Сооружение земляного полотна на илах
Строительство при освоении морских побережий довольно часто осуществляется на территориях с залеганием слоя ила. Об этом свидетельствует опыт строительства в западных бассейнах (Балтийском и Черноморском) и в Дальневосточном. В частности в бухтах Японского моря (порты Владивосток, Находка, Восточный, Ванино) повсеместно встречаются отложения ила мощностью до 10 м и более (до 20...30 м). Илы относятся к сильносжимаемым грунтам. Это приводит к большим осадкам сооружений, возводимых на этих грунтах.
Другая особенность поведения илов в основаниях сооружений заключается в том, что уплотнение их под нагрузкой происходит лишь до определенного предела величины нагрузки, при превышении которого илы ведут себя как пластичное вязкое тело. Благодаря этим особенностям при отсыпке земляного полотна на основание, сложенное илом может происходить выдавливание грунта за пределы подошвы насыпи (рис. 8.1).
За счет этого образуются так называемые бугры выпирания, которые могут прослеживаться на расстоянии 10...20 м от подошвы насыпи. Поэтому технология сооружения земляного полотна при традиционном подходе предусматривает возведение «плавающих» конструкций на песчаной подушке, с устройством пригрузочных берм для того, чтобы не допустить возможности выдавливания грунта.
Вместе с тем многолетние исследования и опыт строительства на морских илах, накопленный ОАО «Дальгипротранс», позволили разработать технологию возведения земляного полотна с использованием принципа частичного выдавливания грунта весом насыпи. Эта технология способствует снижению трудоемкости и стоимости работ за счет отказа от устройства песчаной подушки и, главное, ускорению процесса стабилизации земляного полотна.
Суть рассматриваемой технологии заключается в том, что насыпь отсыпается выше проектных отметок на высоту, эквивалентную пригрузке, назначение которой – ускорить протекание процесса вдавливания насыпи в ил и тем самым сократить сроки стабилизации земляного полотна. При этом допускается образование бугров выпирания у подошвы насыпи. Высота, эквивалентная пригрузке, определяется расчетом и уточняется в процессе производства работ.
Сооружение насыпи с погружением ее в ил производится сразу на полную строительную высоту методом отсыпки с головы. При этом используются обычные способы разработки, укладки и уплотнения грунтов. По мере осадки насыпи производится ее досыпка. Перед укладкой рельсошпальной решетки верхняя часть эквивалентной пригрузки до отметок бровки полотна срезается.
Срезанный грунт укладывается к подошве откоса насыпи в виде берм, что способствует повышению устойчивости земляного полотна. Эта технология, разработанная ОАО «Дальгипротранс», успешно использована на многих транспортных объектах в различных районах Дальнего Востока и доказала свою высокую эффективность.
Контрольные вопросы И ЗАДАНИЯ
1. Назовите особые строительные свойства территории с залеганием мощных слоев морских илов.
2. Какими недостатками обладает традиционная технология сооружения земляного полотна на илах?
3. В чем состоит суть интенсивной технологии сооружения земляного полотна на морских илах, предложенная ОАО «Дальгипротранс»?
9. ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ РАБОТ ПО ВОЗВЕДЕНИЮ
МАЛЫХ ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ В Северной
строительно-климатической зоне
При выборе рациональной технологии и организации работ по возведению малых искусственных сооружений в земляном полотне необходимо предусматривать:
– применение поточной организации строительства, выбор машин и комплектов, обеспечивающих высокую производительность и требуемое качество работ;
– обеспечение принятого в проекте температурного состояния вечномерзлых грунтов оснований;
– заводское изготовление сборных конструкций сооружений. В тех случаях, когда изготовление конструкций на специализированных предприятиях не представляется возможным или когда доставка их на места строительства экономически не оправдана, следует рассмотреть вариант изготовления конструкций на собственной производственной базе.
