14.3. Будівництво каналів в напіввиїмці, напівнасипу і в насипу

Канали в напіввиїмці повинні мати водоутримуючі дамби для підтримки горизонту води над поверхнею прилеглої території. Такі дамби зводяться з дотриманням певної технології виробництва робіт і технічних вимог. Дамби частіше відсипають з придатних грунтів виїмки каналу. Такими грунтами можуть бути супіски, суглинки, піски, глини і лес. Грунти укладаються в дамби пошарово з ущільненням кожного шару.

Необхідна щільність грунтів у греблях встановлюється проектом або приймається згідно з рекомендаціями:

– для суглинистих грунтів і глинистих — не менше 1,6 т/м³;

– для супіщаних і піщано-гравелистих — не менше 1,65 т/м³.

Рослинний грунт та інші непридатні грути улаштовуються в дамби. Не допускаються, ці грунти тому, що можуть викликати в них нерівномірне осідання, утворення тріщин, знизити водоутримуючу здатність.

На будівництві ділянок каналу в напіввиїмці виконуються наступні будівельні операції:

– зняття рослинного грунту з основи дамб і з траси каналу, розпушення та ущільнення основи дамб:

– розробка грунту у виїмці каналу з переміщенням його в дамби;

– пошарове розрівнювання грунту, зволоження до оптимальної вологості; пошарове ущільнення грунту;

– ліквідація виїздів з виїмки і в’їздів на насип; планування укосів каналу і дамб; планування дна каналу.

Провідною будівельною операцією є розробка грунту у виїмці каналу з переміщенням в дамби. Спосіб розробки грунту тут вибирається так само, як і для ділянок каналу, що йдуть повністю у виїмці. Як правило, глибина виїмки не перевищує 5 м.

Тому, в основному, вибір ведучої машини залежить від ширини каналу по дну. Якщо ширина каналу по дну більш 2…3 м, то перевагу потрібно віддавати скреперу, а при ширині менше 2 м — екскаваторам драглайнам.

Розробка і відсипання грунту скреперами здійснюється пошарово. Схеми робочих рухів скрепера вибирають так само, як і на ділянці каналу, що йде повністю у виїмці.

Будівництво каналів в напіввиїмці екскаваторами драглайн виконується в наступному порядку: розроблений у виїмці грунт складається рівними частинами у тимчасові відвали по обидві сторони каналу за межі дамб; за допомогою бульдозерів грунт з тимчасових відвалів переміщається в дамби і пошарово розрівнюється.

Якщо радіус вивантаження драглайна малий і не дозволяє йому переміщати грунт за межі дамб, то, будівництво виконується в наступному порядку (рис. 14.12):

– перша проходка робиться поздовжнім способом уздовж осі каналу, а грунт складається в тимчасові відвали у смузі проектної виїмки каналу;

– за допомогою бульдозерів (якщо віддаль переміщення грунту не більше 60…80 м) грунт в тимчасових відвалах розробляється і переміщується в дамби;

– при віддалі переміщення грунту до 100 м і більше, вигідніше грунт у тимчасових відвалах розробляти екскаваторами з навантаженням в автосамоскиди або тракторні візки. Сухі злежані грунти в тимчасових відвалах при такій дальності переміщення можна розробляти і переміщувати в дамби скреперами;

– друга і третя проходки виконуються поперечним способом, а грунт переміщується драглайном прямо в дамби. У дамбах грунт пошарово розрівнюється бульдозерами або грейдером, а потім ущільнюється.

Канали в напіввиїмці можна будувати і комбінованим способом у такому порядку:

– верхній ярус виїмки каналу на глибину 1…1,5 м розробляється скреперами по кільцевій схемі або схемою «вісімка», з переміщенням грунту в дамби;

– нижній ярус до проектної глибини розробляється екскаваторами драглайн поздовжнім способом з переміщенням грунту прямо в дамби або в тимчасові відвали, а потім з них — в дамби.

