1. Расчёт резервов и кавальеров

При распределении земляных масс расчёт резервов и кавальеров производится с целью определения средней дальности возки на выделенных участках.

Для того, чтобы найти требуемые размеры резерва или кавальера, определяется средняя площадь их поперечного сечения  по формуле

, (5.3)

где V_н(в) – потребный объём грунта для насыпи (Н) или объем разрабатываемой выемки (В), м³;

L – длина резерва, равная длине участка насыпи, или длина кавальера, которая может быть больше, меньше или равна длине выделенного участка выемки, м.

Необходимо учитывать, что в самых благоприятных условиях из одностороннего резерва можно взять на одном пикете не более 4500 м³ грунта , а из двустороннего – не более 9000 м³ . При больших объёмах насыпей следует изыскивать карьер или везти грунт из выемки.

Односкатные резервы площадью обычно проектируют глубиной . Рассчитывая резерв для поперечного перемещения грунта бульдозером, глубину его принимают не больше средней высоты насыпи.

Расчёт односкатного резерва (рис. 5.3) ведется по формулам:

; (5.4)

; (5.5)

; (5.6)

. (5.7)

Двускатные резервы площадью проектируют глубиной до и расчёт ведут по формулам (5.4), (5.5), (5.6), (5.7), принимая b₁10 м (рис. 5.4).

; (5.8)

. (5.9)

При средних отметках насыпи, превышающих 4 м, когда необходимо закладывать резервы одинакового сечения с обеих сторон насыпи, размеры резерва определяют по тем же формулам, принимая вместо  значение .

Расчёт размеров кавальеров производят аналогично по формулам (5.4), (5.5), (5.6), (5.7), в которых принимают (рис.5.5).

Рис. 5.3. Расчетная схема к определению размеров односкатного резерва

Рис. 5.4. Расчетная схема к определению размеров двускатного резерва

Рис. 5.5. Расчетная схема к определению размеров кавальера

6. Выбор способов производства земляных работ и сравнение вариантов

1. Методика выбора способов производства земляных работ и типов ведущих машин

Работы по сооружению земляного полотна в основном выполняются

механизированными колоннами. При этом в максимальной степени используется комплексная механизация. Наряду с МК в сооружении железнодорожного земляного полотна принимают участие взрывпоезда, средства гидромеханизации; достаточно широко используется поездная возка грунта.

Механизированные колонны оснащены высокопроизводительной землеройной техникой, позволяющей им отсыпать до 2,5…3 млн. м³ грунта в год. Составы парков машин МК сформированы с учетом местных условий производства работ. Они приведены в паспортах-табелях технического оснащения механизированных колонн [9].

Составы парков типовых МК сформированы на основе модульного принципа. Модуль – это типовой комплект машин и оборудования, обеспечивающий наиболее эффективное возведение земляного полотна в определенных условиях.

Экскаваторы, скреперы и бульдозеры являются ведущими машинами в соответствующих модулях и определяют их производительность. В состав модулей входят также комплектующие машины и механизмы, производительность которых увязывается с производительностью ведущей машины.

Выбор способов производства земляных работ и ведущих машин осуществляется в два этапа. На первом этапе (предварительный выбор способов работ и машин) выбирают ведущие машины, которые своими конструктивно - эксплуатационными характеристиками отвечают требованиям технологии земляных работ на конкретном участке сооружения земляного полотна. При этом берется в учет вид грунта и его влажность, объем работ на участке, заданный срок производства работ, рабочие отметки насыпей и выемок, дальность возки грунта, рельеф местности, климатические условия, состояние землевозных дорог, удаленность от станции примыкания.

Наиболее универсальными машинами при сооружении железнодорожного земляного полотна являются экскаваторы с ковшами вместимостью 0,65…1,6 м³ для производства работ на трассе и 2,5 м³ для работы в карьере. В скальных грунтах используются экскаваторы с ковшом вместимостью не менее 1 м³.

Экскаватор с оборудованием драглайна в бестранспортном варианте эффективен при сооружении длинных насыпей, отсыпаемых из резервов. Причем высота насыпи должна быть не более Н₁ при отсыпке ее из одностороннего резерва и не более Н₂ при отсыпке из двухстороннего резерва.

; (6.1)

, (6.2)

где R_B - радиус выгрузки экскаватора, м;

В₀ - ширина основной площадки земляного полотна, м;

L_X – ширина хода экскаватора, м;

m – показатель крутизны откоса насыпи.