При организации строительных площадок, на которых размещаются стоянки машин, склады конструкций и материалов, производственные и бытовые здания и т. д., необходимо соблюдать следующие требования:
· строительные площадки необходимо размещать на возвышенных сухих местах с низовой стороны труб и мостов на расстоянии не менее 100 м от них, а отапливаемые помещения – на расстоянии не менее 150…200 м;
· не допускать с верховой стороны сооружения движения транспорта и проведения каких-либо строительных и хозяйственных работ;
· устраивать стоянки машин, сооружать временные здания на грунтовых подсыпках толщиной не менее 0,5 м;
· устраивать подъезды к месту сооружения труб и мостов на насыпях из дренирующего грунта высотой не менее 0,5 м, предусматривая временные водоперепуски.
При производстве работ должны быть приняты меры по обеспечению сохранности мохорастительного покрова на всем участке расположения искусственного сооружения. Машины и оборудование для производства всех видов работ следует выбирать с учетом их применимости в данных природно-климатических, грунтово-геологических условиях, а также с учетом особенностей технологии работ и на основе технико-экономических расчетов.
Способы производства земляных работ, устройства оснований и фундаментов сооружений принимают в соответствии с принципом использования вечномерзлых грунтов, временем года выполнения работ, мерзлотными условиями площадки строительства и физико-механическими свойствами грунтов, наличием и характером грунтовых вод и другими требованиями, предусмотренными проектом.
В зимний период котлованы под фундаменты труб на вечномерзлых грунтах устраивают без применения ограждений. Для сохранения грунтов в мерзлом состоянии котлован необходимо разрабатывать при установившейся отрицательной температуре наружного воздуха. Разработку котлована в летний период разрешается производить в исключительных случаях при соответствующем технико-экономическом обосновании, не допуская перерыва между отрывкой котлована и устройством в нем фундаментов. Котлован должен быть надежно защищен от возможного поступления грунтовой и поверхностной вод.
Сроки работ по разработке котлована под фундаменты в оттаивающих и предварительно протаявших грунтах выбирают в зависимости от инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки строительства. Наиболее благоприятным периодом является вторая половина летнего сезона.
В зимнее время земляные работы по устройству котлованов выполняют с использованием тракторных рыхлителей или буровзрывной технологии. После зачистки дна котлована следует сразу же начать работы по устройству гравийной (щебеночной) подготовки.
Свайные фундаменты труб и мостов на участках с залеганием сильнольдистых грунтов (льдистость более 0,6) и погребенных льдов должны сооружаться в зимнее время. При более благоприятных грунтовых условиях допускается эти работы выполнять в теплый период года.
Возведение свайных фундаментов осуществляют одним из следующих способов производства работ:
– осаживанием свай-оболочек в разбуриваемые по мере их погружения (бурообсадный способ);
– погружением свай в предварительно пробуренные скважины диаметром, превышающим максимальный размер поперечного сечения погружаемого элемента не менее чем на 5 см, с последующим заполнением образовавшегося зазора раствором.
Погружение свай-оболочек бурообсадным способом производят повторяющимися циклами, каждый из которых состоит из осаживания оболочки, разбуривания грунта буровым станком и удаления образовавшегося шлама. При этом работы необходимо вести без перерывов во избежание смерзания оболочки с грунтом. По окончании погружения грунт в полости оболочки должен быть убран до уровня кромки ножа, и затем в основании выполнена подготовка толщиной 30…40 см из смеси щебня и крупнозернистого песка с тщательным трамбованием засыпки.
Полость оболочки заполняют бетонной смесью с осадкой конуса 6…10 см. Бетонную смесь рекомендуется приготавливать на основе быстротвердеющих цементов и пластифицирующих добавок. Температура смеси перед укладкой в оболочку должна быть не ниже 40 °С.
Погружение свай в предварительно пробуренные скважины производят с помощью стрелового крана (или имеющейся на буровом станке лебедки). Бурение следующей скважины рядом с ранее пробуренной допускается после установки сваи. Для заполнения зазора между сваей и стенкой скважины применяют различные виды растворов в зависимости от принципа использования вечномерзлого грунта.