Канали в напіввиїмці на схилах з поперечним ухилом і ≤0,2 будують з однією дамбою з низового боку. При висоті дамб більше 0,5 м замість видалення рослинного грунту розпушують основу. При великих поперечних ухилах в основі дамб нарізають уступи з ухилом і = 0,01…0,02 у бік схилу і на цих уступах зводять дамби.

Якщо при будівництві каналів у напіввиїмці грунт з виїмки каналу виявився зайвим, то його складають з зовнішнього боку дамб без пошарового ущільнення.

Канали в напівнасипу мають такі ж дамби, як і канали в напіввиїмці. У цьому випадку дамби зводяться не тільки з грунтів виїмки каналу, але з грунтів резервів. Резерви закладаються з однієї або з двох сторін від каналу вздовж дамб з їх зовнішнього боку. Такі резерви називаються зовнішніми.

Рис.14.12. Схема будівництва каналу в напіввиїмці; В – смуга зрізки рослинного грунту.

Відстань між дамбою і резервом приймається такою, щоб не було просочування води з каналу в резерв, було зручно влаштовувати в’їзди на дамбу, була можливість проїзду землерийно-транспортних машин між дамбою і резервом. На великих каналах з великою шириною по дну резерви можна закладати на дні каналу нижче проектної позначки. Такі резерви називаються внутрішніми. Їх роблять неглибокими, вони не повинні суттєво змінювати гідравлічний режим потоку води в каналі. З часом внутрішні резерви повністю замулюються.

Канали в напівнасипу будують двома способами:

– способом загальної подушки з подальшою нарізкою перетину каналу;

– способом роздільного зведення кожної дамби.

Способом подушки будують канали дрібної мережі з шириною по дну до 1,2 м. Нарізати у подушці перетин каналу можна каналокопачем, грейдерами, екскаваторами зворотня лопата або драглайн та спеціальними екскаваторами-каналокопачами.

При будівництві каналу способом подушки виконуються наступні будівельні операції:

– зняття родючого шару з основи подушки і зі смуги резервів;

– розпушення грунту в основі подушки;

– ущільнення грунту в основі подушки;

– розробка грунту в резервах з переміщенням в подушку;

– пошарове розрівнювання грунту в подушці, зволоження грунту до оптимальної вологості, пошарове ущільнення грунту в подушці, нарізка перетину каналу з переміщенням грунту в бічні дамби;

– зворотнє засипання резервів раніше знятим рослинним грунтом і його розрівнювання в резерві.

Провідною будівельною операцією — розробка грунту в резервах з переміщенням в подушку. Ведучими машинами при її виконанні можуть бути бульдозери, скрепери і грейдер-елеватори.

Подушку зводять до оцінки розрахункового горизонту води в каналі, а верх дамбочок вище горизонту води відсипають грунтом без його ущільнення з виїмки каналу.

За умовами проїзду будівельних машин ширина подушки по гребеню повинна бути не менше 2,5 м, закладення укосів m=4. Об’єм виїмки каналу повинен бути не менше обсягу двох бічних дамб з урахуванням 10% запасу їх на осадку.

Якщо об’єм грунту з виїмки каналу при нарізці недостатній для відсипання двох дамб, тоді подушку відсипають вище позначки розрахункового горизонту води в каналі.

При висоті подушки менше 1,3 м її вигідніше відсипати бульдозерами або грейдер-елеваторами.

Більш високі подушки доцільніше відсипати скреперами.

Спосіб роздільного зведення дамб застосовується при будівництві середніх і великих каналів у напівнасипу з шириною по дну більш 1,2 м.

Склад будівельних операцій при цьому наступний:

– зняття родючого шару з траси каналу і з резервів;

– розпушення та ущільнення основи дамб;

– розробка грунту в каналі з відсипанням в дамби;

– розробка грунту в резервах та переміщення в дамби;

– пошарове розрівнювання грунту та зволоженням грунту до оптимальної вологості;

– пошарове ущільнення грунту в дамбах;

– ліквідація виїздів з виїмки на дамбі (при використанні скреперів на розробці грунту);

– планування укосів каналу і дамб;

– зворотнє засипання резервів раніше знятим рослинним грунтом з розрівнюванням його в резервах.

