Строительство насыпей из грунта боковых резервов

В условиях равнинной или слабопересеченной местности земляное полотно автомобильных дорог представляет собой в основном невысокие насыпи (0,6—0,8 м, иногда немного больше метра). Для устройства таких насыпей требуется сравнительно мало грунта и до недавнего времени его получали из боковых резервов, закладываемых вдоль дороги с одной или двух сторон почти на всем ее протяжении. В результате такого решения стоимость земляных работ была наименьшей, и это обстоятельство служило решающим фактором при решении задачи об источниках грунта для земляного полотна. Если эту задачу рассматривать не с позиции экономии единовременных расходов, то такое решение оказывается далеко не лучшим, а чаще всего нерациональным.

Во-первых, при наличии боковых резервов дорога занимает в два раза большую площадь земли. После постройки дороги земли резервов по мере их засорения и зарастания растительностью превращаются в рассадник сорняков, места скопления мусора, ухудшают водно-тепловой режим земляного полотна, не способствуют обеспечению безопасности движения по дороге. Поэтому в настоящее время строительство земляного полотна из грунта боковых резервов производится редко. Боковые резервы рациональны только в тех районах, где дорога проходит по неплодородным землям, при строительстве дорог низших категорий и при обязательном восстановлении (рекультивации) земель, временно занимавшихся резервами. Работы выполняют бульдозерами пли грейдер-элеваторами.

Возведение нвсыпей из боковых резервов бульдозерами

Бульдозеры применяют в качестве основных (ведущих) машин при проведении подготовительных, основных и отделочных работ и в комплексе с другими машинами. В качестве основной (ведущей) машины бульдозеры можно использовать при возведении насыпей высотой до 1—1,5 м из грунта боковых резервов.

Выпускаемые в СССР бульдозеры по мощности и тяговому усилию подразделяют на группы:

По ходовой части бульдозеры подразделяют на гусеничные и колесные; по способу управления отвалом — с механическим и гидравлическим приводами; по способу установки отвала — с неповоротным и с поворотным (универсальным) отвалами. Поворотный отвал может быть установлен и закреплен под углом 90 и 60° к продольной оси трактора в обе стороны.

Кроме того, у некоторых бульдозеров отвал можно устанавливать в наклонном положении до 5е к горизонтальной плоскости.

Универсальные бульдозеры перемещают грунт не только вперед, но и в стороны.

Для расширения области применения бульдозеров и повышения эффективности их работы отвалы бульдозера оснащают открылками, козырьками, рыхлительными зубьями, откосниками и другими устройствами.

В дорожном строительстве преимущественное применение имеют бульдозеры с неповоротным отвалом на гусеничных тракторах Т-74 и ДТ-75 (класса 3 тс), Т-130 (класса 10 тс), Т-180 (класса 15 тс) и ДЭТ-250, МТП-9 с (класса 25—30 тс) В последнее время в дорожно-строительные организации поступают бульдозеры на пневмоколесном тракторе К-702 «Кировец» мощностью 200 л. с. Основные сведения о некоторых бульдозерах приведены в табл 19.

Рабочий цикл бульдозера при возведении земляного полотна состоит из зарезания грунта, его перемещения, укладки и обратного холостого хода бульдозера в забой (резерв).

Разработку грунта бульдозером начинают с зарезания и набора грунта. Для эффективной работы бульдозера тяговое усилие трактора, на котором смонтировано бульдозерное оборудование, должно быть переменным: наибольшее — в начале зарезания грунта, наименьшее — к концу.

Следовательно, начинать зарезание необходимо при максимальном заглублении отвала h, уменьшая это заглубление по мере образования перед отвалом достаточного количества грунта. Стружка зарезания при этом получает форму клина (рис. 53, а)

При разработке тяжелого грунта сопротивления резанию могут быть настолько значительны, что из-за снижения частоты вращения двигателя трактора потребуется поднятие отвала даже при недостаточном наборе грунта перед ним. В этом случае следует повторить заглубление отвала, как только двигатель трактора наберет нормальные обороты, причем повторение этого приема может быть многократным. Стружка зарезания при такой работе будет иметь гребенчатую форму (рис. 53, б) При гребенчатом зарезании трехкратного заглубления для грунтов средней трудности (И и III группы) рекомендуют следующие 118

Размеры стружки: ht — 25—30 см, ll = 3—3,5 м; h2 — 15—12 смг /2 = 2—2,5 м; h3 — 12—10 см, /3 = 1,5—2,0 м.