Цементопесчаные грунты применяют при заделке свай в скальные грунты, а также при применении второго принципа строительства. Если на площадке используется первый принцип строительства, применяют грунтовые растворы. При забивке свай в лидерные скважины диаметр последних назначают по результатам опытной забивки; он не должен превышать наименьшего размера поперечного сечения сваи. Глубину скважины принимают:
· не более проектной глубины погружения сваи, без учета длины ее острия – при опирании на мерзлый грунт;
· не менее толщины вечномерзлого слоя грунта – при опирании на талые грунты.
К устройству сборных фундаментов с вмороженными сваями следует приступать не ранее того, как произойдет смерзание грунтов со сваями в пределах глубины их погружения в вечномерзлый грунт. Смерзание можно считать достигнутым, если температура грунта будет ниже
–0,3 °С – для песков и льдонасыщенных крупнообломочных пород;
–0,6 °С – для супесей; –1 °С – для суглинков и –1,5 °С – для глин.
После окончания монтажных и гидроизоляционных работ и освидетельствования труба засыпается грунтом, из которого возводится насыпь. Отсыпку грунта ведут равномерно с обеих сторон трубы слоями по 15…20 см с тщательным уплотнением каждого слоя. До возведения на участке насыпи на проектную отметку труба должна быть засыпана на высоту не менее 0,5 м над звеньями и на ширину по верху засыпки не менее 4 м в каждую сторону.
Если насыпь отсыпают из скального грунта или грунтов с большим количеством включений крупных камней (более 10 см), то во избежание механических повреждений труба должна быть засыпана песчаным или глинистым грунтом на высоту не менее 0,5 м над ее верхом. Ширина этой засыпки принимается равной ширине трубы плюс по 1 м с каждой стороны.
Построенные части малых искусственных сооружений, а также все скрытые конструкции должны быть освидетельствованы и приняты при участии представителя заказчика с составлением актов установленной формы. При сохранении грунтов основания в мерзлом состоянии сдача объектов производится при условии, что основание имеет отрицательные температуры не выше оговоренных в проекте.
В период производства работ по возведению искусственных сооружений строительная организация должна осуществлять наблюдения за температурным режимом грунтов в основании фундаментов не реже одного раза в сутки. Результаты наблюдений должны фиксироваться в специальном журнале. По окончании строительства материалы наблюдений и температурные скважины передаются по акту заказчику. Технологическая последовательность процессов по возведению малых искусственных сооружений на вечномерзлом грунте приведена в табл. 9.1.
Таблица 9.1
Трудоемкость и последовательность работ по сооружению
водопропускных труб на вечномерзлых грунтах
| Последовательность выполнения работ | Технология производства работ | Единица измерения | Трудоемкость на ед. изм., чел.-дн. |
| Устройство труб с облегченным фундаментом | |||
| Подготовительные и транспортные работы | Планировка площадки, разбивочные работы, доставка материалов, элементов конструкций и складирование их на объекте | По отдельному графику | |
| Рытье котлована и зачистка до проектной отметки | Котлован разрабатывается бульдозером-рыхлителем, зачистка – экскаватором-планировщиком (или вручную) Грунт из котлована удаляется в низовую сторону от трубы | 1 м3 1 м3 | 0,34 0,3 |
Продолжение табл. 9.1
| Последовательность выполнения работ | Технология производства работ | Единица измерения | Трудоемкость на ед. изм., чел.-дн. |
| Заполнение котлована (траншеи) гравийно-песчаным грунтом | Засыпка производится слоями по 20…30 см с обязательным уплотнением каждого слоя вибротрамбующей плитой | 1 м3 | 0,1 |