Применим данный тип экскаватора и при разработке выемки в кавальер. И в том и в другом случае должна быть обеспечена возможность многократного прохода экскаватора по бермам.

Если речь идет о разработке грунта с погрузкой в транспортные средства, то экскаваторы с оборудованием прямой лопаты и драглайна целесообразно применить в следующих случаях:

а) при наличии значительных сосредоточенных объемов разработки: выемок глубиной 4…5 м и более, карьеров для отсыпки насыпей 6 м и выше, а также насыпей на подходах к мосту;

б) при большой дальности транспортирования грунта (до нескольких километров).

Экскаваторы с оборудованием прямая лопата имеют большие усилия резания, чем драглайны, поэтому более эффективны при разработке плотных грунтов. При разработке легких грунтов оба типа экскаваторов могут быть снабжены ковшами со сплошной режущей кромкой, что значительно повышает их производительность.

Целесообразные соотношения вместимости ковша экскаватора и объема земляных работ на одном объекте (выемке, карьере) приведены в таблице 6.1.

Таблица 6.1

Вместимость ковша, м3	Объем работ, тыс. м3, не менее
0,65…1 1,25 до 1,6 до 2,5	20 40…50 70…80 100

Скреперы применяются для возведения насыпей из резервов и карьеров, при разработке выемок с перемещением грунта в насыпи и кавальеры.

Без предварительного разрыхления они могут разрабатывать грунты I – II группы трудности.

При поперечном перемещении грунта (из резерва в насыпь, из выемки в кавальер) рабочие отметки земляного полотна не должны превышать 5…6 м.

На основании рекомендаций, данных в руководстве ЦНИИОМПТ, дальность транспортирования грунта из выемок и карьеров может находиться в пределах значений, указанных в таблице 6.2.

Таблица 6.2

Тип скрепера	Вместимость ковша, м3
	до 6	до 8	8…10	10…15
скреперы прицепные скреперы полуприцепные и самоходные	100…350 __	160…350 300…1500	300…800 400…2500	500…1500 до 3000

Рекомендуется также выбирать скреперы для применения на строительстве земляного полотна железных и автомобильных дорог в соответствии с объемом работ на объекте. При снятии поверхностного слоя грунта и разработке выемок и карьеров с перемещением грунта в насыпи на расстояние до 500 м при объеме работ на объекте до 40, от 40 до 80 и более 80 тыс. м³ целесообразно использовать скреперы с ковшом вместимостью соответственно 7, 10 и 15 м³. При дальности возки свыше 500 м рекомендуется на объектах с объемом до 40 тыс. м³ применять прицепные скреперы с ковшом вместимостью 15 м³, а на объектах с большим объемом работ – полуприцепные с ковшом 10 м³. При отсыпке насыпей из резервов наиболее целесообразны прицепные скреперы с ковшом 10 м³.

Скреперы не рекомендуется использовать для разработки глинистых грунтов с природной влажностью

W_l W_P + 0,25I_п, (6.3)

где W_l – природная влажность;

W_Р – влажность на границе раскатывания;

I_п – число пластичности.

Малоэффективны они в сухих сыпучих грунтах. Площадь, где ведется разработка, должна быть расчищена от пней, корней, каменистых включений.

Бульдозеры применимы при разработке выемок с перемещением грунта в насыпи или кавальеры, возведении насыпей из резервов, устройстве полувыемок и полунасыпей на косогоре. При поперечном перемещении грунтов рабочие отметки не должны превышать 1…1,5 м. При отсыпке насыпи из одновременно разрабатываемой выемки рабочие отметки не ограничиваются, но увеличение дальности перемещения грунта сверх 100 м экономически нецелесообразно.

На втором этапе производится сравнение конкурентноспособных вариантов по основным технико-экономическим показателям, и на основании этого сравнения осуществляется окончательный выбор способов производства работ.

При выборе способа производства работ и ведущих машин необходимо предусмотреть следующие требования:

а) общее повышение культуры строительного производства;

б) повышение качества работ;

в) обеспечение безопасных и безвредных условий труда при выполнении земляных работ.

Важнейшими показателями являются:

• рост производительности труда;

• эффективное использование землеройных машин по производительности и по времени;

• снижение трудовых затрат и себестоимости производства работ.