4. ОСОБЕННОСТИ ОРГАНИЗАЦИИ И ТЕХНОЛОГИИ РАБОТ ПО СООРУЖЕНИЮ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

4.1. Организация производства работ

Земляные работы являются важной частью единого технологического комплекса работ по сооружению автомобильной дороги. Работы по сооружен ю земляного полотна должны осуществляться на основе разработанных утвержденных проектов организации строи-

субподрядными

геолог ческ х услов й строительства, согласовывая основные положения со стробАтельной организацией – генеральным подрядчиком. Соответствующ е разделы ПОС должны быть также согласованы с орган зациями, ведущими сооружение земляного по-

лотна ли выполняющ ми отдельные виды земляных работ.

ПОС разра атывается с целью установления принципиальных решений по организации строительства как дороги в целом, так и земляного полотна. Эти принципиальные решения должны быть учтены при составлении смет, своевременном проведении подготовительных работ, улучшающих строительные свойства грунтов.

Грунты повышенной влажностиДмогут быть использованы при условии достижения к моменту окончания строительства дороги требуемой прочности и устойчивости земляного полотна. Плотность грунтов в земляном полотне предъявленной к сдаче в эксплуатацию дороги должна соответствовать нормативным требованиям. Поэтому

–устройство сооружений для дренажа иИводоотвода;

–разработку грунтов в выемках и резервах с перемещением их в насыпь;

–сооружение насыпей, в том числе с устройством осушающих прослоек и с осушением добавками;

97

– складирование грунта в насыпных бермах, банкетах, отвалах; укрепление откосов;

– устройство противооползневых и других защитных сооруже-

ний.

Проект организации строительства определяет:

– сроки возведения земляного полотна в целом по всему объекту и по отдельным участкам;

– рац ональное распределение земляных масс с указанием источников получен я грунтов и мест его отсыпки в земляное полотно;

– выделен е участков сосредоточенных и линейных работ (осо-

ей на первой стадии при неполномДуплотнении земляного полотна или его основания с учётом выполнения впоследствии послеосадочного ремонта.

При уплотнении способом консолидации длительность технологического перерыва до сооружения постоянного покрытия определяется в проекте индивидуальным расчётом. При соответствующем тех-

нико-экономическом обосновании проектом может быть предусмот-

рено стадийное строительство дорог III и IV категорий с эксплуатаци- И

Проект производства работ (ППР) разрабатывает строительная организация. Для наиболее сложных участков сосредоточенных работ

с использованием переувлажнённых грунтов возможна разработка отдельных ППР.

ППР уточняет и детализирует решения, принятые в ПОС. Положения утвержденного ПОС можно изменять только в том случае, если это ведет к снижению стоимости работ, сокращению сроков строительства, повышению производительности труда и улучшению качества земляного полотна. Изменения необходимо согласовать с про-

98

ектной организацией, разработавшей ПОС, и организацией, его утвердившей.

При выборе мест получения грунтов для земляного полотна и определении способов производства земляных работ следует учитывать влажность грунта в предусмотренный ПОС сезонный период земляных работ. Прогноз расчётной влажности выполняют с учётом количества осадков, условий влагонакопления, глубины промерзания, расчётного уровня грунтовых вод, средней температуры воздуха. Расчётный уровень грунтовых вод и количество осадков принимают с повторяемостью од н раз в десять лет.

–разработке детальныхАкалендарных планов использования машин и механизмов; Д

–привязке типовых технологических карт и разработке новых на сложные виды работ и на работы, выполняемые по новым методам или новыми машинами;

–составлению схем операционного контроля качества;

–разработке мероприятий по защите средыИ, охране труда.правлен на обеспечение в соответствии с требованиями СПструктуры парка маш н и механизмов, имеющегося в строительной

34.13330.2012 и СП 78.13330.2012 качества, долговечности и эксплуатационной надежности дорожной конструкции в целом.

