Особенности организации и технологии возведения земляного полотна на болотах в зимний период

Технологические приемы и схема организации работ по отсыпке верхней части земляного полотна из минеральных грунтов на болотах общеизвестны и не отличаются от применяемых при возведении насыпей в обычных условиях из грунтов сосредоточенных резервов. Поэтому ниже рассмотрены в основном особенности организации и производства работ первого этапа (стадии) строительства по подготовке полосы отвода именования насыпей зимой, а также отсыпки и уплотнения нижней части насыпей на болотах.

При разработке проекта организации работ по возведению земляного полотна с полным выторфовыванием устройство траншеи и заполнение ее минеральным грунтом до отметки на 0,5 м выше поверхности болота следует предусматривать в зимний период. Перед началом работ по выторфовыванию после промерзания болота на глубину 15 – 20 см подготавливают полосы для движения экскаваторов. С этой целью с обеих сторон будущей насыпи в продольном направлении очищают бульдозерами полосы от снега и мелколесья шириной до 10 м (рис. 8.2).

Снег на месте будущей траншеи сохраняют до начала выторфовывания, чтобы не допустить, глубокого промерзания болота.

После промерзания боковых полос на глубину 30 – 40 см траншеи разрабатываются экскаваторами в продольном направлении. На болотах Ι типа благодаря быстрому промерзанию откосы траншей обычно не оплывают и не пропускают воду.

В конце каждой смены дно траншеи зачищают бульдозером. На болотах II типа глубиной до 2м, чтобы избежать оплывания откосов траншеи, боковые полосы следует промораживать на глубину не менее 1 м.

Особенности организации и технологии возведения земляного полотна на болотах в зимний период - №1 - открытая онлайн библиотека

Рис. 8.2. Проведение работ по выторфовыванию зимой:

а - расчистка и промораживание боковых полос; б-выторфовывание на болотах I типа; в - устройство вспомогательных траншей на болотах II типа; 1-талый торф; 2- промерзший торф; 3- боковая полоса; 4- снег; 5-основная траншея выторфовывания

На болотах II типа с сильно обводненными торфами и мощностью пластов более 2 м целесообразно устраивать роторными экскаваторами дополнительные боковые траншеи шириной 0,5 – 1 м на расстоянии 2 м от основной траншеи выторфовывания (см. рис. 8.2, в).

При торфах, способных удерживать стенки, дополнительные траншеи отрывают сразу до минерального дна, в противном случае их послойно разрабатывают, углубляя до 50 – 60 см после промерзания открытой части. Боковые траншеи после промерзания их стенок предотвращают доступ воды в основную траншею, которую в дальнейшем устраивают так же, как на болотах I типа.

Описанная технология позволяет получать сравнительно сухую траншею выторфовывания на болотах I и II типов, и производить послойную отсыпку и уплотнение грунта насыпи ниже поверхности болота, обеспечивая необходимую прочность и устойчивость земляного полотна. Особенно это важно в случае возведения насыпи из глинистых грунтов.

Выторфовывание болот целесообразно вести не в отвал, а с погрузкой торфа в автомобили-самосвалы, чтобы использовать его для устройства нижней части насыпи, например, на болотах III типа или на озерах (с технико-экономическим обоснованием дальности возки торфа).

Технология возведения плавающей насыпи в зимний период включает расчистку полосы болота от снега и древесной растительности и послойное возведение насыпи из минеральных грунтов. Для обеспечения требуемых норм уплотнения насыпи толщина мерзлого слоя торфяной залежи должна быть не менее 0,4 м. Обычно насыпь в зимнее время возводят на неполную высоту для создания задела на летнее время. Толщина слоя отсыпки зимой назначается из условия обеспечения будущей его осадки и возвышения насыпи над болотом на 0,5 м.

Досыпку полотна осуществляют летом после оттаивания торфяного основания. Для ускорения осадки основания целесообразно весной осуществлять пропилы мерзлоты с двух сторон насыпи. Такой двухстадийный метод сооружения плавающих насыпей обеспечивает равномерность осадки и качественное послойное уплотнение грунта.