Для легких грунтов, когда тяговые усилия трактора недоиспользуются, грунт разрабатывают при постоянной наибольшей глубине зарезания. Стружка при этом получается ленточной (рис. 53, в). Длина участка зарезания L и время полного набора грунта перед отвалом будут наименьшими. Ленточное зарезание применяют, когда заглубление по условиям производства работ требуется относительно небольшим,

Например при снятии растительного слоя толщиной 10—15 см (рис. 53, г).

Наиболее производительным является зареззние с обраяованием стружки клиновидной формы. Однако этот способ в ряде случаев не может быть применен. Так, в твердых и пересохших грунтах, особенно когда бульдозер имеет канатно-блочную систему управления, отвал не всегда погружается в грунт на требуемую глубину. В таких случаях резание следует выполнять по гребенчатой схеме.

Когда по местным условиям можно вести разработку грунта при движении под уклон, это значительно повышает производительность машин. При работе под уклон увеличивается сила тяги машины, уменьшается сопротивление перемещению грунта и увеличивается объем грунта, перемещаемый отвалом. При разработке грунта на подъем наблюдается обратное явление — сила тяжести машины и перемещаемого грунта значительно снижают силу тяги трактора, соответственно объем перемещаемого отвалом грунта резко уменьшается.

Увеличение производительности бульдозеров при работе под уклон по сравнению о работой на горизонтальном участке характеризуется следующими данными:

Увеличение тягового усилия при работе под уклон позволяет вести за-резание грунта более мощной ленточной или клиновой стружкой. Объем грунта перед отвалом увеличивается не менее чем на 50%. Бульдозер может работать на участках с уклоном до 300/00. двигаясь при за-резании грунта сверху вниз и поднимаясь в гору задним ходом. На операции по зарезанию и набору грунта затрачивается в среднем 12—18 с.

Перемещение грунта к месту укладки начинается сразу же по окончании набора его перед отвалом. При перемещении грунт осыпается по краям отвала, что вызывает значительные потери. Для уменьшения потерь при перемещении грунта применяют два способа: по траншее в грунте естественного состояния (рис. 54, а); по траншее, образованной из валов грунта, осыпавшегося во время предыдущих проходов бульдозера (рис. 54, в). Для получения траншей в грунте за-резание выполняют бульдозером по одному и тому же следу несколько раз. Объем грунта, перемещаемого по траншее за один проход бульдозера, увеличивается в среднем на 20%. Когда траншею в грунте получить невозможно (сыпучие песчаные или сухие насыпные грунты), грунт перемещают по одному и тому же следу несколько раз, в результате чего из осыпавшегося по краям отвала грунта образуются валы, между которыми получается траншея. Высота валов при этом может достигнуть 40—60 см, что в дальнейшем почти полностью исключает потери грунта во время перемещения его в пределах траншеи Чтобы обеспечить постоянный объем грунта перед отвалом при перемещении грунта без траншеи, целесообразно некоторое заглубление отвала — 120

На ijo—1,5 см. Основной объем земляных работ, на которых используют бульдозеры (до 60%), выполняют траншейным способом.

Для уменьшения потери грунта отвал бульдозера оборудуют открылками, которые позволяют значительно увеличить объем грунта, перемещаемого перед отвалом за один цикл, а это дает возможность примерно в 1,5 раза повысить производительность бульдозера. Применение козырьков исключает возможность пересыпания грунта через верх отвала. К недостаткам бульдозеров, отвалы которых оборудованы открылками и другими уширителями, относят уменьшение их маневренности.

Укладку перемещаемого грунта можно выполнять различными способами. Наиболее распространенный способ послойного распределения показан на рис. 55, а, б. При укладке грунта отвал бульдозера во время движения поднимают на высоту 15—20 м и грунт распределяется ровным слоем соответствующей толщины Этот способ называется укладкой «от себя» (см. рис. 55, а).

При другом способе послойного распределения машинист, доставив грунт к месту укладки и не останавливая бульдозера, быстро поднимает отвал и на 1,0—1,5 м продвигается вперед с поднятым отвалом, после этого останавливает машину, опускает отвал на грунт, включает заднюю скорость и, двигаясь задним ходом, тыльной стороной отвала разравнивает доставленный грунт (см. рис. 55, б). Этот способ называется укладкой «на себя».

При необходимости распределения грунта более толстыми слоями применяют другие способы распределения грунта. В начале доставленный грунт оставляют в виде отдельных куч, расположенных на оп ределенном расстоянии друг от друга (рис. 55, в, г), а затем поднятым на нужную высоту отвалом бульдозера производят распределение грунта слоем требуемой толщины.