Ведучою операцією є розробка грунту з переміщенням в дамби. Для її виконання рекомендується використовувати скрепери. Скрепери можна застосовувати і для зняття родючого шару. Скрепери своїми колесами в процесі відсипки дамб самі ущільнюють грунт.

Якщо ширина каналу по дну не дозволяє використовувати скрепери, тоді розробку грунту у виїмці каналу планують екскаваторами драглайнами або зворотньою лопатою: у цьому випадку екскаватор розробляє грунт і відсипає, його в тимчасові відвали за межі майбутніх дамб; потім за допомогою бульдозерів або грейдерів грунт з тимчасових відвалів розробляють і переміщають у дамби з пошаровим відсипанням.

Так само як і при будівництві подушки, верхню частину бічних дамб вище робочого горизонту води, але не більше ніж на 1 м дозволяється відсипати без пошарового ущільнення.

Будівництво дамб і подушок грейдер-елеваторами доцільно вести в зв’язкових грунтах І–IIІ груп. При розробці сипучих грунтів різко знижується продуктивність машин із-за великих втрат грунту при переході зі сферичного плужного диску на транспортер.

Втрати зв’язаного грунту можна зменшити, якщо різати грунт не нижньою стороною диска, а бічною. Глибина різання при цьому становить 0,6…0,7 м, і зрізана стружка грунту, минаючи зазор у 7…8 см, відразу потрапляє на стрічку транспортера.

Грейдер-елеватор не можна застосовувати, якщо грунти містять різні включення (каміння, коріння тощо), а також на перезволожених грунтах і на місцевості з поперечним ухилом більше 18°.

Розміри виїмок і насипів при роботі грейдер-елеватора залежать від довжини транспортера та кута його нахилу. При довжині транспортера 8 м можна розробляти виїмки глибиною до 1,5 м, шириною зверху від 6 до 15 м і зводити дамби із подушкою висотою 1,5 м, шириною по гребеню до 10 м з переміщенням грунту з бічних резервів на відстань 6…8 м.

Самохідні грейдер-елеватори можуть розробляти виїмки глибиною до 4 м, шириною по дну до 10 м і зводити насип висотою до 4 м.

Розробку грунту грейдер-елеваторами висипають у відвал або у транспорт, ними також можна знімати рослинний шар і виконувати розкривні роботи. Грунт до місця відсипки переміщається перпендикулярно осі руху грейдер-елеватора. Із-за великих втрат часу на розворотах грейдер-елеватор краще використовувати на об’єктах великої протяжності. Оптимальна довжина робочої ділянки (гону) дорівнює 500…1200 м. При довжині гону менше 300 м продуктивність машини різко знижується.

Залежно від розмірів виїмок і насипів, а також від способу відсипання (у відвал або в транспорт) може бути кілька схем виробництва робіт. Грейдер-елеватори розробляють і відсипають грунт тільки пошарово і зліва направо по ходу руху.

На рис. 14.13 показані схеми виконання робіт причіпними грейдер-елеваторами у відвал при різних значеннях ширини виїмки і насипу по верху. Виїмки шириною зверху від 1 до 9 м розробляються від її осі вліво і вправо.

Грунт відсипається перехресно – з лівої половини виїмки на праву сторону від неї, а з правої – на ліву сторону (рис. 14.13 а).

Виїмки шириною від 9 до 18 м розробляються в напрямку від укосів до середини. Грунт відсипається з лівої половини виїмки на ліву сторону, а з правої — на праву (рис. 14.13 б).

При глибині виїмок до 0,8 м закладення укосів може бути m1…1,5, а при глибині 0,8…1,5 м m≥3, так як грейдер-елеватор в цьому випадку повинен рухатися по укосу виїмки. Дамби, подушки для каналів і дорожні насипи можна зводити з грунту резервів, розташованих з одного боку або з двох сторін від цих насипів.

З одностороннього резерву можна відсипати насип шириною в основі до 9 м, а з двосторонньої до 18 м. Пошарове розрівнювання та переміщення грунту в межах насипу краще виконувати універсальними бульдозерами.