Своеобразие конструкций дороги на промороженном основании предъявляет специфические требования к методам ее сооружения, отличающиеся тем, что основной объем работ по возведению насыпи может быть выполнен только в зимний период. Технологическая последовательность рабочих процессов при строительстве таких дорог следующая: подготовительные работы, намораживание плиты и устройство боковых теплоизолирующих призм, отсыпка земляного полотна из минеральных грунтов, устройство дорожной одежды.

Все строительство можно разделить на четыре этапа. На пер­вом (осенне-зимний период) выполняют подготовительные работы и намораживают плиту; на втором (предвесенний период) отсыпают полотно из минеральных грунтов на часть высоты и устраивают теплоизолирующие призмы из торфа; на третьем (летний период) досылают земляное полотно из минеральных грунтов до проектной высоты; четвертый этап -устройство дорожной одежды может быть отдален по времени от первых трех этапов, что связано со сроком консолидации торфяного основания.

Успех в строительстве дорог на промороженных основаниях и эффективность дальнейшей их эксплуатации зависят от полноты использования естественного холода при выполнении первого этапа строительства и своевременной отсыпки земляного полотна. Поэтому следует уделять большое внимание организации работ по сооружению дорог и обязательно составлять проект производства работ, при разработке которого особое внимание уделяют:

* подготовительным мероприятиям, выполняемым до наступле­ния зимы (изыскания грунтовых и торфяных карьеров, подготовка их для работы зимой, подготовка парка автомобилей и дорожных машин для работы зимой);

*производству комплекса подготовительных работ, осуществля­емых для быстрейшего промораживания болот по трассе;

*обоснованному назначению начала и окончания работ по намораживанию торфяной плиты, и устройству верхней минеральной части насыпи;

*обоснованному назначению начала работ по устройству дорожного покрытия.

На болотах I типа плиту намораживают обычно в два слоя из торфа боковых резервов, поочередно разрабатывая их экскаваторами-драглайнами. Экскаватор перемещается вдоль бровки траншеи и разрабатывает ее за один проход, заготавливая и перемещая в вал требуемое количество торфа на устройство одного слоя на всю ширину плиты. Торф в валах выдерживают 2 – 3 суток для снижения его влажности, затем разравнивают вал, перемещая торф бульдозерами в насыпь под углом к оси дороги. Уплотнение торфа в насыпи производят гусеницами трактора за пять-шесть проходов по одному следу, доводя плотность скелета торфа в насыпи до 0,16 г/см3.

К устройству второго слоя плиты приступают после полного промерзания первого. Второй слой плиты устраивают в той же технологической последовательности, что и первый. Второму слою торфяной плиты придают серповидный профиль, производя дополнительное уплотнение поперечными проходами транспорта по откосами телу насыпи.

После устройства торфяной плиты и промерзания ее сверху на 10 – 15 см дополнительно уплотняют торфяную насыпь 26-тонными катками на пневматических шинах за два-три прохода по каждому следу на ширину минеральной части насыпи понизу и окончательно планируют торфяную плиту бульдозерами. Продолжительность технологических перерывов для промораживания торфяных слоев насыпи различной мощности устанавливают ориентировочно расчетом. При этом, зная сумму, температур воздуха Σtϊ, необходимую для промораживания слоя торфяной насыпи мощностью h, определяют время промораживания торфяного слоя в зависимости от периода строительства.

При устройстве торфяной плиты на болотах II и ΙΙΙ типов торф заготавливают в карьерах, закладываемых на болотах I типа, транспортируют на дорогу автомобилями-самосвалами, равномерно разгружают на всю ширину плиты, затем разравнивают бульдозером и уплотняют трактором. Устройство второго и последующих слоев плиты производят после промораживания предыдущих.