При укладке грунта отдельными кучами (рис. 55, в) высота их равна примерно 0,6—0,7 м, а расстояние между ними такое, что подошвы их откосов касаются друг друга. После разравнивания получается слой толщиной 0,25—0,3 м. При укладке грунта «вполуприжим» (см. рис. 55, г) высота куч равна 0,7—0,9 м; после их разравнивания получается слой толщиной 0,4—0,6 м.

При укладке грунта «вприжим» (рис. 55, <Э) высота куч достигает 1,0—1,2 м; после их разравнивания получается слой до 0,6—0,8 м. Укладку грунта вполуприжим и вприжим следует считать хуже послойной, так как грунтовый слой оказывается неоднородным по ширине иасыпи.

После завершения операции по освобождению отвала грунта машинист возвращает бульдозер в исходное положение. В зависимости от дальности перемещения грунта машина возвращается в исходное положение задним ходом (без разворота машины) или передним ходом (о разворотом машины) При перемещении грунта на расстояние менее чем 50 м холостой ход бульдозера выполняют задним ходом.

Эксплуатационную выработку бульдозеров определяют по формуле

Где а, Ь, h—геометрические размеры призмы волочения грунта перед отвалом, м (геометрические размеры призмы волочения определяют обмером в натуре); п — число циклов за час работы, определяемое 3 600

Из выражения п = —^—; ta — время, затрачиваемое на один полный

Цикл, с; Ка — коэффициент наполнения отвала принимают для отвалов без открылков — 0,9, для отвалов с открылками — 1,2; Кп — коэффициент потерь грунта при транспортировании его к месту укладки; зависит от способов ведения работ и расстояния (принимают от 1 до 1,05); КР — коэффициент разрыхления грунта принимают 1,05— 1,35; Кв — коэффициент использования рабочего времени, принимают 0,85—0,90.

Технология и организация работ при возведении насыпи из боковых резервов

Резервы размещают с двух сторон, а если местные условия не позволяют это сделать, то ограничиваются резервом с одной стороны. Размеры резервов устанавливают в зависимости от высоты и ширины насыпи. Глубину резерва назначают по условиям водоотвода (но не более 1 м). В пределах одного резерва глубина и ширина его постоянны. Если по грунтовым или другим условиям нельзя заложить боковые резервы непосредственно рядом с возводимой насыпью, то грунт для нее добывают в ближайших резервах. В таком случае грунт из резерва вначале подают на подготовленное для насыпи основание и укладывают в виде временного (промежуточного) вала. Затем из этого вала грунт перемещают вдоль в назначенное место. Так возводят насыпи на подходах к трубам, малым мостам и в пониженных местах, если грунт для насыпей берут из боковых резервов, при этом бульдозеры выполняют почти весь комплекс работ, который состоит в следующем-

Подготовка основания (удаление растительного грунта бульдозерами);

Уплотнение естественного основания насыпи катками или другими машинами, применяемыми для уплотнения грунтов;

Разработка грунта в резерве, перемещение в насыпь и распределение слоями бульдозерами;

Разравнивание грунта и планировка поверхности каждого слоя бульдозерами;

Уплотнение каждого слоя грунта катками;

Планировка поверхности земляного полотна и резервов автогрей-Дерами;

Рекультивация резервов и распределение грунта на откосы и обочины бульдозерами.

Подготовка основания насыпи и площади, занимаемой резервами. Обычно растительный слой

Грунта не удаляют заблаговременно при работах по подготовке до. рожной полосы, а непосредственно при возведении насыпей. Поэтому первой технологической операцией обычно бывает срезка слоя растительного грунта, которую выполняют бульдозерами. Толщину срезаемого слоя растительного грунта устанавливают по согласованию с землепользователями Способы выполнения работ по срезке растительного грунта рассмотрены в гл. II.

Если плотность грунта естественного основания недостаточна то производят его уплотнение. Плотность грунта в естественном основании насыпи должна быть такой же, как в верхней части земляного полотна.

Основание уплотняют тяжелыми катками на пневматических шинах.