Грунты повышенной влажности разрешается использовать для сооружения земляного полотна только после проведения определённых мероприятий:

99

– осушения грунтов в источниках их получения;

– осушения, укрепления или армирования таких грунтов в теле земляного полотна или его части;

– снижения капитальности дорожной одежды;

– использования двухстадийного метода строительства дорож-

С– пер ода стро тельства;

ной одежды.

Мероприятия по обеспечению стабильности грунта повышенной

влажности следует назначать с учётом конкретных условий:

– т па (подт па) грунта;

– коэфф ц ента увлажнения грунта;

– возможности естественного подсушивания;

– нал ч я нео ходимой уплотняющей техники, а также армирующ х матер алов, осушающих и укрепляющих добавок.

Использован е конструкциях земляного полотна глинистых

А но-транспортных машин (рис. 4.1)Ди возможности достижения норм

плотности уплотняющей техникой [35]. И

Рис. 4.1. Снижение производительности бульдозера (L – дальность перемещения грунта) и скрепера при работе с грунтами, имеющими повышенную влажность:

1 – лёгкая супесь; 2 – суглинок лёгкий; 3 – суглинок тяжёлый

100

Значения понижающих коэффициентов, имеющиеся в литературе, устарели, поэтому они должны определяться для конкретных условий строительства и конкретных машин опытным путём с составлением соответствующих документов.

Учитывая приведённые данные, при использовании грунтов повышенной влажности следует усилить механовооруженность подразделений землеройной, транспортной и уплотняющей техникой.

Выбор назначение комплектов машин для выполнения основных земляных работ необходимо осуществлять на основе оптимизации плана перемещен я грунта повышенной влажности или переув-

температуре воздуха ниже – 5 оС использование тяжёлых глинистых грунтов повышенной влажности для отсыпки земляного полотна запрещается.

4.2. Производство подготовительныхДработ

Своевременное, грамотное и качественное выполнение комплекса подготовительных работ во многом определяет качество и

–заключение договоров с субподряднымиИи снабженческими организациями;

–изучение технической документации, детализация проекта производства работ, разработка технологических карт и подготовка инженерно-технического персонала;

101

– подготовка грунтовых карьеров с уточнением грунтовогидрологических условий непосредственно перед производством работ;

– устройство временных подъездных и объездных дорог;

– подготовка лабораторного оборудования и персонала для опе- Сративного контроля влажности и плотности грунтов;

– подготовка техники с повышенной проходимостью с учётом возможного сн жен я её производительности;

– заготовка геос нтетических материалов или специальных ма- роститериалов (в случае необходимости их внесения в грунт).

К внутр площадочным относят работы по подготовке территории непосредственно в пределах полосы отвода для сооружения земляного полотна.

тробАтельству временных подъездных дорог не всегда уделя-

ется должное вн ман е, хотя очевидно, что повышение средней скодв жен я автосамосвалов с 15 до 25 км/ч примерно на треть сокращает потре ность в автотранспорте. Кроме того, эксплуатация автосамосвалов в условиях ездорожья в два-три раза повышает расход горюче-смазочных материалов, вероятность отказов и дорого-

стоящих ремонтов.

Устройство и постоянное содержание временных землевозных дорог за пределами полосы постоянного отвода является обязательным [9]. Проезд строительного транспортаДвне полосы отвода, не по временным дорогам или специально выделенным маршрутам общей сети дорог не допускается.

Временные землевозные дороги устраивают двухполосными. Однополосные дороги допускаются только при одностороннем движении. Ширина проезжей части дорог для Иавтомобилей-самосвалов грузоподъёмностью до 12 т должна быть при двустороннем движении 7 м, при одностороннем – 3,5 м. При грузоподъёмности автомобилейсамосвалов более 12 т, а также при использовании специальных землевозных машин ширина проезжей части определяется расчётом.

Ширина обочин должна быть не менее 1 м, а в стесненных условиях, на выездах и объездах – не менее 0,5 м с каждой стороны. На косогорах и откосах ширина обочин составляет с нагорной стороны 0,5 м, с подгорной – 1 м.