Отсыпку минеральной части насыпи предусматривают после промерзания торфяной плиты на всю ширину. К концу зимнего пе­риода грунт должен быть отсыпан на высоту не менее 0,6 – 0,7 м. Досыпку земляного полотна осуществляют летом в такие сроки, чтобы не допустить оттаивания намороженной плиты сверх допустимой величины (0,3 – 0,6 м).

Технология возведения земляного полотна на мелководных озерах следующая: промораживание водоема и создание сухой траншеи, промораживание слабых донных отложений в основании насыпи, устройство подводной части насыпи из торфа, устройство верхней части насыпи из минеральных грунтов.

Строительство насыпей на озерах осуществляют в два этапа. На первом этапе (зимой) устраивают сухой котлован, проморажи­вают слабые донные отложения, отсыпают на полную высоту нижнюю часть насыпи из торфа и, на высоту 0,5 – 0,7 м - верхнюю (минеральную) часть. На втором этапе (летом) досыпают земля­ное полотно минеральными грунтами до проектной отметки.

Наиболее сложным при возведении земляного полотна на озерах является устройство сухой траншеи. В этом отношении интерес представляет опыт строительства дорог Тюменской области.

На участках, озера глубиной до 0,8 м обычно использовали метод полного промораживания водоема на ширину траншеи. После образования ледяного покрова толщиной 30 – 35 см его систематически расчищали от снега для ускорения нарастания льда. Когда вода в котловане полностью промерзла, лед рыхлили и удаляли за пределы траншеи бульдозерами - болотоходами. Недостаток метода длительный период промораживания льда - почти 3 месяца с момента ледостава.

При глубине озера более 0,8 м с целью сокращения сроков создания сухой траншеи применяли метод устройства по бокам будущей траншеи дамб обваловывания. При этом на очищенной от снега полосе шириной 60 м роторным экскаватором устраивали прорези во льду шириной 1 м по краям траншеи, через каждые 200 м по длине траншеи поперечные перемычки-дамбы. Прорези заполняли глинистым грунтом сразу на всю глубину озера, достав­ляя грунт автомобилями-самосвалами. Для безопасной работы роторного экскаватора и автомобилей-самосвалов толщина льда на озере должна быть не менее 0,6 м. После заполнения прорезей минеральным грунтом и полного промерзания его сухой котлован устраивали следующим образом:

1-откачивали воду из котлована (оконтуренных карт размером ВтХ200 м), в результате лед опускался на дно;

2-рыхлили лед, уда­ляли его за пределы траншеи и зачищали ее дно.

Недостатком рассмотренного способа является относительно большой расход минерального грунта. Например, при глубине озера 1,5 м необходимо завести и уложить в прорези около 3,6 тыс. м3/км.

В земляном полотне из глинистых грунтов с влажностью выше допустимой (по СНиП 2.05.02-85) верхнюю часть следует проектировать из песчаных или супесчаных непучинистых грунтов с числом пластичности не более 3 (рис. П. 1.2, приложение 1). Минимальная толщина h min насыпного слоя грунта из песчаных и непучинистых супесчаных грунтов от поверхности покрытия допускается для дорог общего пользования равной 1,2 м, промысловых - 1,0 м. Для насыпей, сооружаемых с использованием глинистых грунтов с влажностью выше допустимой, необходимо предусматривать запас на осадку.

Вопросы для самоконтроля

1. Дайте определение понятию болото?

2. Как классифицируются насыпи по характеру деформирования болота под нагрузкой?

3. Какие виды болот Вы знаете?

4. Что значит зондировочное бурение?

5. Что такое выторфовывание?


ЗИМНЕЕ СОДЕРЖАНИЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

9.1. Особенности проезда и требования к состоянию автомобильных дорог зимой

Зимний период в России весьма продолжителен. На преобладающей части страны зимние осадки в основном выпадают в виде снега с образованием устойчивого снежного покрова. Погодные условия зимнего периода суровы. Они характеризуются низкой температурой воздуха, высокой скоростью ветра при метелях, большой частотой и длительностью метелей. Низкие температуры способствуют большой подвижности снежного покрова, поэтому метели переносят огромные количества снега.

