Вопрос 54.(58) Уплотнение грунта в земляном полотне, контроль качества уплотнения. Способы разработки выемок и выбор землеройных машин.

4.1. Уплотнение грунта, из которого сооружается земляное полотно, является важным технологическим процессом, в результате которого достигается расчетная прочность, устойчивость и стабильность дорожной конструкции.

4.2. Плотность грунта оценивается коэффициентом уплотнения Ку, который представляет собой отношение фактической плотности грунта к максимальной стандартной плотности данного грунта (ГОСТ 22733-77. Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности).

4.3. Отсыпка грунта в насыпь производится, как правило, от краев к середине слоями на всю ширину земляного полотна, включая откосные части. В целях уплотнения грунта в краевых частях, прилегающих к откосу, ширина отсыпки может быть больше проектного очертания насыпи на 0,3-0,5 м с каждой стороны. Непосредственно перед началом работ по укреплению откосов излишний грунт снимают при планировке откосов и перемещают для досыпки обочин, устройства съездов, рекультивации дорожной полосы.

Каждый слой разравнивают с учетом продольного уклона поверхности насыпи. В поперечном сечении поверхность слоя планируется под односкатный или двускатный профиль с уклоном к бровке 20-40‰. Поверхность каждого слоя должна быть выровнена так, чтобы после уплотнения на ней не было углублений или возвышений более 50 мм и чтобы по время дождя не образовывались лужи. Ровность поверхности слоев проверяют визирками или нивелированием.

4.5. Для уплотнения связных грунтов возможно применять катки на пневматических нишах, кулачковые и решетчатые прицепные катки; для уплотнения несвязных грунтов следует использовать вибрационные и виброударные машины, катки на пневматических шинах. Уплотнение рыхлых, особенно глинистых, грунтов следует производить двумя видами машин: предварительное уплотнение (прикатка) массой 6-12 т и окончательное уплотнение - массой более 25 т.

4.6. Наибольшая плотность грунта может быть достигнута при применении машин, обеспечивающих максимальное, допустимое по условиям прочности данного грунта, контактное давление на поверхности. Контактные давления на протяжении всего процесса уплотнения должны быть близки к пределу прочности грунта. При превышении предела прочности могут возникнуть явления местного разупрочнения (волнообразование перед колесами катков, выдавливание грунта в стороны при трамбовании). При недостаточных контактных давлениях высокая плотность также не может быть достигнута ни уменьшением толщины слоя, ни увеличением числа повторно прилагаемых нагрузок.

4.8. При влажности менее допустимой несвязные и малосвязные грунты рекомендуется увлажнять в отсыпанном слое незадолго перед уплотнением.

Связные грунты, в которых перераспределение влаги идет медленнее, лучше увлажнять на месте разработки (в карьере, выемке, резерве) после разрыхления. Для увлажнения грунта можно применять поливо-моечные машины, разливая воду в несколько приемов. При поливке на месте верхний увлажненный слой до уплотнения следует перемешать вспахиванием или глубоким боронованием. В районах с систематическим дефицитом влаги и проекте должны быть предусмотрены мероприятия по влагонакоплению (снегозадержание, водосборы) и получению воды для полива (устройство скважин, подготовка водоемов, установка насосов и т.п.) в местах выполнения земляных работ.

4.9. При интенсивных кратковременных дождях, приводящих к переувлажнению грунта, отсыпку и уплотнение связных грунтов следует прекращать до их просыхания. В этом случае принимают меры к ускорению просушивания грунта (рыхление, перевалка грейдерами, бульдозерами и т.п.). Допускается удалять верхний переувлажненный после дождя слой грунта и отвал с последующим его использованием в других местах.

Перед перерывом в работе поверхность и откосы насыпи должны быть уплотнены и спланированы так, чтобы не допускать переувлажнение грунта от застоя воды на поверхности незаконченной насыпи. При переувлажнении в отдельных местах грунт должен быть просушен до возобновления работ или заменен грунтом оптимальной влажности.

4.10. При уширении земляного полотна существующих автомобильных дорог путем примыкания вновь возводимой насыпи к старой необходимо предварительно засыпать старые кюветы и послойно уплотнить свежеотсыпанный грунт во избежание просадок проезжей части из-за неравномерности земляного полотна. Степень уплотнения обратной засыпки старых кюветов и других выработок должна быть аналогичной степени уплотнения уширяемой насыпи на данном уровне от поверхности.

4.11. Для определения оптимальной толщины уплотняемого слоя и установления числа проходов (ударов) уплотняющих машин по одному следу, необходимого для достижения требуемой плотности, перед началом работ по устройству насыпи следует производить пробную укатку грунтов в соответствии с приложением 15.