Проектирование плана и продольного профиля временных землевозных дорог следует осуществлять в соответствии с требованиями СП 34.13330.2012 применительно к V технической категории. В стес-

102

ненных условиях допускается уменьшать радиусы горизонтальных кривых для двухосных автомобилей до 15 м и трехосных – до 20 м с уширением проезжей части на 2,5 м.

Продольный уклон землевозных дорог не должен превышать

80 ‰, в исключительных случаях – 100 ‰. При кольцевом движении Сдля порожнего направления продольные уклоны могут быть повышены до 120 ‰, в исключительных случаях – до 150 ‰. При затяжных уклонах вел ч ной более 80 ‰ через каждые 600 м следует устраи-

вать вставки дл ной по 50 м с уклоном не более 30 ‰.

На временных землевозных дорогах в условиях эксплуатации при влажности грунтов, близкой к оптимальной, устраивают грунтовое покрыт е с проф лированием и уплотнением. Песчаные недоувлажненные грунты целесоо разно улучшать добавками глинистых, а глинистые с повышенной влажностью – добавками песчаных или обломочных грунтов.

ляет улучшить условия движения транспортных и уплотняющих

Защитные (разделительные) прослойки рекомендуется применять также в тех случаях, когда нижняя часть насыпи возводится из торфа или глинистого грунта повышенной влажности. При этом разделительные прослойки размещают на границе контакта грунтов различного состава, что обеспечивает повышение несущей способности земляного полотна.

103

При устройстве временных автомобильных дорог, подъездов, обеспечении проезда на период строительства в сложных грунтовогидрологических условиях используются конструкции, представлен-

ные на рис. 4.2 [32] и 4.3.

Си

бАРис. 4.2. Конструкции временных дорог на слабых грунтах с геотекстильной прослойкой: 1 – насыпь; 2 – геотекстиль; 3 – сла ый грунт; 4 – нижняя часть насыпи из

–насыпь (см. рис. 4.2, а, в,Дг и 4.3) устраивают на болотах I, II типов глубиной до 4 м, сложенных плотным торфом; на минеральных грунтах повышенной влажности, если толщинаИпо условию проезда превышает осадку насыпи за период эксплуатации не менее чем на 0,2 м (на подтопляемых участках – не менее высоты до уровня поверхностных вод);

–насыпь (см. рис. 4.2, б и 4.3) сооружают на глубоких болотах I

иII типов, сложенных торфами малой и средней влажности, когда условие превышения толщины насыпи над осадкой за период эксплуатации не соблюдается. Нижняя часть насыпи может быть отсыпана из местного торфа с его уплотнением;

–насыпь (см. рис. 4.2, д) устраивают на болотах II, III типов, заполненных сильносжимаемым слаборазложившимся торфом, а также на болотах сплавинного типа.

104

Технологический процесс устройства прослоек из геосинтетики в основании или толще насыпей включает следующие операции

(рис. 4.4):

– выравнивание поверхности, раскатку рулонов с закреплением полотен материала, стыковку полотен;

С– засыпку грунтом с уплотнением. и

Рис. 4.4. ОбщаябАтехнологическая схема устройства прослоек из ГМ: а – продольная укладка ГМ; б – поперечнаяДукладка; 1 – 9 – рулоны (полотна) ГМ; 10 – установка для соединения ГМ; 11 – бульдозер; 12 – автомобиль-самосвал

Подготовка грунта подстилающего ГМ состоит в профилировании его поверхности и уплотнении. Коэффициент уплотнения грунта должен соответствовать нормативным требованиям, поверхность не должна иметь колей, ям и других неровностейИглубиной более 5 см.

При устройстве прослойки из ГМ в основании насыпи, сложенном слабыми грунтами, подготовка может не выполняться, если отсутствует опасность повреждения ГМ. При наличии глубокой колеи или ям их засыпают грунтом и планируют автогрейдером или бульдозером. Кустарник, деревья вырубают и спиливают в одном уровне с поверхностью. В этом случае корчёвка пней может не проводиться. Если в момент производства работ на участке имеются поверхностные воды, то отсыпают выравнивающий песчаный слой.