Снегопады, метели и лавины образуют на дорогах снежные отложения. При соответствующих погодных условиях зимой на дорогах появляются ледяные отложения разной толщины и структуры. Широко распространена гололедица в виде тонкой (1 – 3 мм) стекловидной пленки. Встречаются наледи - мощные скопления льда, возникающие на ледяном покрове водоемов, в мерзлом грунте или непосредственно на проезжей части дороги.

В зимний период часты туманы. Помимо обычных туманов, образующихся при встрече холодного и теплого атмосферных фронтов, зимой в районах с устойчивыми низкими отрицательными температурами возникают морозные туманы, которые держатся по 5 – 8 суток и более. Видимость в таком тумане обычно не превышает 100 м, а в отдельных случаях ограничивается 10 м.

При снегопадах и метелях по мере накопления снега на покрытии скорость автомобилей сначала снижается, а затем движение прекращается совсем (рис. 9.1).

В России максимальный дорожный просвет у автомобилей ограниченной проходимости (двух- и трехосные автомобили с неведущей передней осью) составляет у грузовых автомобилей 220...300 мм, у легковых 170...210 мм. У автомобилей повышенной проходимости (двух-трехосные со всеми едущими осями) дорожный просвет равен у грузовых автомобилей 300...400, у легковых - 220...260 мм. При погружении автомобилей в рыхлый снег на глубину 1,5 дорожного просвета и более движение становится невозможным.

Снежные отложения, образующиеся при снегопадах и метелях имеют разную толщину и плотность. Наименьшая толщина отложений бывает при спокойных (без ветра) снегопадах. В равнинных районах России, особенно в районах с континентальным климатом, удаленных от морских побережий, толщина слоя, выпадающего за один снегопад, составляет чаще всего 1...5 см. Иногда за один снегопад выпадает 6... 15 см снега и в редких случаях 16...35 см. В горных районах снегопады гораздо обильнее: иногда за один снегопад образуется слой толщиной до 1 м. Свежевыпавший сухой, рыхлый снег обычно имеет плотность от 0,07 до 0,12 г/см3; если выпадает влажный или мокрый снег, его плотность может достигать 0,2...0,25 г/см3.

Особенности организации и технологии возведения земляного полотна на болотах в зимний период - №2 - открытая онлайн библиотека

Рис. 9.1. Зависимость между скоростью движения и толщиной рыхлого снега на дороге: 1 - легковые автомобили; 2 - легкие грузовые; 3 - средние грузовые

Метелевые отложения, называемые снежными заносами, имеют значительно большие объемы, толщину и плотность. На нулевых местах (участках с нулевыми отметками) и малых насыпях толщина снежных отложений, образуемых метелями, чаще всего составляет 0,6…1 м. Мелкие выемки заносятся полностью, а в глубоких выемках толщина отложений нередко доходит до 5...6 м. Плотность снега, принесенного ветром и образовавшего снежные заносы, в среднем, варьирует о 0,25 до 0,35, а в отдельных случаях до 0,45 г/см3. Дороги нередко заносятся на большом протяжении. Например, автомобильная дорога Москва-Харьков в феврале 1956 г. была покрыта на протяжении около 500 км снежными сугробами высотой до 3 – 4 м. Еще большие трудности для проезда создают снежные лавины. В результате схода лавин дороги перекрываются мощными лавинными конусами или лавинными завалами большой толщины (до 25...30 м) и плотности (до 0,6...0,7 г/см3). Лавинные конусы среднего размера имеют объем 25...30 тыс. м3, а при сходе очень мощных лавин до 1...2 млн. м3. Непосредственный удар лавин может быть причиной гибели людей и значительных материальных потерь. Свежевыпавший снег недолго остается в рыхлом состоянии. Под влиянием колебаний температуры и под действием собственной массы снег оседает и плотность его повышается. Кроме того, в результате внутренних процессов снег, пролежавший некоторое время на дороге, превращается в твердую трудноразделимую массу. При плотности не менее 0,5 г/см2 проезд автомобилей по уплотненному снегу становится возможным. Если уплотнение снега происходило без надлежащего выравнивания, поверхность дороги покрывается снежными ухабами, а движение автомобилей по ней возможно лишь с малой скоростью вследствие сильной тряски.

