1 Характеристика и анализ условий строительства

Проект технологии строительства земляного полотна разрабатывается с учетом результатов анализа условий строительства: климата, рельефа, грунтовых и гидрологических условий, наличия местных дорожно-строительных материалов.

В подразделе 1.1 пояснительной записки необходимо дать географическую и экономическую характеристику района строительства, привести техническую характеристику дороги и проанализировать требования к земляному полотну с учетом региональных условий. Анализ проводится с использованием данных индивидуального задания, справочников, энциклопедий [1, 2, 3, 4].

В подразделе 1.2 следует дать краткую характеристику рельефа местности, от которой зависят требования к сдвигоустойчивости земляного полотна, выбор дорожных машин и организация выполнения работ. Грунтово-геологические условия оценивают с точки зрения пригодности грунтов для строительства земляного полотна. При неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях (пучинистые грунты, грунты с модулем упругости менее 30–40 МПа) необходимо предусмотреть мероприятия по регулировании водно-теплового режима. Гидрологические условия нужно также оценивать с точки зрения возможного влияния уровня грунтовых вод на свойства грунтов земляного полотна. Эти факторы анализируют с целью оптимальной организации технологического процесса возведения земляного полотна.

Климатические условия района строительства (подраздел 1.3) необходимо проанализировать с целью определения влияния на технологию и организацию работ по строительству земляного полотна. Так, среднемесячная температура воздуха определяет календарную продолжительность отдельных видов работ. Направление и скорость ветра влияют на скорость просыхания грунтов, интенсивность выпаривания влаги из них, на расчет увлажнения грунтов, на выполнение монтажных работ. Атмосферные осадки влияют на условия выполнения работ, продолжительность строительства и сменный темп работ. Дни с осадками больше 5 мм/сутки следует изымать из числа рабочих. От продолжительности светового дня зависит коэффициент сменности при выполнении дорожно-строительных работ. Температурный режим грунтов (глубина промерзания и скорость оттаивания) определяет сроки весенней и осенней распутицы, возможность использования грунтов для строительства земляного полотна, разработки с этой целью грунтовых карьеров. Количественные характеристики факторов, которые составляют климатические условия, следует свести в таблицу и построить дорожно-климатический график (рис. 1). Необходимо также указать дорожно-климатическую зону согласно дорожно-климатического районирования Украины [4, 5].

В выводах к первому разделу следует привести возможные сроки строительства; перечень дорожно-строительных машин, которые можно применить в конкретных условиях строительства земляного полотна; тип местности по условиям увлажнения; пригодность грунтов для возведения земляного полотна.

2 Определение основных характеристик грунта для сооружения земляного полотна

При анализе грунтовых условий необходимо дать оценку их пригодности как строительного материала для возведения земляного полотна с точки зрения условий выполнения работ.

А,мм 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10 20 30 40 h, см Тс, ч Tв Тс Tв, оС +20 16 +18 14 +16 12 +14 10 +12 8 +10 +8
Дождь Снег hc hc, см +6 20 +4 10 +2 0 0 V, м/с 2,0 -2 3,0 -4 4,0 -6 -8
				hпр
	Преобладающее направление ветра
М есяц	I	II	III	IV	V		VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Распутица	6.03 27.03 8.11 24.11
Простои из-за осадков	1,8	1,3	1,6	1,6	2,1		2.7	2.1	1,6	1,4	2,0	1,8	2,0
Простои из-за метелей	2	1	1									0,2	0,6
С 6.03 27.03 8.11 троительство водопропускных труб
С 6.03 27.03 8.11 осредоточенные земляные работы
Л инейные земляные работы	27.03 8.11

Рисунок 1 – Дорожно-климатический график

Для проектирования технологических процессов возведения земляного полотна необходимо определить и рассчитать параметры грунта в такой последовательности.

2.1 Для заданного участка грунтового профиля нужно установить плотность частиц грунта ( ). Ее определяют пикнометрическим методом, методом ХАДИ или по справочным данным [6, 7, 8, 9]. Величину для учебных расчетов принимаем: для песков 2,65 г/см³; для супесей – 2,68 г/см³; для легких суглинков – 2,70 г/см³; для тяжелых суглинков – 2,71 г/см³; глин – 2,72 г/см³.