В удобном месте, близко к объекту проведения работ, должны быть устроены рабочая площадка и площадка складирования, на которых хранят и готовят ГМ к укладке. Рулоны ГМ транспортируют к

106

месту производства работ непосредственно перед укладкой и распределяют по длине участка работ через расстояние, соответствующее длине полотна в рулоне.

Укладку полотен выполняют в продольном или поперечном направлении относительно оси насыпи. Продольная укладка более удобна технологически, но не обеспечивает равнопрочности полотен по ширине насыпи, что является обязательным при устройстве армирующ х прослоек на слабом основании.

При укладке полотен для создания защитных прослоек вдоль земляного полотна (см. рис. 4.4, а) выполняют раскатку рулонов

Рис. 4.5. Способы укладки ГМ (а, б) иДотсыпка материала (в): 1 и 2 – рулон и полотно ГМ; 3 – перекрытие полотен; 4 – анкеры; 5 – соединение (сшивание) поло-

тен по краю И

При дальнейшей раскатке производят периодическое разравнивание полотна с небольшим продольным его натяжением и креплением к грунту анкерами (или другим способом) через 10 – 15 м (через 1,5 – 2,0 м при устройстве прослойки из ГМ на слабом основании). Крепление выполняют во избежание смещения полотна при действии ветровой нагрузки, при укладке вышележащего слоя, а также для сохранения небольшого предварительного натяжения ГМ. Полотна укладывают с перекрытием не менее 0,3 м и при необходимости дополнительно соединяют. При устройстве прослойки из ГМ в основании насыпи, сложенном слабыми грунтами, величину перекрытия назначают не менее 0,5 м.

107

При укладке полотен для создания защитно-армирующих прослоек (в поперечном направлении – см. рис. 4.5, б) величина перекрытия при отсутствии соединения должна быть не менее 0,5 м. Полотна крепят к грунту анкерами, устанавливаемыми на ширине перекрытия через 1,5 – 2,0 м.

Соединение полотен позволяет снизить величину их перекрытия. Предпочтительным видом соединения полотен является их сшивание с пр менен ем портативных швейных машинок.

При про зводстве работ в сложных грунтово-гидрологических

разно соед нен е полотен частично или полностью производить за участка строительства (на производственной базе строительной органработзац , предприятия-изготовителя). В этом случае вы-

пределамиусловиях (напр мер, при наличии грунтов повышенной влажности) для облегчен я выполнения работ, улучшения их качества целесооб-

полняют укладку полотен увеличенной ширины. Раскатывают одно полотно поверх другого с соединением по краю и последующим свертыван ем в рулон, транспортировкой и раскладкой полученного бло-

–скорость раскатыванияАрулонов при их ширине 1,5 – 2,0 м со-

ставляет 1500 – 2000 м2/ч;

–потери времени на выравниваниеДи анкеровку полотен составляют в среднем 0,18 – 0,20 ч на одно полотно при его длине 80 – 100 м.

В зависимости от условий выполнения работ, ширины полотна

ГМ в рулоне производительность колеблется от 1000 (грунты повы-

шенной влажности, ширина полотна 2,0 м) до 10 тыс. м2/смену (ширина полотна 4,5 м, продольная укладка). И

Перед отсыпкой грунта проверяют качество уложенной прослойки путем визуального осмотра и фиксации сплошности, величины перекрытия, качества стыковки полотен. Также визуально оценивают качество самого ГМ. По результатам осмотра составляют акт на скрытые работы, где приводят результаты осмотра, данные о поставщике и характеристики ГМ, указанные в паспорте на партию или на

этикетках рулонов, а также данные, полученные при приемке ГМ (прежде всего масса 1 м2 и толщина). В случае несоответствия фактическим данным, приведённым в паспорте, на этикетке, или общим

требованиям, производство работ следует приостановить и провести контрольные испытания образцов ГМ.ка полотен на месте производства (рис. 4.5, б).

