3.5. Укладка и уплотнение грунта.

Укладку и уплотнение грунтов выполняют при планировочных работах, возведении различных насыпей, обратных засыпках траншей и пазух фундаментов.

Для отсыпки насыпи не следует применять легкие супеси, жирные глины, торф, меловые и трепельные грунты и грунты с примесью органических материалов и легкорастворимых солей. Отсыпку следует вести от краев насыпи к середине для лучшего уплотнения грунта, ограниченного отсыпными краевыми участками насыпи.

Наибольшее распространение получило уплотнение грунта кат­ками статического действия: гладкими, кулачковыми, пневмошинными (рис. 3.16, 3.17). Это обусловлено простотой и надежностью оборудования, высокой производительностью и сравнительно низкой стоимостью.

На уплотняемость грунта влияют многие факторы: механиче­ский состав, связность, начальная плотность и его влажность; толщина уплотняемых слоев; способы уплотнения, параметры при­меняемых машин, число проходов механизмов по одному месту.

Необходимую плотность грунта нельзя получить однократным приложением уплотняющей нагрузки. Обычно необходимое число проходов катков по одному месту составляет 6...8.

Толщина уплотняемого слоя грунта зависит от типа применяемого катка. Для гладкого она составляет около 15см, для кулачкового – 30…35см, для катка на пневмоколесном ходу – 50…60см.

Цепные катки на пневмоходу уплотнение грунта ведут в той же последовательности, что и его отсыпку. Грунт уплотняют путем последовательных круговых проходок катка по всей площади насы­пи, причем каждая проходка должна перекрывать предыдущую на 0,2...0,3м. Закончив укатку всей площади за один раз, приступают ко второй проходке (рис. 3.18).

Рис.3.16 Прицепные катки

а – с гладким вальцом; б – с кулачковым вальцом; в – схема работы с гусеничным трактором

1- сцепное устройство; 2 - дышло; 3 - охватывающая рама; 4 - подшипник;

5 - валец; 6 - скребок; 7 - люк для балластировки; 8 - полубандаж; 9 – кулачок

Рис.3.17 Каток на пневматических шинах

1 - запасной каток; 2 - емкости с балластом;

3 - прицепное устройство; 4 - пневмокатки

Рис.3.18 Схема уплотнения грунта кат­ками:

1- трактор со сцепом из двух кулачковых кат­ков; 2 - полосы укатки; 3 – направление движения катков;

4 - направление укатки полос; 5 - рыхлый слой грунта; I - XIII – порядок движения катков

3.6. Гидромеханические методы переработки грунта.

Гидромеханический метод основан на использовании воды для переработки грунта. Применение этого метода целесообразно при больших объемах работ, необходимости устройства насыпей с ми­нимальной осадкой, при наличии достаточных ресурсов воды и электроэнергии.

Технологический процесс гидромеханизации включает разра­ботку грунта в забое и перевод его в полужидкую массу (пульпу), транспортирование и укладку (намыв) пульпы в сооружение или в отвал.

Разработку грунта в забое осуществляют двумя способами: раз­мывом струей воды (мониторный способ) и размывом засасыванием (рефулерный способ). Первый способ применяют при разработке грунта в надводных, а второй - в подводных забоях.

В надводных забоях сухой грунт размывают гидромониторным способом. Основным технологическим средством является гидро­монитор, который представляет собой стальной ствол с насадкой (50...175мм) и шарнирными сочленениями, обеспечивающими вращение ствола в вертикальной и горизонтальной плоскостях для направления водяной струи на фронт забоя (рис.3.19, а). Вода подступает к гидромонитору по трубопроводу под значительным напором (60...80м), создавая скорость движения струи по выходе из насадки 10...35 м/с. В результате ударного действия струи грунт разрушается и образуется пульпа. В зависимости от рода грунта и высоты забоя расход воды на 1м³ разрабатываемого грунта состав­ляет 3...15 м³.

Разработка грунта может производиться встречным забоем, когда гидромонитор располагается на подошве забоя и размыв ведут снизу вверх, или попутным забоем - с расположением гидромонитора над фронтом забоя и размывом грунта сверху вниз.

