Zem_rab_ch2

1000 см3, диаметром 100 мм и высотой 127 мм; верхнего стакана (насадки) 3; стойки с уплотнителем 4 (вес стойки с уплотнителем 1,4 кг); груза 5 весом 2,5 кг; ограничительного кольца 6 с винтом и зажимного кольца 7 с зажимными винтами 8.

Заполнение прибора рыхлым грунтом
производится в три приема равными пор-
циями и таким	образом, чтобы толщина
уплотненного слоя составляла 1,3 высоты
стакана. Повышение уплотненного грунта
над кромкой разъемного стакана после уп-
лотнения трех слоев не должно быть бо-
лее 1 см.
Уплотнение	грунта в приборе произ-
водится ударами груза весом 2,5 кг, свободно
падающего по штоку с высоты 30 см. При
этом каждый слой уплотняется числом уда-
ров, равным 1/3 от общего числа ударов, на-
значенного для уплотнения.
Общее число ударов для песка и супе-
сей – 75, для пылеватых супесей, суглинков
и глин –120.
После этого определяются влажность и
объемный вес грунта в стакане. Далее опера-
		Рис. 4.1. Прибор стандартного
ции по уплотнению повторяются, причем		уплотнения
каждый раз увеличивается влажность грунта.
Влажность	грунта определяется по двум пробам, отбираемым в

бюксы из внутренней части уплотненного образца.

Испытание повторяется до тех пор, пока объемный вес влажного грунта не станет уменьшаться. После окончания опыта и определения влажности вычисляется объемный вес скелета грунта (плотность δ), г/см3:

δ = γ / (1+ 0,01∙ W),

где γ – объемный вес влажного грунта; W – влажность, %.

На основании данных, полученных в результате испытаний, вычерчивается кривая зависимости плотности грунта от влажности (рис. 4.2). По этой кривой определяется максимальная стандартная плотность. Соответствующая этой плотности влажность является оптимальной влажностью грунта.

В дополнение к основному методу при текущем контроле качества уплотнения грунта можно ориентировочно определять максимальную стандартную плотность и оптимальную влажность расчетным методом, не прибегая для всех образцов к стандартному уплотнению их в приборе.

51

Рис. 4.2. Кривая стандартного уплотнения

В этом случае максимальную плотность δmax определяют по формуле, г/ см3:

δmax = ( – (1 – 0,01∙V)) / (1 + ∙ 0,01∙ Wo / в),

где – удельный вес минеральной части, г/ см3, который при такого рода расчетах может быть принят равным для супесей 2,68, для суглинков 2,7, для глин 2,74;

в – удельный вес воды;

V – объем содержащегося в грунте воздуха при оптимальной влажности, % (обычно принимают 3–5 %);

Wo – оптимальная влажность, %.

Ориентировочно значение оптимальной влажности Wo, %, может быть определено следующим образом:

по известному значению влажности на границе раскатывания Wр:

Wo = Wр – a,

где a – поправка для глинистых грунтов, равная 1–2%;

по известному значению влажности на границе текучести Wт:

Wо = ∙ Wт ,

где – переходный коэффициент; ориентировочно для суглинистых чер-

ноземов = 0,65.

Уплотнение грунта до установленных норм приводит к тому, что плотность грунта в насыпи иногда оказывается выше плотности грунта в резервах или карьерах. В связи с этим в забое потребуется разработать объем грунта больший, чем в насыпи после уплотнения. Таким образом,

52

при установлении фактического рабочего объема земляных работ следует учитывать коэффициент относительного уплотнения грунта К1 , определяемый как отношение грунта, взятого из резерва (карьера, выемки), Vрез к объему этого же грунта, который он занял после уплотнения в теле насы-

пи, Vнас:

К1 = Vрез / Vнас

или

К1 = δнас / δрез,

где δнас – средняя плотность грунта в насыпи; δрез – средняя плотность грунта в карьере или разрезе.

Среднюю плотность грунта определяют на основании отбора проб грунта в насыпи и в резервах в процессе сооружения земляного полотна.

Для участка насыпи средняя плотность может быть определена по формуле:

i n
δнас = i n ,
i 1

где δi – фактически замеренные плотности грунта в насыпи, г см3; n – общее число замеров плотности.

Для определения средней плотности грунта в резерве (карьере) предварительно вычисляется средняя плотность грунтов в одном шурфе:

	j n		j n
ш			hj	,
i	= jhj
	j 1		j 1

где iш – средняя плотность i-го шурфа, г/см3;

j – плотность отдельных слоев грунта i-го шурфа, г/см3;

hj – толщины соответствующих слоев, см;

j = 1, 2,…, n – количество слоев грунта i-го шурфа.