108

Отсыпку на ГМ вышележащего слоя необходимо вести с таким расчётом, чтобы ГМ находился под действием дневного света не более 5 ч. Для ГМ на основе полиамидного или полипропиленового сырья, не стабилизированного к действию света, этот период ограничивается 3 ч.

Отсыпку материала на ГМ ведут по способу «от себя» без заезда занятых на строительстве машин на открытое полотно. Толщина отсыпаемого слоя в плотном теле должна быть не менее 15 см, а при

ошибок при изыскании, но и из-за значительного изменения уровня грунтовых вод в течение года. Иногда с момента изысканий до начала строительства проходит много времени. Гидрологические условия в районе расположения карьера вполне могут существенно измениться

(рис. 4.6).

109

h, м

Данные контрольных испытаний сравниваются с материалами инженерно-геологических изысканий, которые проводились на этапе изысканий для проектирования и разработки рабочей документации. В этих материалах должна содержаться исчерпывающая информация, позволяющая принимать обоснованные и квалифицированные орга-

Обычно отбор контрольныхДпроб грунтов выполняется посредством бурения массива на полную глубину разработки. Применение специальных георадаров для анализа степени неоднородности грунтов в карьере не только облегчает сбор данныхИ, но и позволяет получить более подробную и обширную информацию. Однако полностью отказаться от контрольного бурения нельзя, так как только непосред-

низационные и конструктивно-технологические решения.

ственные испытания грунтов дают возможность надёжной дешифровки данных высокочастотного зондирования.

При испытаниях устанавливают состав и состояние грунта, характер их изменения по глубине, значения влажности и консистенции грунтов по глубине, их оптимальную влажность и максимальную стандартную плотность, склонность к набуханию и усадке. Определяют прочностные показатели, характеризующие сопротивляемость сдвигу грунта с искусственной структурой в расчётном диапазоне влажности. Желательно, чтобы диапазон влажностей при испытаниях

110

включал значения от Wopt до Wmax (т.е. обеспечивающие коэффициент уплотнения не менее 0,9). При этом все значения влажности увязывают с достижимой величиной плотности грунтов.

Обязательно оценивают характер и уровень залегания подземных вод. Если карьер будет разрабатываться длительное время, а бурение производят в сухой период года, необходимо выполнить прогноз возможного повышения естественной влажности грунтов, залегающих на разных гор зонтах массива, слагающего этот карьер (выемку, резерв) вследств е изменения условий увлажнения в расчётные

Спериоды (осенн й, весенний) года. С этой целью выполняют анализ гидрометеоролог ческ х данных.

дляЕслисооружен я насыпей, то при изучении массива выделяют зоны

Для грунтов, которые предполагается использовать в пределах

рабочего слоя земляного полотна, необходимо произвести испытания на морозное пучен е в условиях закрытой или открытой системы.

При определениибАхарактеристик грунта для земляного полотна необходимо учитывать капитальность возводимого сооружения, уро-

грунты з разра атываемой выемки будут использоваться

грунтов разного состава и состояния (например, с допустимой влажностью, повышенной, переувлажнённые), определяют границы и уровни их залегания, источники увлажнения и обусловливающие их факторы.

возможному снижению дополнительногоДувлажнения грунта атмосферными осадками, поверхностными или грунтовыми водами. Не допускается выполнять работы, затрудняющие сток воды и её испарение (рыхление, подготовка забоев, устройство котлованов и бессточных заглублений).

вень воздействия внешних факторов, в качестве какого конструктивного элемента предполагается использовать данный грунт и возможно ли это реализовать в конкретных условиях строительства.

При земляных работах в грунтах повышенной влажности особое

значение приобретают меры по предупреждению или максимально И

При разработке грунтовых карьеров в дорожном строительстве довольно редко применяют различные системы защиты горных выработок от подземных и поверхностных вод, предусмотренные СП 103.133330.2011 [33]. А между тем применение мероприятий, рекомендуемых этим нормативным документом, снимает многие вопросы и проблемы при разработке грунтовых карьеров.