Грейдер-елеватори можуть відсипати грунт не тільки у відвал, але і в автосамоскиди. Автосамоскиди рухаються під транспортером паралельно руху грейдер-елеватора.

Довжина шляху завантаження одного автосамоскиду обчислюється за формулою:

; (14.17)

де – довжина шляху завантаження одного автосамоскиду, м;

Рис. 14.13. Схеми виробництва робіт грейдер-елеватором у відвал при різних розмірах поперечних перерізів виїмок і насипів і при навантаженні грунту в автосамоскиди

— місткість кузова автосамоскиду, м³;

G — вантажопідйомність автосамоскиду, тс (кН);

— щільність грунту в природному стані, тс/м³ (кН/м³);

— площа поперечного перерізу однієї стружки, м²;

— коефіцієнт втрат грунту через зазор між диском і транспортером (К₁ = 0,7…0,9);

К₂ — коефіцієнт втрат грунту при навантаженні (розсип повз кузова; К₂ = 0,92…0,95). Число автосамоскидів на один гон і визначається за формулою:

(14.18)

де L — довжина гону (ділянки), м.

Для зміни автосамоскидів грейдер-елеватор зупиняється, що зменшує його продуктивність у порівнянні з роботою у відвал.

Якщо виїмка глибиною менше 0,8 м, то автосамоскид рухається збоку від виїмки по поверхні землі, а грейдер-елеватор — по дну виїмки (рис. 14.13 д).

Якщо виїмка глибше 0,8 м, то автосамоскиди і грейдер-елеватор рухаються по дну виїмки, ширина якої повинна бути не менше 15 м (рис. 14.13 е).

Канали в насипу, крім бічних водоутримуючих дамб, мають підсипне дно. Будують такі канали двома способами: загальної подушки і роздільним.

Способом загальної подушки будують канали дрібної мережі з шириною по дну до 1,2 м. Склад будівельних операцій такий же, як і при будівництві каналів у напівнасипу цим же способом. Ведуча операція – розробка грунту в резерві з переміщенням в подушку. Ведучими машинами можуть бути бульдозери або скрепери. Комплектуючими машинами для них будуть одні і ті ж, оскільки склад додаткових будівельних операцій аналогічний. Для скреперної розробки суглинку в резервах нормами передбачається його попереднє розпушення.

Розпушення передбачається також по осі майбутнього каналу перед нарізкою його в подушці.

Роздільним способом будують канали з шириною по дну більше 1,2 м в наступному порядку: відсипається подушка до відмітки дна каналу; роздільно зводять кожну бічну дамбу.

Побудовані таким способом канали називаються каналами з підсипаним дном. Підсипне дно, дамби і подушку відсипають пошарово з розрівнюванням, ущільненням і додатковим зволоженням (якщо потрібно) кожного шару.

Великі канали в насипу зводяться за технологією, що застосовується при будівництві насипних земляних гребель.

При віддалі перевезення грунту до 600 м економічно вигідніше використовувати скрепери. Іншими варіантами можуть бути екскаватори пряма лопата в комплекті з автосамоскидами або тракторними візками, грейдер-елеватори з автосамоскидами, екскаватори пряма лопата з ланковими стрічковими транспортерами.

При віддалі переміщення грунту до 50…80 м з ділянок каналу у виїмках економічніше застосовувати бульдозери.

Машини для розробки грунту в резервах і засоби транспортування його у насип вибираються остаточно шляхом порівняння техніко-економічних показників кожного варіанту. Кращим зазвичай є той, при якому вартість розробки та транспорту 1 м³ грунту найменша, а виробіток на один людино-день найбільший.

Рис. 14.14. Схема нарізки каналів плужними канавокопачами: а – нарізка осушувача від існуючого збирача; б – нарізка осушувача до пристрою збирача; в – нарізка дільничного зрошувача між існуючими каналами вищого порядку; 1 – спланована поверхня землі по трасі осушувача; 2 – проектне дно осушувача; 3 – канали вищого порядку; 4 – траси осушувачів; 5 – траси дільничного зрошувача; 6 – недопрацьовані ділянки каналу.