Средняя плотность грунта в резерве (карьера) по данным нескольких шурфов:

	i n
рез =	iш n ,
	i 1

где n – число шурфов (обнажений), которые должны размещаться равномерно по всей площади разрабатываемого резерва (карьера).

Подставляя полученные средние значения δнас и рез в выражение для К1, получим коэффициент относительного уплотнения грунта и фактический объем земляных работ:

Vрез = К1Vнас.

53

Для ориентировочного определения рабочей кубатуры при заданном коэффициенте уплотнения коэффициент относительного уплотнения К1 может быть принят по табл. 4.1.

				Т а б л и ц а 4.1
	Заданный	Коэффициент относительного уплотнения
	коэффициент
		песков, супеси,		лѐссовидных
	уплотнения
			суглинков, глин	грунтов, лѐссов,
	насыпи	пылеватых суглинков
				черноземов
	1,00	1,10	1,05	1,20
	0,95	1,05	1,00	1,15
	0,90	1,00	0,95	1,10

4.2. Производство работ по уплотнению насыпных земляных сооружений

Технология возведения железнодорожных насыпей должна обеспечивать прочность и устойчивость насыпей, а также необходимые их размеры, должна исключать неравномерные осадки и деформации основной площадки земляного полотна.

Как правило, насыпи отсыпаются послойно в такой последовательности: разбивка насыпи на уровне отсыпаемого слоя (через 10–20 м колышками отмечаются точки оси и бровок), выгрузка грунта, его разравнивание, уплотнение.

Как видно из предыдущего, наибольшая плотность достигается при уплотнении грунтов оптимальной влажности, поэтому грунты незначительной влажности перед уплотнением необходимо увлажнять.

Рекомендуемая влажность для грунтов в процентах составляет: глин – 23…28; тяжелых суглинков – 22…23; легких суглинков и супесей –

15…17; чернозема – 25…35; лѐссов – 19…21.

Искусственное уплотнение грунта повышает модуль деформации и сопротивление грунта сдвигу, благодаря чему повышается устойчивость откосов и насыпей. Уплотненный грунт становится более водонепроницаемым и водоустойчивым.

Послойное уплотнение грунта в насыпных сооружениях и обратных засыпках котлованов и траншей осуществляется укаткой – с помощью самоходных, полуприцепных и прицепных катков, транспортных средств (автомобилей и прицепов-землевозов), а также землеройно-транспортных машин (бульдозеров и скреперов); трамбованием – специальными трамбующими машинами, навесными трамбующими плитами, а также пневматическими и электрическими трамбовками (для стесненных условий); виб-

54

рованием – подвесными, прицепными и самоходными вибраторами; комбинированным способом – виброкатками-агрегатами.

Основные параметры, характеризующие процесс уплотнения, зависят от свойств грунтов, способов уплотнения и типов применяемых грунтоуплотняющих машин и оборудования.

Трамбующие машины и оборудование служат для уплотнения связных и глинистых грунтов, отсыпаемых слоями толщиной 1…1,5 м. Несвязные песчаные грунты, как правило, не трамбуют, так как вблизи от места удара грунт разуплотняется.

В строительстве используют трамбующие плиты на экскаваторах и трамбующие машины непрерывного действия.

Трамбующие плиты, навешиваемые на канат экскаватора-драглайна, применяют для уплотнения грунтов в местах с узким фронтом работ, недоступных для уплотняющих машин других типов.

Свободно падающую плиту массой 0,8…1,5 т из чугуна или железобетона круглой или квадратной формы в плане прикрепляют на трехчетырех цепях или канатных стропах к концу подъемного каната драглайна. Вспомогательный канат с легким оттяжным грузом служит для исключения вращения плиты и закручивания основного подъемного каната. При ручном управлении подъемами-сбросами плиты и поворотами стрелы в плане частота ударов не превышает 3…5 мин –1, что обуславливает невысокую производительность трамбующих плит на экскаваторах и ограниченное их применение.

Трамбующие машины непрерывного действия выпускаются в двух модификациях: ДУ-12Б и ДУ-12В – для агрегатирования с гусеничными тракторами Т-100М и Т-130.

Рабочим органом машины служат две плиты, подвешенные рядом на подъемных канатах сзади трактора. Плиты поочередно поднимаются канатами и свободно падают на поверхность грунта, осуществляя его трамбование на полосе, равной по ширине захвату обеих плит.

Во время работы трактор движется с замедленной ходоуменьшителем скоростью, которая выбирается соответственно необходимому числу ударов плит по одному месту. При транспортных передвижениях машины плиты поднимаются в верхнее положение, где удерживаются крюками. При работе крюки переводят в нерабочее положение с помощью механизма, управляемого из кабины водителя.

Глубина уплотняющего воздействия, определяющая толщину отсыпаемого слоя, зависит от массы катка, типа его рабочего органа и числа проходов по одному следу.