111

В проектах защиты открытых выработок следует предусматри-

вать:

– внешние сооружения и мероприятия для регулирования поверхностного стока на территории, прилегающей к карьеру (разрезу);

стема водоотвода поверхностных вод с территории производства работводосборныевключает в се :

– водоотводные нагорные канавы для перехвата поверхностно-

го стока верховой стороны;

– заблаговременную планировку рабочей площадки с образова-

– защитные валы, призмы и анкеты, преграждающие поверхностный сток с верховой стороны.

др.) в проекте следует предусматриватьДконтурные кольцевые или неполнокольцевые и линейные внешние водопонизительные системы или противофильтрационные завесы.

Указанные мероприятия должны быть выполнены до начала

снятия растительного грунта с поверхности карьера.

При необходимости, из условий обеспечения устойчивости бортов выработок или по производственным условиям, сокращения при-

тока подземных вод в карьер (разрезную или выездную траншею и И

Заблаговременное устройство сравнительно простой системы водопонижения и водоотлива в виде системы траншей с продольными

уклонами, с организованным водосбором в зумпф и откачкой воды в низовую сторону за пределы карьера специальными насосами позволит осушить грунт и увеличить толщину слоя с допустимой влажностью.

Расчёт требуемой глубины и расстояния между траншеями может осуществляться с использованием [18, 33] или по методике, изложенной в работе [12].

112

Траншею считают гидродинамически совершенной, если её дно доходит до водоупора. Напротив, траншея гидродинамически несовершенна, если вскрывает водоносный пласт не на всю мощность (рис. 4.7), что встречается гораздо чаще.

2Li(1 )

где Кф – коэффициент фильтрации пласта, м/сут; Li – расчётная длина области питания траншеи, м, которая примерно в два раза меньше истинной зоны влияния на уровень УГВ – Lвл; he – напор грунтовых вод

где χ – смоченный периметр траншеи, м; m – расстояние от водоупора до низа траншеи, м.

Длину расчётной и истинную длину зоны влияния находим по формуле

где а – коэффициент уровнепроводности, м2/сут; t – время, сут;

μ – коэффициент гравитационной водоотдачи, равный разности между полной и максимальной молекулярной влагоёмкостью грунта

(табл. 4.2, 4.3 [18]).

113

Таблица 4.2

Ориентировочные значения коэффициента гравитационной водоотдачи

где х – горизонтальная составляющая в интервале В/2 ≤ x ≤ B/2+S, м. Вторая зона кривой депрессии находится в интервале B/2+S ≤ x ≤ х1/5. Величина х1/5 = В/2 + Lвл /5. Ординаты кривой депрессии на

этом участке можно найти приближённо с помощью параболы Дюпюи в виде

114

В третьей зоне кривой депрессии при х1/5 ≤ x ≤ B/2+Lвл ординаты кривой равны

то можно ускорить процесс осушения массива грунта естественного сложения, расположенного между траншеями.

Ускорение процесса объясняется увеличением коэффициента водоотдачи [см. формулу (4.3)], так как из сжимаемого грунта вода вытекает не только под действием силы тяжести, но и за счёт выдавливания из пор при сжатии грунта. Коэффициент упруго-пласти- ческой водоотдачи грунта μуп при фильтрационной консолидации по

В.А. Флорину можно записать в виде

115

116

Таблица 4.5

Допустимые (неразмывающие) средние скорости течения воды в песчаных грунтах

Пр мечан я: 1. В каждой графе нижние пределы скоростей соответствуют нижним пределам размеров частиц грунта, а верхние – верхним. 2. Табличные значения скоростей не нтерполировать. При промежуточных размерах частиц грунта и глубинах водотока значения скоростей течения принимаются по бли-

Примечание. При проектировании поверхностных водоотводов в подверженных выветриванию плотных и очень плотных грунтах допустимые скорости ограничивают теми же значениями, что и для грунтов средней плотности (при плотности сухого грунта 1,2 – 1,66 т/м3).

Вода из траншеи поступает в приямок – зумпф, откуда откачивается передвижными или переносными насосными установками.

117