4.12. Результаты пробной укатки включаются в технологические карты на сооружение земляного полотна и являются обязательными требованиями. Применение пробной укатки позволяет заменить, пооперационный контроль путем инструментальных измерений плотности и влажности технологическим контролем, в который входят определение соответствия показателей состава и состояния грунтов и контроль за соблюдением толщины слоя, числом проходов и равномерностью распределения проходов.

Контроль качества работ по уплотнению грунта

За качеством работ по укладке и уплотнению грунта следует вести систематические контрольные наблюдения, организуемые силами строительной организации, представителями технического надзора заказчика и лицами, инспектирующими строительство.

Непосредственное осуществление контроля за плотностью и влажностью грунта, уложенного в насыпь или траншею, возлагается на полевую грунтовую лабораторию.

На полевую грунтовую лабораторию также возлагаются: а) проверка качества грунтов в выемках, карьерах и резервах с целью установления возможности их использования для отсыпки насыпей; б) проведение пробного уплотнения грунта с целью уточнения требуемого количества ударов (проходок) грунтоуплотняющих машин по одному и тому же следу, а также толщины отсыпаемого слоя; в) участие в освидетельствовании скрытых работ и их приемке.

При контроле укладки грунта проверяют: – качество выполненных работ по подготовке основания; – соответствие состава грунта принятому в проекте; – наличие в отсыпанном слое растительных и гумусированных грунтов, торфа, древесины, корней и сильно минерализованных переувлажненных и засоренных строительным мусором грунтов; – толщину отсыпаемого слоя; – соответствие толщины слоя отсыпаемого грунта принятому способу уплотнения; – количество проходок или ударов уплотняющих механизмов по уложенному слою; – соответствие типа и массы грунтоуплотняющего оборудования установленной норме; – подготовку поверхности ранее уплотненного слоя для отсыпки на него последующего слоя.

В процессе подготовки оснований проверяют тщательность очистки поверхности основания от растительного слоя, удаление линз и прослоек сильно засоленных грунтов или илистых отложений и т. д.

Величину отсыпаемого слоя проверяют с помощью мелких шурфов, замеряя его толщину или погружая металлический стержень (щуп) в свежеотсыпанный слой до уплотненной поверхности предыдущего слоя.

В зимнее время года дополнительно проверяют выполнение условий относительно количества мерзлого грунта, допускаемого при возведении насыпи или при засыпке траншей.

Для насыпей с нормируемой плотностью грунта основным критерием качества выполняемых работ является соответствие фактической плотности уложенного грунта требуемой.

Сводку результатов лабораторных определений плотности и влажности грунта составляют за каждую смену. Кроме того, в сводке отмечают замеченные во время отбора проб и проверки уплотнения грунта недостатки, касающиеся состава и влажности грунта, порядка его отсыпки и уплотнения.

Разработка грунта ведется тремя основными способами: резанием землеройными машинами, размывом водой средствами гидромеханизации и взрывами.

Способ разработки грунта  выбирают в процессе проектирования, когда определяют состав и объемы работ, технологическую последовательность и способы выполнения отдельных процессов, типы применяемых машин и т.д. В ходе дальнейшего анализа и сравнения предварительные варианты уточняют, проверяют, при необходимости заменяют новыми и в результате принимают окончательное проектное решение.

При земляных работах большое значение имеет строительная спецтехника. Если условия позволяют оставить разработанный грунт на верхней бровке выемки, то перемещение его ограничивается возможностями экскаватора. В случае если грунт вывозится с территории строительства, его транспортировку осуществляют самосвалы, предоставляемые в аренду. Правильно выбранное сочетание способа разработки и транспортирования грунта в значительной степени определяет эффективность производства земляных работ на каждом отдельном объекте.

В промышленном и гражданском строительстве применяют экскаваторы с ковшом вместимостью от 0,15 до 4 м3. При выполнении больших объемов земляных работ на гидротехническом строительстве применяются более мощные экскаваторы с вместимостью ковша до 16 м3 и более.

Экскаваторы на колесном ходу рекомендуется применять при работах на грунтах с высокой несущей способностью при рассредоточенных объемах работ, при работах в городских условиях с частыми перебазировками; экскаваторы на гусеничном ходу применяют при сосредоточенных объемах работ при редких перебазировках, при работах на слабых грунтах и разработке скальных пород; навесные экскаваторы на пневмоколесных тракторах — при рассредоточенных объемах работ и при работе в условиях бездорожья.

Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами ведется проходками. Число проходок, забоев и их параметры предусматриваются в проектах и технологических картах производства земляных работ для каждого конкретного объекта в соответствии с параметрами земляных сооружений (по рабочим чертежам) с оптимальными рабочими размерами оборудования экскаваторов.