Лекция 3 тема: технология возведения земляного полотна план леции:
3.1. Свойства грунтов;
3.2. Технология возведения насыпей;
3.3. Уплотнение насыпей;
3.4. Производство земляных работ в период отрицательных температур;
3.5. Разработка грунтов в зимнее время;
3.6. Отсыпка насыпей в зимнее время;
3.7. Особенности технологии сооружения железнодорожного земляного полотна в сложных условиях. Применяемые машины.
3.1. Свойства грунтов
Грунтами называются горные породы, залегающие в верхних слоях земной коры. Они используются в качестве основания и материала для земляных сооружений.
С точки зрения строительной, грунты можно подразделять на скальные, крупнообломочные, песчаные и глинистые (супеси, суглинки, глины). К основным свойствам грунтов, влияющим на технологию производства работ, трудоемкость и стоимость, относятся:
1) удельная плотность грунта в естественном залегании;
2) разрыхляемость;
3) сцепление;
4) угол естественного откоса φ;
5) влагоемкость;
6) водоудерживающая способность;
7) водопрочищаемость;
8) размываемость.
Практическое значение имеют электропроводность грунта, теплоемкость,
теплопроводность. Когда речь идет о мерзлых грунтах, их подразделяют на твердомерзлые, пластичномерзлые и сыпучемерзлые.
Сцепление характеризуется начальным сопротивлением грунта сдвигу. От средней плотности и сцепления в значительной степени зависит производительность строительных, землеройных машин. В ЕНиР сборник 2 выпуск 1 "Земляные работы" приведено деление грунта на группы трудности разработки в зависимости от средней плотности в основном залегании и способа разработки.
Коэффициент разрыхления:
Кр=
,
где
- объем грунта после разработки, м3;
- объем грунта в плотном теле, в естественном
залегании, м3.
Существует понятие первоначального разрыхления и остаточного разрыхления.
Основания под насыпи бывают прочные, недостаточно прочные и слабые.
К слабым основаниям относятся естественные сырые основания, сложенные
торфом, илом и глинистыми грунтами с влажностью более Wр+0,5 Wп,
где Wр - предел раскатывания;
Wп - число пластичности.
Сырое основание - это когда поверхностный сток отсутствует, уровень грунтовых вод находится на глубине до 1м, имеются выходы грунтовых вод на поверхность земли.
На вечномерзлых грунтах в зависимости от степени относительного сжатия δ и осадки различают основания 4 категорий:
1) слабосжимаемые (прочные);
2) среднесжимаемые;
3) сильносжимаемые (слабые);
4) просадочные (δ > 0,4). Эти основания часто характеризуются наличием подземного льда, а на марях – мощностью торфа более 1м.
3.2. Технология возведения насыпей
Сооружение насыпей производится в установленном порядке после завершения подготовительных работ, закрепление разбивки, подготовки основания. Грунты для возведения земляного полотна должны обеспечивать его прочность и устойчивость. При выборе грунтов следует учитывать их физические, химические и механические свойства. Без ограничения допускаются для возведения земляного полотна дренирующие грунты.
К ним относятся:
1) скальные, слабовыветривающиеся и легко выветривающиеся не размягчаемые;
2) крупнообломочные;
3) песчаные, за исключением мелких недренирующих и пылеватых песков;
4) галька;
5) гравий;
6) легкие, крупные супеси (примесь глинистых частиц до 6%).
Грунты и шлаки, состояния и свойства которых существенно изменяются под воздействием природных факторов (воды, ветра) допускаются для возведения насыпей с ограничением, возможность и целесообразность их использования устанавливается в зависимости от конкретных условий производства работ. При этом делают технико-экономическое обоснование конструкции насыпи с учетом способов защиты ее от разрушающего воздействия природных факторов. К этой группе грунтов относят:
- скальные из легко выветривающихся различаемых пород;
- мелкие недренирующие и пылеватые пески;
- лессы;
- лессовые и лессовидные грунты;
- аргелиты, алевролиты, мергели;
- тальковые и пирофелитовые грунты;
- меловые грунты;
- жирные и сланцевые глины;
- иольдиевые глины;
- торф;
- чернозем;
- подвижные барханные пески.
Для возведения насыпей недопустимы:
1) глинистые избыточно засоленные грунты;
2) глинистые переувлажненные грунты;
3) для насыпей высотой до 1 м торф, ил, мелкие пылеватые пески, глинистые грунты с примесью ила и органических веществ, верхний почвенный слой, содержащий в большом количестве корни растений;
4) на мокром основании и участках, где возможен длительный застой воды, не
допустимы тальковые, перофелитовые и меловые грунты;
5)грунты, содержащие в большом количестве гипс.
При сооружении насыпей производится послойная отсыпка грунта с немедленным разравниванием и уплотнением. В процессе производства работ необходимо обеспечивать сток воды и согласованную работу всех машин комплекта.
а) Слои могут отсыпаться горизонтально
Рис. 3.1. Схема отсыпки насыпи горизонтальными слоями
б) с приданием им уклонов(i=0,02-0,04) в полевую сторону.
Рис. 3.2. Схема отсыпки насыпи наклонными слоями
Обычно отсыпка ведется от краев насыпи к середине. В том случае, когда в основании залегают слабые переувлажненные грунты, до высоты 3 м насыпь отсыпают от середины к краям, а далее как в обычных условиях. Толщина отсыпаемого слоя зависит от наличия того или иного типа уплотнительной техники. В местах пересечения узких логов, на болотах, в местах, где затруднено перемещение транспортных средств по поверхности земли или же в тех случаях, когда заезд транспорта на естественное основание нежелателен, ведут отсыпку насыпи "с головы".
Рис. 3.3. Схема отсыпки насыпи «с головы»
Отсыпку желательно вести однородным грунтом, исключение составляет лишь карьерная масса, состоящая из глинистых, песчаных и галечниковых грунтов. В тех случаях, когда по ряду причин для отсыпки используем дренирующие и не дренирующие грунты размещать их в теле насыпи необходимо так как показано на рисунке.
Рис. 3.4. Схемы возможного размещения разнородных грунтов в теле насыпи
Не допустимо вести отсыпку следующим образом
Рис. 3.5. Схемы недопустимого расположения разнородных грунтов в теле насыпи
Исключение составляет покрытие откосов камнем, покрытие откосов насыпей, сооружаемых из барханных песков, другим грунтом для исключения его выдувания, а также покрытие откосов растительным грунтом при укреплении их травосеянием.
В продольном направлении разнородные грунты сопрягаются следующим
образом.
Рис. 3.6. Сопряжение разнородных грунтов в продольном направлении
При отсыпке необходимо учитывать запас по высоте, необходимый для компенсации осадки основания насыпи и самого тела насыпи.
Рис. 3.7. Схема к расчету возможной осадки основания насыпи
В том случае, когда невозможно дать полный запас на осадку прибегают к
различного рода мероприятиям. Например, в том случае, когда в основании залегают, слабый осадочный грунт то:
а) перед началом отсыпки производят его вырезку и замену на хорошо дренирующий грунт. Величина вырезки определяется, как правило, расчетом.
Рис. 3.8. Замена грунта в основании насыпи
б) в ряде случаев в период отсыпки насыпи производят измерение основной
площадки на некоторую величину L для того, чтобы в дальнейшем компенсировать осадку путем подъемки пути на балласт.
Рис. 3.9. Уширение насыпи с целью компенсации осадок путем подъемки пути на балласт