Разработка грунта в резерве, перемещение его и распределение горизонтальными слоями в насыпи. Для повышения производительности бульдозеров резервы целесообразно разрабатывать траншейным способом. Первое зарезание грунта бульдозер производит на внутренней части резерва, следующее — на внешней так, чтобы образовалась одна сплошная неглубокая траншея, перпендикулярная оси дороги Вырезанный грунт перемещают на насыпь и разравнивают в виде полосы, также перпендикулярной оси дороги, толщиной 20—25 см (в зависимости от применяемых машин для уплотнения грунта). Затем зарезание производят параллельно первой траншее на расстоянии от нее 0,5—i 0,8 м В дальнейшем зарезание производят последовательно на всей захватке и получают грунт для создания всего первого слоя насыпи на этой захватке. После профилирования и уплотнения первого / слоя насыпи производят зарезание грунта бульдозером вновь на месте 1 образованных траншей в той же последовательности и получают грунт] для создания второго слоя насыпи. Этот процес повторяют столько раз," сколько слоев нужно уложить в каждую отдельную насыпь. При раз работке грунта для последнего слоя насыпи срезают «стенки», образо' вавшиеся между траншеями и грунт от них также распределяют в последний слой насыпи.

Разравнивание грунта и планировку поверхности слоев произво1 дят бульдозерами или автогрейдерами. Предварительное разравнива ние часто осуществляют в процессе послойной укладки грунта методами, указанными на рис. 55, а, б. Постойное разравнивание грунта и планировку поверхности выполняют лэсле отсыпки каждого слоя на всю ширину чемляного полотна на длине захватки. Поверхности верхнего слоя насыпи придают поперечный уклон 20—40°/оо °т оси к бровкам земляного полотна. Поверхность других слоев планируют с таки ми же уклонами только при длительных перерывах в работе для об печения стока дождевой воды, в остальных случаях поверхносп делают горизонтальной.

Перед началом работы машинист останавливает автогрейдер в нача ле захватки, устанавливает отвал в рабочее положение и планирует отсыпанный слой последовательными проходами от краев к середине о перекрытием каждого предыдущего прохода примерно на 0,6 м В koh-i це каждою рабочего прохода машинист на ходу приподнимает отва ' J24

И совершает поворот без съезда с насыпи. При первом проходе колеса автогрейдера должны находиться не ближе 1 м от бровки. Во время работы угол резания а — 45—50°, угол наклона v = 2°, а угол захвата р - 70-75°.

Планировка поверхности земляного полотна и резервов необходима главным образом для обеспечения отвода воды, поэтому всем поверхностям земляного полотна придают заданные уклоны в продольном и поперечном профилях, вначале грубой планировкой с выдерживанием продольного уклона, а затем производят окончательную планировку с обеспечением поперечных уклонов. При грубой планировке отвалу придают следующее рабочее положе-ние; а = 40—45°, Р = 45—55°, у < 2°. При окончательной планнров-ке а = 40—45°, Р = 65—75°, а угол наклона должен соответствовать поперечному уклону планируемого элемента земляного полотна. Сначала выполняют планировку верхней поверхности земляного полотна, затем откосов и дна резервов.

Организация работ состоит главным образом в обеспечении места для ведения работ, установлении последовательности выполнения технологических операций и расстановке машин для производительной работы.

При возведении насыпей работы ведут обычно на четырех участках строящейся дороги, которые называют захватками:

I  захватка — подготовка основания для насыпи — удаление растительного слоя и уплотнение основания;

II  захватка — разработка, перемещение и укладка грунта слоем необходимой толщины;

III  захватка — уплотнение подготовленного слоя грунта;

IV  захватка — планировка поверхности насыпи и резервов, рекультивация резервов, планировка откосов.

Разбивку на захватки производят и несколько иначе, например, для выполнения работ, перечисленных па IV захвате, выделяют не один участок, а два, г. е. две захватки, и, наоборот, работы, перечисленные на II и III захватках выполняют на одной захватке, но тогда делят ее на две полузахватки.

Как правило, каждая из машин работает на одной из захваток, выполняя определенные технологические операции, однако при условии технологической возможности и достаточной производительности некоторые машины могут попеременно работать на разных захватках.

Работы, указанные на II и Ш захватках, выполняют попеременно, т. е. когда на II захватке происходит укладка слоя грунта, на соседней с ней Ш захватке уплотняют только что уложенный слой; после окончания работ по его уплотнению на III захватке будут укладывать следующий слой грунта, а на II начнут уплотнение подготовленного слоя грунта.

Протяжение участков, т. е. длину захваток определяют расчетом, в котором учитывают технологические особенности выполняемых процессов, зависимость выработки машин от размеров фронта работ, возможность использования машин на соседних захватках, обеспечение контроля и т. д.