| Укладка железобетонных плит, блоков оголовков и звеньев трубы | Укладка плит, монтаж блоков оголовков и звеньев труб ведется автомобильным краном грузоподъемностью 10–16 т: монтаж оголовков укладка звеньев | 1 м3 1 м3 | 0,2 0,6 |
| Засыпка пазух котлована | Засыпка производится с обязательным послойным уплотнением грунта ручными трамбовками | 1 м3 | 0,1 |
| Устройство теплоизоляции и гравийно-песчаной подгрунтовки под лотки оголовков | Подготовку устраивают в пределах оголовков | 1 м3 | 0,25 |
| Устройство лотков в пределах оголовков | Лотки устраивают из монолитного бетона марки 150 | 1 м3 | 0,5 |
| Конопатка швов и устройство гидроизоляции | Швы между звеньями конопатят с двух сторон паклей, пропитанной битумом, звенья в местах соприкосновения с грунтом обмазывают два раза битумом, на швы в два слоя наклеивают рубероид | 1 м2 | 0,1 |
| Засыпка трубы и укрепление русла и откосов | Выполняет специализированная организация после постройки трубы | По отдельному графику | |
| Устройство труб на блочном фундаменте | |||
| Подготовительные и транспортные работы | В комплекс работ входят планировка площадки, разбивочные работы, доставка материалов, завоз элементов конструкций и складирование их на объекте | По отдельному графику | |
| Рытье котлована с зачисткой до проектной отметки | Котлован разрабатывают экскаватором на пневматическом ходу Зачистка вручную. Извлекаемый грунт удаляются с территории строительной площадки | 1 м3 1 м3 | 0,04 0,3 |
Окончание табл. 9.1
| Последовательность выполнения работ | Технология производства работ | Единица измерения | Трудоемкость на ед. изм., чел.-дн. |
| Устройство теплоизоляцион-ного и влагонепроницаемого слоя | При использовании торфа раскладку, планировку и уплотнение производят вручную Блоки из газобетона, пенопласта и т. д. Укладывают автокраном на пневматическом ходу грузоподъемностью до 10 тс | 1 м3 1 м3 | 1,7 0,4 |
| Приготовление цементного раствора и укладка блоков фундаментов и звеньев труб, устройство монолитных оголовков и открылков | Цементный раствор для омоноличивания блоков фундамента приготавливают в бетономешалке, которую в дальнейшем используют для приготовления бетонной смеси при устройстве оголовков и лотков в пределах оголовков. Монтаж ведется автомобильным краном грузоподъемностью 10 тс: укладка блоков фундамента; установка звеньев; устройство монолитных оголовков, открылков и лотков в пределах оголовков | 1 м3 1 м3 1 м3 | 0,60 0,60 0,50 |
| Конопатка швов между звеньями и устройство изоляции | Швы между звеньями конопатят с двух сторон паклей, пропитанной битумом. Звенья в местах соприкосновения с грунтом обмазывают битумом, а на швы в два слоя наклеивают рубероид | 1 м2 | 0,1 |
| Засыпка трубы, укрепление русла и откосов | Выполняет специализированные отряды после устройства трубы | – | – |
| Устройство труб на свайном фундаменте | |||
| Подготовительные и транспортные работы | Планировка площадки, разбивочные работы, доставка материалов, конструкций и их складирование | По отдельному графику | |
| Рытье котлована с зачисткой до проектной отметки | Котлован разрабатывается экскаватором Зачистка дна котлована – планировочным ковшом. Извлекаемый грунт удаляется с территории площадки | 1 м3 1 м3 | 0,04 0,1 |
| Устройство теплоизоляционного и влагонепроницаемого слоев | При использовании торфа раскладку, планировку и уплотнение производят вручную Блоки из газобетона, пенопласта и т.д. укладывают автомобильным краном грузоподъемностью 10 т | 1 м3 | 1,7 |
| Засыпка трубы и укрепление русла и откосов | Выполняет специализированный механизированный отряд после устройства труб | По отдельному графику |
Технологическая последовательность процессов необходима для построения графиков производства работ; трудоемкости процессов – для определения продолжительности выполнения отдельных работ и сроков строительства ИИСО в целом.