Область применения катков по разновидностям грунтов определяется типом рабочего органа. По типу рабочего органа катки статистического действия разделяют на катки с гладкими кулачковыми, ребристыми, ре-

55

шетчатыми и пневмоколесными вальцами. По способу приведения в движение катки бывают прицепные и самоходные.

Гладкие вальцы применимы для укладки связных и несвязных грунтов, так как поверхность уплотняемого слоя при этом почти не разрыхляется или разрыхляется на глубину 3 см (для несвязных грунтов).

Ребристыми и кулачковыми вальцами укатывают связные грунты, при этом верхняя часть слоя грунта разрыхляется на глубину, равную 1,3…1,2 высоты ребра грунта или кулачка, в зависимости от разновидности и состояния грунта. Эти катки неприменимы для несвязных грунтов из-за большой глубины разрыхления поверхности слоя грунта.

Решетчатыми вальцами укатывают комковые связные грунты, поскольку валец разрыхляет комки и одновременно уплотняет слой рыхлого грунта.

Пневмоколесные катки применяют для укатки любых грунтов, при этом чем мельче рисунок протекторов шин, тем меньше разрыхляется слой грунта с поверхности.

Для отделки поверхности насыпи, укатанной ребристыми, кулачковыми и решетчатыми катками, производят прокатку одним-двумя проходами катков с гладкими вальцами, а для укатки – в сцепах по 2…5 штук. Сцепка осуществляется дополнительными съемными приспособлениями, монтируемыми на рамах и дышлах.

Пневмоколесные прицепные катки выпускают двух типов: с жестким креплением колесных осей к раме и общим балластным кузовом, а также с балансирным креплением колесных осей к тяговой раме и с секционными ящиками.

У катков с балансирными колесами постоянно обеспечивается контакт всех колес с неровной поверхностью укатки и на грунт все колеса передают заданную нагрузку, обусловленную балластом. Катки с жестким креплением колес этими качествами не обладают, так как при проходе неровностей укатки у отдельных колес может нарушаться контакт с укатываемой поверхностью.

Вибрационные катки предназначены для уплотнения несвязных отсыпанных грунтов и выпускаются преимущественно в прицепном исполнении с гладкими вальцами.

Рабочим органом виброкатка является гладкий валец, внутри которого смонтирован вал с дебалансами – возбудителями вибраций.

Валец размещается внутри прямоугольной рамы, оснащенной дышлом со сцепным устройством.

При проектировании производства работ по уплотнению грунта способ уплотнения выбирается в зависимости от вида грунта, установленного коэффициента уплотнения и возможной длины карты укатки.

56

При проектировании земляного полотна новых линий, а также насыпей под вторые пути величину коэффициента К назначают в зависимости от категории железнодорожной линии, рельефа местности, климатических и гидрогеологических условий (табл. 4.2).

Т а б л и ц а

4.2

Глубина слоя

Характеристики линии

Слой

от подошвы

Значения

балластной призмы,

К

м

Линии со скоростным и особогрузо-

До 0,5

1,03

напряженным движением поездов

Верхний

Нижележащие слои

0,98–1,00

(121–160 км/ч)

Линии с бесстыковым путем

Нижний

> 1,0

0,95

То же, при отсыпке насыпей песками

Верхний

До 1,0

0,95

Нижний

> 1,0

0,92

Линии I и II категорий

Верхний

До 1,0

0,95

Нижний

> 1,0

0,90

Линии III и IV категорий

Верхний

До 0,5

0,95

Нижний

> 0,5

0,90

На линиях I и II категорий на участках

сильно пересеченного рельефа, а также

для всех линий на подходах к большим

На всю высоту насыпи

0,95

и средним мостам (в пределах до 100 м)

и на участках подтопления

Назначать толщину уплотняемого слоя, число проходов грунтоуп-

лотняющей машины можно с использованием данных табл. 4.3.

Т а б л и ц а

4.3

Наибольшая допускаемая толщина

Необходимое число проходов

слоя в плотном теле, см

уплотняющих машин

Песчаный,

Песчаный,

Тип

Глинистый

крупно-

Глинистый

крупно-

уплотняю-

обломочный и

обломочный и

грунт

грунт

щих машин

полускальный

полускальный

грунт

грунт

при заданном коэффициенте уплотнения грунта

0,90

0,95

0,98

0,90

0,95

0,98

0,90

0,95

0,98

0,90

0,95

0,98

Катки на

пневмомаши-

50–

30–

20–

55–

36–

25–

6–8

6–8

8–

4–6

4–6

6–8

нах весом

55

35

25

60

40

30

10

25–30 т

Дизель-трам-

бовочные

машины

89–

45–

30–

95–

55–

40–

1

1

1

1

1

1

(ЦНИИС-

95

50

40

100

60

50

РРМЗ,

МТС-2)

Трамбующая

85–

45–

30–

95–

55–

40–

машина

1

1

1

1

1

1

95

50

40

100

60

50

Д-471

Виброкаток

–

–

–

–

50–

–

–

–

–

–

3–4

–

Д-480

60

Примечание. Число проходов трамбующих машин принято для рабочей скоро-

сти 0,15 км/ч.