Обычно стремятся выбрать длину захваток такой, чтобы работы на,'

I захватке были полностью закончены к концу рабочей смены и был под-готовлен участок для размещения на нем в следующую смену II и II [ | захваток. В свою очередь размеры этих захваток желательно назначить I такими, чтобы к концу смены закончить отсыпку насыпи до проектной! отметки, а работы на IV захватке должны быть завершены ко времени 1 окончания рабочей смены.

Возведение насыпей нз боковых резервов автогрейдерами

Автогрейдеры предназначены главным образом для работ по раз-il равниванию и профилированию грунта. Их используют для разрав-|[ нивания и профилирования песка, щебня и гравия, применяют при сне-|( гоочистке дорог. Возведение насыпей из грунта боковых резервов возможно при их небольшой высоте, примерно до 0,8 м. Автогрейдеры делят на легкие (мощность двигателя около 60 л. с.), средние! (мощность двигателя около 100 л. с.) и тяжелые (мощность двигателя| больше 1ЬО л. с.) (табл. 20).

По типу управления автогрейдеры бывают с механической и гид«| равлической системами управления В настоящее время разработаны j и внедряют автогрейдеры с автоматизированной системой управления] рабочим органом (отвалом).

Технологический процесс выполнения работ автогрейдером состоит из ряда последовательных операций: зарезания грунта, поперечного] его перемещения, послойного разравнивания.

Разработку резерва начинают от внутренней бровки. Перемещение грунта осуществляют за несколько проходов; эта операция наибол^ трудоемкая, она составляет до 75% отобщего числа проходов. Поэтому иногда производят два зарезания, после чего выполняют перемещений

Таблица 20|

Этого грунта, затем вновь два зарезания и перемещение и т. д Укладку грунта производят одним из двух способов — вполуприжим (вразбежку) и вприжим. Оба эти способа не обеспечивают равномерного слоя я его качественного уплотнения. Грунт, надвинутый автогрейдером, необходимо немедленно разравнивать, не допуская складывания в виде кучек и валов.

Зарезание грунта выполняют на I передаче автогрейдера половиной длины ножа при наибольшей толщине срезаемой стружки, а перемещение и разравнивание — на II и III передачах по возможности всей длиной ножа.

Углы установки ножа автогрейдера для выполнения операций по зарезанию, перемещению и разравниванию грунта устанавливают в зависимости от вида и состояния грунтов (табл. 21).

Производительность работ рассчитывают по формуле

Гяе q=2Lf\ L — длина захватки, м; f—поперечное сечение вырезаемой борозды при зарезании грунта, м2, Т — продолжительность рабочей смены, ч;

Vi> v2—скорости движения автогрейдера соответственно при зарезании и перемещении грунта, м/ч; п — количество проходов для перемещения грунта, вырезанного за один проход зарезания; tn — время, затрачиваемое на один поворот автогрейдера в конце захватки, ч; /? — время на одну перемену установки отвала, ч; Кр — коэффициент разрыхления грунта.

Чем больше длина захватки и площадь вырезаемой борозды, тем выше производительность при работе с автогрейдерами. Поэтому длину захватки назначают не менее 300—500 м (меньшие размеры при дождливой или, наоборот, засушливой погоде).

¦

Для выполнения такого вида земляных работ можно применить поч - ш\ ти все виды землеройных машин. Например, грейдер-элеваторы пред-11 назначены для таких работ, при которых применение их эффективно— Я [ возможна самая большая производительность.

Однако из-за сокращения объемов работ по возведению насыпей из грунта резервов и по некоторым другим причинам эти машины v теперь не выпускают.  •

Скреперы также можно использовать, но эффективнее бульдозеров I они бывают в немногих случаях: при высоте насыпей больше 1,5 м и I при значительных расстояниях продольного перемещения грунта, I т. е. когда необходимо переместить грунт более чем на 100 м.  I

Грунты разрабатывают скреперами по поперечной и продольной 1 схемам движения Схему движения выбирают исходя из следующих И условий: забой должен иметь достаточную длину для полного напол-И нения ковша скрепе'ра; путь движения груженого скрепера доли», н И быть кратчайшим и без крутых поворотов. Насыпи из грунта боковьф Н резервов можно устраивать и с помощью экскаваторов с оборудора-Ж| нием драглайн, но их применяют для этой цели крайне редко и прс*Н имущественно тогда, когда насыпи достаточной высоты, а расположе-И ни я глубоких резервов вдоль дороги можно совместить с прокладкой Щ осушительных и другого типа каналов (Средняя Азия).  I