4.2. Производство работ по уплотнению насыпных земляных сооружений

Технология возведения железнодорожных насыпей должна обеспечивать прочность и устойчивость насыпей, а также необходимые их размеры, должна исключать неравномерные осадки и деформации основной площадки земляного полотна.

Как правило, насыпи отсыпаются послойно в такой последовательности: разбивка насыпи на уровне отсыпаемого слоя (через 10–20 м колышками отмечаются точки оси и бровок), выгрузка грунта, его разравнивание, уплотнение.

Как видно из предыдущего, наибольшая плотность достигается при уплотнении грунтов оптимальной влажности, поэтому грунты незначительной влажности перед уплотнением необходимо увлажнять.

Рекомендуемая влажность для грунтов в процентах составляет: глин – 23…28; тяжелых суглинков – 22…23; легких суглинков и супесей – 15…17; чернозема – 25…35; лёссов – 19…21.

Искусственное уплотнение грунта повышает модуль деформации и сопротивление грунта сдвигу, благодаря чему повышается устойчивость откосов и насыпей. Уплотненный грунт становится более водонепроницаемым и водоустойчивым.

Послойное уплотнение грунта в насыпных сооружениях и обратных засыпках котлованов и траншей осуществляется укаткой – с помощью самоходных, полуприцепных и прицепных катков, транспортных средств (автомобилей и прицепов-землевозов), а также землеройно-транспортных машин (бульдозеров и скреперов); трамбованием – специальными трамбующими машинами, навесными трамбующими плитами, а также пневматическими и электрическими трамбовками (для стесненных условий); виброванием – подвесными, прицепными и самоходными вибраторами; комбинированным способом – виброкатками-агрегатами.

Основные параметры, характеризующие процесс уплотнения, зависят от свойств грунтов, способов уплотнения и типов применяемых грунтоуплотняющих машин и оборудования.

Трамбующие машины и оборудование служат для уплотнения связных и глинистых грунтов, отсыпаемых слоями толщиной 1…1,5 м. Несвязные песчаные грунты, как правило, не трамбуют, так как вблизи от места удара грунт разуплотняется.

В строительстве используют трамбующие плиты на экскаваторах и трамбующие машины непрерывного действия.

Трамбующие плиты, навешиваемые на канат экскаватора-драглайна, применяют для уплотнения грунтов в местах с узким фронтом работ, недоступных для уплотняющих машин других типов.

Свободно падающую плиту массой 0,8…1,5 т из чугуна или железобетона круглой или квадратной формы в плане прикрепляют на трех-четырех цепях или канатных стропах к концу подъемного каната драглайна. Вспомогательный канат с легким оттяжным грузом служит для исключения вращения плиты и закручивания основного подъемного каната. При ручном управлении подъемами-сбросами плиты и поворотами стрелы в плане частота ударов не превышает 3…5 мин ^–1, что обуславливает невысокую производительность трамбующих плит на экскаваторах и ограниченное их применение.

Трамбующие машины непрерывного действия выпускаются в двух модификациях: ДУ-12Б и ДУ-12В – для агрегатирования с гусеничными тракторами Т-100М и Т-130.

Рабочим органом машины служат две плиты, подвешенные рядом на подъемных канатах сзади трактора. Плиты поочередно поднимаются канатами и свободно падают на поверхность грунта, осуществляя его трамбование на полосе, равной по ширине захвату обеих плит.

Во время работы трактор движется с замедленной ходоуменьшителем скоростью, которая выбирается соответственно необходимому числу ударов плит по одному месту. При транспортных передвижениях машины плиты поднимаются в верхнее положение, где удерживаются крюками. При работе крюки переводят в нерабочее положение с помощью механизма, управляемого из кабины водителя.

Глубина уплотняющего воздействия, определяющая толщину отсыпаемого слоя, зависит от массы катка, типа его рабочего органа и числа проходов по одному следу.

Область применения катков по разновидностям грунтов определяется типом рабочего органа. По типу рабочего органа катки статистического действия разделяют на катки с гладкими кулачковыми, ребристыми, решетчатыми и пневмоколесными вальцами. По способу приведения в движение катки бывают прицепные и самоходные.

Гладкие вальцы применимы для укладки связных и несвязных грунтов, так как поверхность уплотняемого слоя при этом почти не разрыхляется или разрыхляется на глубину 3 см (для несвязных грунтов).

