, необхо­ димо при выборе метода проделать технико-экономические расчеты и выполнять их по спецпроекту землеработ. Выгода от использова­ ния зимнего сезона скажется на общей стоимости круглогодичного выполнения земляных работ за счет досрочного ввода земляного полотна, а впоследствии и всей дороги в эксплуатацию. Степень удорожания земляных работ, производимых зимой, находится в зависимости от принятого способа предэкскавационной подготовки грунтов. Для зимних работ должны выбираться объекты с сосредо­ точенными объемами, имеющие забои большой высоты.

Грунт от промерзания предохраняют до наступления устойчивых отрицательных температур. При планировании разработки грунта в первой трети зимнего периода предусматривают вспахивание с бо­ ронованием, удержание снегового покрова, утепление и засоление, а в остальной части зимы — глубокое рыхление экскаватором (пере­ лопачивание) или утепление теплоизолирующими материалами. Рыхлят плугом или одно- и многостойковыми рыхлителями на глу­ бину не менее 35 см с последующим боронованием на глубину 15 см. Перелопачивание проводят на глубину возможного промерзания, но не более 1,5 м. Во вспаханном и заборонованном слое образуются пазухи и поры, заполненные воздухом, который уменьшает тепло­ проводность грунта. Теплоизолирующие свойства вспаханного грун­ та увеличиваются, если он будет покрыт слоем снега. Необходимую толщину слоя рыхления или утепления уточняют теплотехническими расчетами.

Утепление теплоизоляционными материалами, за исключением снегозадержания, редко проводят в районах, где имеются местные

254

теплоизолирующие материалы или отходы (опилки, фрезерный торф, солома, сено, камышит, шлак, листва). Эффективно глубокое рыхление — до 1,3— 1,5 м. Это делают поздней осенью до наступле­ ния морозов и быстрыми темпами, чтобы избежать дополнительного действия осенних осадков на разработанный грунт. Такой способ рекомендуется для предохранения от промерзания малосвязных грунтов — супесей и гравелистых грунтов. Для глубокого рыхления применяют экскаваторы с прямой лопатой, веером раскидывая раз­ работанный грунт.

Образующаяся при этом гребенчатая поверхность задерживает снег, который, в свою очередь, способствует предохранению грунта от промерзания.

Химические способы пригодны при отсыпке грунта в насыпь, если другие методы дороже или по каким-либо причинам их приме­ нять нельзя. В условиях средней полосы СССР, где температура на поверхности грунта под слоем снега не опускается ниже — 15° С, ис­ пользуют технический хлористый натрий, недефицитные и дешевые отходы калийных комбинатов. Участок, подлежащий разработке зимой, посыпают сухой солью или поливают раствором с последую­ щим сохранением снежного покрова. Работы выполняют осенью до наступления устойчивых отрицательных температур: для песчаных и супесчаных грунтов — за 5— 15 суток до наступления устойчивых отрицательных температур, а глинистых — за 20—25 суток устойчи­ вых отрицательных температур. Перед россыпью производят грубую планировку бульдозером поверхности, а толстый растительный слой или плохо дренирующий верхний слой пашут и удаляют. Хлористого натрия в зависимости от влажности грунта расходуется 1,1 кг/м2 на 1% влажности (в пределах глубины промерзания). Например, при влажности 12% соли надо 12Х 1,1 = 13,2 кг.

Метод оттаивания грунта с последующей разработкой в талом состоянии в условиях дорожного строительства целесообразен для небольших объемов работ. Грунт оттаивают непосредственным сжи­ ганием топлива, паром, горячей водой, электроэнергией, инфракрас­ ными лучами (рис. 8.33, в). Оттаивание можно вести с поверхности и снизу вверх.

Метод разработки грунта в мерзлом состоянии с предваритель­ ным рыхлением в ряде случаев эффективен, но, как и все методы, должен быть обоснован технико-экономическими расчетами. При глубине промерзания свыше 0,4—0,8 м рыхление мерзлых грунтов ведется взрывами (рис. 8.33, а). Для бурения скважин используют шнековое бурение и термобуры — в нескальных грунтах. В зависи­ мости от мощности мерзлоты, рельефа местности и бурового обору­ дования для рыхления применяют заряды, расположенные в шпу­ рах, скважинах, а также котловые малокамерные (рукава) заряды. Для рыхления мерзлых грунтов в городских условиях способом взрыва применяют инвентарные укрытия из листовой стали в виде коробов полусферической формы в плане 3X 5 м и массой — 2,8 т. Применение коробов позволяет взрывать мерзлые грунты в 15— 30 м от существующих сооружений.

255