57

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАЛЕНДАРНОГО ГРАФИКА

Методику проектирования календарного графика удобно изложить на примере участка строящейся железнодорожной линии (рис. 5.1).

Начинать проектирование нужно с заполнения таблицы (по форме табл. 5.1).

Графы 1, 2, 3, 4 заполняются в соответствии с решением задачи распределения земляных масс.

Марка ведущей машины (графа 5) выбирается из определенного типа машин (графа 4) и местных условий. Например, в графе 4 указано, что на связи 1–1 работа выполняется экскаваторным комплектом. В зависимости от рабочих отметок, объема массива, вида грунта и его влажности принимается решение о выборе конкретной марки экскаватора-драглайна. При скреперных работах также выбирается конкретная марка скрепера.

Рис. 5.1. Календарный график производства земляных работ на участке

При выполнении курсового проекта марка выбираемой машины и количество машин в комплекте должны быть согласованы с руководителем курсового проекта (заносятся в графы 5 и 6).

58

								Т а б л и ц а 5.1
				Перевозимый		Коли-		Суточная	Срок
									производ-
	Постав-	Потреби-	Цена	объем, м3,	Принятая	чество	Дальность	производительность
									ства
	щики	тели	за 1 м3	тип машины	марка машины	машин в	возки, м	комплекта Псут,
									работ tij,
				комплекта		комплекте		м3/сут
									сут
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
					Экскаватор-
	1	1	8	2400	драглайн	1	500	800	3
				Экскаватор	Э-650,
					ковш 0,65 м3
					Экскаватор-
	1	2	14	800	драглайн	1	1500	800	1
				Экскаватор	Э-650,
					ковш 0,65 м3
					Скрепер
				1500	прицепной
	1	3	6	Прицепной	с трактором	2	180	1475	1
				скрепер	Т-100,
					ковш 7 м3
					Экскаватор-
	2	1	12	1600	драглайн,	1	1100	800	2
				Экскаватор	Э-650,
					ковш 0,65 м3

39

Срок производства работ на каждой связи tij определяют исходя из перевозимого объема грунта Vij и суточной производительности комплекта

Пij:

tij = Vij / Пij .

Суточная производительность (графа 8) комплекта находится на основании норм времени, приведенных в сборнике ЕНиР Е-2 (сборник 2, вы-

пуск 1; см. табл. 5.2, 5.3, 5.4, 5.5, 5.6).

В рассматриваемом примере производительность экскаваторного комплекта определяется (прил. 1) из ЕНиР § 2-1-7, табл. 3, строка 3, как

Псут = (100 / 2,0) ∙ 8 ∙ 2 ∙1 = 800 м3/сут.

Здесь 2,0 – норма из ЕниР, машино-часов / 100 м3; 8 – продолжительность рабочей смены, ч; 2 – число рабочих смен в сутки; 1 – число ведущих машин в комплекте.

Производительность скреперного комплекта определяется из § 2-1-21, п.А, табл. 2, строка 2 (прил. 3) как

Псут = (100 / 1,5 + 8 ∙ 0,09) ∙ 8 ∙ 2 ∙ 2 = 1475 м3/сут.

Здесь 1,5 – норма на разработку и перемещение грунта на 100 м; 8 ∙ 0,09 – добавка к норме времени, поскольку дальность транспор-

тировки на 180 метров (180 – 100 = 80; 8 раз по 10 м); 8 и 2 – соответственно продолжительность смены и число рабочих

смен в сутки; 2 – принято два скрепера в комплекте.

При проектировании календарного графика нужно учитывать следующие ограничения.

1.Если в массиве предусмотрена продольная и поперечная возка грунта – из выемки в насыпь и кавальер или возведение насыпи из резерва

ивыемки, необходимо предусмотреть в графике вначале поперечную, а потом продольную возку.

2.Если предусмотрена разработка выемки скреперным и экскаваторным комплектом, обязательно нужно выполнить сначала скреперные работы, потом – экскаваторные.

3.Если по результатам распределения земляных масс оказалось целесообразным на границе насыпи и выемки выполнять работы бульдозером, эта операция должна быть выполнена в первую очередь, а потом – работы в смежных выемках и насыпях другими комплектами.

По полученным результатам (графа 9 табл. 5.1, с учетом указанных ограничений) построен календарный график строительства участка земляного полотна (см. рис. 5.1).

60