В первом случае (рис. 3.19,б) обеспечивается высокая произво­дительность гидромонитора за счет периодических обвалов грунта, нависающего над зоной подмыва (вруба). Этот эффект достигается при применении для отбойки грунта воды под высоким напором или взрывчатых веществ (взрывание грунта). Так как гидромонитор может оказаться среди потоков пульпы, ее следует направлять в обход гидромонитора.

Рис. 3.19 Гидромониторный способ разработки грунта:

а - схема гидромонитора; 6 - встречный забой; в - попутный забой;

1 - водовод; 2 - гидроцилиндры управления; 3, 4 - шарнирное сочленение ствола с водоводом;

5 - рычаг; 6 - ствол; 7 - насадка ствола; 8 – гидромонитор; 9 - фронт забоя; 10 - канава отвода пульпы

При попутных забоях (рис.3.19 в) производительность гидро­монитора ниже, но перемешается он по сухому грунту.

Рис. 3.20. Землесосный способ разработки грунта:

1 - грунтозаборное устройство; 2 - всасывающий трубопровод; 3 - грунтовый насос;

4 - напорный пульпопровод; 5 - свайный ход; 6 - плавучий пульпопровод;

7- береговой пуль­попровод; 8 - укладка грунта

При благоприятном рельефе местности, размытой гидромони­тором, грунт по трубопроводу или лоткам самотеком направляется к месту образования насыпи. При неблагоприятном рельефе пульпа вначале поступает по канавам в зумпф или приемный колодец, а затем по напорному трубопроводу перекачивается землесосом в насыпь.

В подводных забоях грунт разрабатывают землесосным способом. При этом грунт всасывается землесосным снарядом и перека­чивается к месту укладки в виде пульпы (рис.3.20)

Грунт со дна водоема всасывается при помощи всасывающей трубы землесоса, подвешенной к специальной стреле, соединенной с мачтой и установленной на барже. При разработке плотных грунтов всасывающую трубу снабжают специальной вращающейся рыхлительной головкой или вибрационным рыхлителем. Земснаряд соединяют с магистральным пульпопроводом, проложенным по берегу, при помощи плавучего пульпопровода, смонтированного на плашкоутах, что позволяет ему передвигаться по забою вслед за движением земснаряда. Разработку начинают с заглубления всасы­вающей трубы с наконечником (или рыхлителем) на глубину сни­маемого за одну проходку слоя.

Укладка (намыв) грунта происходит в результате оседания час­тиц грунта из пульпы, когда скорость движения ее становится ниже критической величины. Возводимую насыпь разбивают в плане на карты-захватки, на которых поочередно выполняют намыв грунта и подготовительные работы к намыву следующего слоя. По контуру очередной карты бульдозером возводят земляной вал на высоту намываемого слоя пульпы и наращивают установленный ранее в пределах карты водосбросный (дренажный) колодец с выпускаемой трубой.

Существуют два способа намыва грунта: эстакадный и безэстакадный.

При эстакадном способе намыва (рис.3.21.) магистральный пульпопровод на участке намыва (на карте) размещают на эстакаде, превышающей по высоте возводимую насыпь и выдают из него пульпу поочередно на карты намыва.

При безэстакадном способе (рис.3.21) магистральный пульпопровод укладывают вдоль основания возводимой насыпи (с одной или с двух сторон в зависимости от ее размеров и местных условий рельефа). Через каждые 20…30м на трубопроводе устанавливают специальные выпускные патрубки, через которые пульпа поступает на карту намыва.

Рис.3.21. Намыв насыпи земляного полотна:

а - безэстакадным способом; б — то же, эстакадным;

1 - магистральные трубопроводы; 2 - обвалование; 3 - выпускные патрубки;

4 - горизонтальные дырчатые трубы; 5 - переносные козлы; 6 - дренажный колодец;

7 - труба для выпуска воды; 8 - инвентарная эстакада.

При намыве грунта безэстакадным способом на ровное основание выпускные патрубки размещают на специальных козлах. И после намыва каждого слоя, толщина которого составляет, как правило, около 1м, козлы перемещаются на следующий уровень, производят перемонтаж выпускных патрубков, что повышает трудоемкость работ и продолжительность намыва по сравнению с эстакадным методом.

Возведение насыпей методом намыва обеспечивает значительную плотность грунта, в связи с чем к искусственному уплотнению грунта не прибегают, а придают насыпи небольшой (1,5% при суглинистых и супесчаных и 0,75% при песчаных грунтах) запас высоты на последующую усадку.