Ребристыми и кулачковыми вальцами укатывают связные грунты, при этом верхняя часть слоя грунта разрыхляется на глубину, равную 1,3…1,2 высоты ребра грунта или кулачка, в зависимости от разновидности и состояния грунта. Эти катки неприменимы для несвязных грунтов из-за большой глубины разрыхления поверхности слоя грунта.

Решетчатыми вальцами укатывают комковые связные грунты, поскольку валец разрыхляет комки и одновременно уплотняет слой рыхлого грунта.

Пневмоколесные катки применяют для укатки любых грунтов, при этом чем мельче рисунок протекторов шин, тем меньше разрыхляется слой грунта с поверхности.

Для отделки поверхности насыпи, укатанной ребристыми, кулачковыми и решетчатыми катками, производят прокатку одним-двумя проходами катков с гладкими вальцами, а для укатки – в сцепах по 2…5 штук. Сцепка осуществляется дополнительными съемными приспособлениями, монтируемыми на рамах и дышлах.

Пневмоколесные прицепные катки выпускают двух типов: с жестким креплением колесных осей к раме и общим балластным кузовом, а также с балансирным креплением колесных осей к тяговой раме и с секционными ящиками.

У катков с балансирными колесами постоянно обеспечивается контакт всех колес с неровной поверхностью укатки и на грунт все колеса передают заданную нагрузку, обусловленную балластом. Катки с жестким креплением колес этими качествами не обладают, так как при проходе неровностей укатки у отдельных колес может нарушаться контакт с укатываемой поверхностью.

Вибрационные катки предназначены для уплотнения несвязных отсыпанных грунтов и выпускаются преимущественно в прицепном исполнении с гладкими вальцами.

Рабочим органом виброкатка является гладкий валец, внутри которого смонтирован вал с дебалансами – возбудителями вибраций.

Валец размещается внутри прямоугольной рамы, оснащенной дышлом со сцепным устройством.

При проектировании производства работ по уплотнению грунта способ уплотнения выбирается в зависимости от вида грунта, установленного коэффициента уплотнения и возможной длины карты укатки.

При проектировании земляного полотна новых линий, а также насыпей под вторые пути величину коэффициента К назначают в зависимости от категории железнодорожной линии, рельефа местности, климатических и гидрогеологических условий (табл. 4.2).

Т а б л и ц а 4.2

Характеристики линии	Слой	Глубина слоя от подошвы балластной призмы, м	Значения К
Линии со скоростным и особогрузо-напряженным движением поездов (121–160 км/ч)	Верхний	До 0,5	1,03
		Нижележащие слои	0,98–1,00
Линии с бесстыковым путем	Нижний	> 1,0	0,95
То же, при отсыпке насыпей песками	Верхний Нижний	До 1,0 > 1,0	0,95 0,92
Линии I и II категорий	Верхний Нижний	До 1,0 > 1,0	0,95 0,90
Линии III и IV категорий	Верхний Нижний	До 0,5 > 0,5	0,95 0,90
На линиях I и II категорий на участках сильно пересеченного рельефа, а также для всех линий на подходах к большим и средним мостам (в пределах до 100 м) и на участках подтопления	На всю высоту насыпи		0,95

Назначать толщину уплотняемого слоя, число проходов грунтоуплотняющей машины можно с использованием данных табл. 4.3.

Т а б л и ц а 4.3

Тип уплотняющих машин

Наибольшая допускаемая толщина слоя в плотном теле, см

Необходимое число проходов уплотняющих машин

Глинистый грунт

Песчаный, крупно- обломочный и полускальный грунт

Глинистый грунт

Песчаный, крупно- обломочный и полускальный грунт

при заданном коэффициенте уплотнения грунта

0,90

0,95

0,98

0,90

0,95

0,98

0,90

0,95

0,98

0,90

0,95

0,98

Катки на пневмомашинах весом 25–30 т

50–55

30–35

20–25

55–60

36–40

25–30

6–8

6–8

8–10

4–6

4–6

6–8

Дизель-трам-бовочные машины (ЦНИИС-РРМЗ, МТС-2)

89–95

45–50

30–40

95–100

55–60

40–50

1

1

1

1

1

1

Трамбующая машина Д-471

85–95

45–50

30–40

95–100

55–60

40–50

1

1

1

1

1

1

Виброкаток Д-480

–

–

–

–

50–60

–

–

–

–

–

3–4

–

Примечание. Число проходов трамбующих машин принято для рабочей скорости 0,15 км/ч.