2.2 Рассчитать плотность сухого грунта (г/см³)

(2.1)

где – плотность частиц грунта, г/см³;

V_о – объем воздуха, зажатого в порах грунта, при естественной влажности (для песков, супесей V_о = 0,06–0,08; для легких суглинков V_о = 0,05; для тяжелых суглинков и глин V_о = 0,04);

W_Т – граница текучести грунта, %.

2.3 Определить оптимальную влажность грунта (%)

(2.2)

где  – коэффициент, учитывающий гранулометрический состав грунта и плотность его частиц. Значение  для учебных расчетов принимать равным 0,56.

2.4 Определить максимальную стандартную плотность сухого грунта (г/см³)

. (2.3)

2.5 Определить минимальную требуемую плотность грунта (г/см³)

(2.4)

где К_у – наименьший нормативный коэффициент уплотнения грунтов земляного полотна, принятый согласно табл. 6.8 [5] или табл. А.2 приложения А.

2.6 Определить относительный коэффициент уплотнения грунта согласно табл. 6.10 [5] или по справочным данным [7, 8].

2.7 Определить характерные влажности грунтов

(2.5)

где , – коэффициенты, характеризующие допустимый интервал влажности, при котором возможно уплотнение W₁ – W₂ (таблица А.3 или табл. 6.5 [5]);

= 0,9 – коэффициент (согласно с п. 6.4.9 [5]), при влажности грунта меньше W₃ в проекте следует предусмотреть специальные мероприятия по его уплотнению (увлажнение, уплотнение более тонкими слоями).

2.8 Определить влажность грунта в период строительства земляного полотна (%)

. (2.6)

где – коэффициент, характеризующий влажность грунта в период полевых обследований W_ес. в долях от максимальной величины.

Значения для разных регионов Украины приведены в таблице 2.1

Таблица 2.1 - Изменение коэффициента в годовом цикле

Дорожно-климатическая зона	Величины по месяцам
	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	ХI
У-I	-	0,90	0,86	0,60	0,60	0,60	0,70	0,70	0,90
У-II	-	0,90	0,65	0,55	0,53	0,55	0,65	0,75	0,90
У-Ш	0,85	0,70	0,60	0,55	0,50	0,55	0,62	0,65	0,80
У-IV	0,75	0,65	0,58	0,53	0,49	0,53	0,60	0,60	0,70

2.9 Определить требуемую влажность грунта (%)

(2.7)

где Т – период между процессами увлажнения и уплотнения грунта (0,5 суток);

₁ ₂ – коэффициенты, учитывающие влияние разновидности грунта, температуры воздуха и скорости ветра, принимаются по графикам (рис. 2.1).

2.10 При влажности W_і в пределах W₁ и W₂ грунт допускается использовать для сооружения земляного полотна без проведения специальных мероприятий по подготовке грунта к уплотнению.

Если W_і >W₂, необходимо определить время просыхания грунта (часов)

(2.8)

где ₁ ₂ – коэффициенты, зависящие соответственно от температуры воздуха и скорости ветра, принимаются по графикам (рис. 2.1).

1 0,16 0,12 0,08 0,04				1
				2
				3 4

0 4 8 12 16 20 24 Т, ◦С

₂

0,16

0,12

0,08

0,04

				1
				2
				3 4

0 2 4 6 8 10 12 V, м/с

Рисунок 2.1 – Зависимость коэффициентов: ₁ – от вида грунта и температуры

воздуха; ₂ – от вида грунта и скорости ветра

1 – песок; 2 – супесь; 3 – суглинок; 4 – глина

Если W_і<W₃ или W₁, необходимо рассчитать количество воды для доувлажнения уплотняемых слоев грунта (л/м³)

(2.9)

где 1000 – объем грунта 1000 м³ был взят условно для расчета.

После уточнения сменного объема земляных работ необходимо сделать перерасчет затрат воды на этот объем.

Результаты расчетов сводим в табл. 2.2.

Таблица 2.2 - Необходимое количество воды для доувлажнения Q_в (время просыхания Т_п) сменного объема грунта

Месяцы	Среднемесячная температура воздуха С	Скорость ветра, V, м/сек	Коэффициенты		Wі 100	Wтр 100	Wо 100	W1 100	W2 100	W3 100	Qв л/м3	Тп час
			а1	а2
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13