Образование ледяных отложений на поверхности дороги создает для автомобильного движения не меньше трудности. При гололедице и других видах обледенения дорога становится скользкой, возрастает длина тормозного пути и увеличивается опасность заноса автомобили вследствие уменьшения коэффициента сцепления шин с дорогой.

Основная задача зимнего содержания - обеспечение бесперебойного, безопасного и удобного проезда автомобилей со скоростями, установленными для данной категории с одновременным поддержанием дороги в сохранности и благоустроенном состоянии. При этом необходимо максимально облегчить, ускорить и удешевить борьбу со снегом и льдом на дорогах. Первоочередное внимание должно уделяться предупредительным мерам - недопущению образования на проезжей части снежных и ледяных отложений или скорейшему их удалению.

Проезжую часть следует очищать от снега и льда, не допуская повреждения покрытий снегоочистителями. С дорог, имеющих усовершенствованные покрытия (цементобетонные, асфальтобетонные или из битумо- и дегтеминеральных смесей), а также покрытия переходного типа с поверхностной обработкой, снег необходимо удалить полностью с оставлением лишь тонкого выравнивающего слоя на обочинах. С переходных покрытий (щебеночных, гравийных), не обработанных вяжущими, полностью удалить снег нельзя. По данным В. В. Сильянова [5], при полной очистке от снега гравийных и щебеночных покрытий с помощью плужных автомобильных снегоочистителей, автогрейдеров или бульдозеров за одну зиму с покрытий удаляется 15 – 25% материала, а при удалении снега жесткими щетками сметаются клинец и каменная мелочь, что приводит к преждевременному разрушению покрытий. Поэтому на переходных покрытиях и грунтовых дорогах разрешается оставлять выравнивающий слой снега толщиной 3 – 5 см.

В районах с устойчивыми отрицательными температурами без зимних оттепелей или с редкими оттепелями снег иногда не удаляют, а уплотняют на покрытиях, доводя его плотность до 0,5 – 0,6 г/см3 с толщиной уплотненного слоя снега от 15 до40 см и более в зависимости от интенсивности движения автомобилей. Этого делать не следует. В весенний период, накопившийся на покрытии слой снега под действием положительных температур воздуха и солнечной радиации размягчается и теряет прочность. В результате дорога становится непроезжей. Удаление уплотненного слоя снега представляет - значительные трудности, и период искусственно созданной распутицы может затянуться, что приведет к большим убыткам. Строительство временных зимних дорог (автозимников) и их содержание методом уплотнения снега широки практикуется в северных районах России. Однако трассы автозимников проходят вне пределов существующих дорог и пользование ими носит сезонный характер. Что касается дорог постоянного пользования (особенно с усовершенствованным покрытием), то снег с них необходимо удалять.

Очищать дороги от снега нужно на всю ширину земляного полотна. Следует поддерживать поверхность дороги в ровном и обтекаемом для снеговетрового потока состоянии. Снежные валы, образующиеся при очистке, необходимо полностью удалять или разравнивать за бровкой земляного полотна. Снегу, убранному за бровку (в надкюветное пространство), надо придавать уклон не менее 1:8.

Все это способствует переносу метелевого снега через дорогу без отложения снега на ней. Поверхность дороги после зачистки должна быть ровной, а при оставлении небольшого выравнивающего слоя снега (на переходных покрытиях и грунтовых дорогах) - достаточно плотной, чтобы не вызывать снижения скорости автомобилей. Колеи, гребенка, ухабы и другие неровности мешают движению. Кроме того, неровная поверхность дороги сама по себе может служить причиной образования снежных заносов, так как метелевый снег, скользящий по поверхности дороги, от­кладывается в мельчайших понижениях и за мельчайшими возвышениями.