Контрольные вопросы и задания
1. Перечислите основные особенности организации работ по возведению искусственных сооружений в северной зоне.
2. Какие методы и приемы выполнения земляных работ при возведении ИССО наиболее предпочтительны в северной зоне?
3. Как возводят свайные фундаменты при строительстве ИССО в северной зоне?
4. Какое влияние оказывают свойства и состояние ВМГ на организацию и технологию работ при возведении ИССО?
5. Как учитывают температуру ВМГ при возведении фундаментов ИССО?
6. Изложите кратко технологию и организацию работ при строительстве в северной зоне: а) водопропускных труб на облегченном фундаменте; б) водопропускных труб с блочными фундаментами; в) водопропускных труб на свайном основании.
10. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ КАРТЫ
НА СООРУЖЕНИЕ ПРИСЛОНЕННОЙ НАСЫПИ (пример)
Исходные данные на разработку технологической карты
Технологическая карта предназначена для сооружения участка земляного полотна однопутной железной дороги с прислоненной насыпью (ПК 1017+00 – ПК 1019+00).
Технологическая карта предусматривает следующие разделы:
– определение объемов работ;
– выбор способов производства работ и технологических средств;
– определение трудоемкости работ;
– формирование графика выполнения процессов;
– расчет технико-экономических показателей, потребности в материально-технических и людских ресурсах;
– вычерчивание технологических схем выполнения производственных процессов в трех проекциях;
– разработка требований к качеству работ, указаний по технике безопасности, охране труда и окружающей среды.
При разработке технологической карты учитываются указания и требования нормативных документов, регламентирующих строительное производство (СНиП, СН, ЕНиР и др.). Технологическая карта включает в себя пояснительную записку и чертеж формата А1. На чертеж выносятся следующие материалы: технологические схемы производства работ, график производства работ, технико-экономические показатели, ведомость потребности в материально-технических ресурсах.
Прислоненная насыпь высотой 12 м сооружается на участке строящейся новой железной дороги ПК 1017+00 – ПК 1019+00 (см. рис. 4.2). Насыпь возводится под однопутную железную дорогу I категории. Тип грунта: рисберма – крупный камень (Δк = 0,5¸1,0 м); берма – мелкий камень (Δк = 0,25¸0,5 м); прислоненная насыпь – дренирующий грунт.
Сооружение возводится из привозного грунта из карьеров. Грунт, укладываемый в берму и рисберму, доставляется из карьера №1 (дальность возки lв = 1,2 км). Грунт для насыпи привозится из карьера №2 (дальность возки lв = 2,8 км).
В карьере №1 установлен грохот для сортировки скального грунта для бермы и рисбермы. Карьер №1 имеет запас грунта 300 тыс. м3, карьер №2 – 345 тыс. м3.
Определение объемов работ
Объемы земляных сооружений прислоненной насыпи на данном участке определены из проектных материалов (рабочие чертежи, сметы) (табл. 10.1).
Таблица 10.1
Объемы работ
| Наименование | Единицы измерения | Количество |
| Рисберма | м3 | |
| Берма | м3 | |
| Прислоненная насыпь | м3 | |
| Кювет | м3 | |
| Откос бермы | м2 | |
| Откос насыпи | м2 | |
| Площадка рисбермы | м2 | |
| Площадка бермы | м2 | |
| Основная площадка прислоненной насыпи | м2 |
При разработке грунта в карьере №1 и последующем пропускании его через грохоты образуется: крупного камня для рисбермы 30 %; мелкого камня для бермы – 70 % общего объема. Поэтому для добычи 3511 м3 грунта для рисбермы и 9800 м3 для бермы экскаватор должен разработать столько грунта, чтобы выполнились потребности в объемах грунта:
· для бермы 
· для рисбермы 
Следовательно, экскаватор должен разработать 14000 м3 грунта. Не- использованный грунт
