Производство работ по уплотнению земляного полотна

Основными условиями обеспечения высокого качества работ по уплотнению грунтов и достижения ими требуемой плотности являются:

- правильный выбор уплотняющих средств в соответствии со свойствами уплотняемых грунтов;

- обеспечение начального состояния грунтов, способствующего их эффективному уплотнению;

- назначение толщины слоев уплотняемых грунтов в соответствии с нагрузкой на них от уплотняющих машин;

- рациональный режим уплотняющих средств: применение предварительного уплотнения, соблюдение необходимой последовательности проходов и обеспечение их требуемого числа и т.п.;

- своевременный и тщательный контроль плотности.

Важным фактором, облегчающим уплотнение и способствующим его высокому качеству, является естественная влажность грунта близкая к оптимальной. При недостаточной влажности грунтов резко возрастает необходимое количество работы по уплотнению - увеличение массы уплотняющих средств и числа их проходов. Наиболее эффективное уплотнение достигается при влажности грунтов, составляющей 0,9...1,1 оптимальной при стандартном уплотнении. Сухие грунты необходимо перед уплотнением искусственно увлажнять. Количество воды, которое необходимо добавлять к грунту, чтобы довести его влажность до оптимальной, можно рассчитать по формуле

D W = K _тр · d _о (W ₀ - W) a, (1.11.1)

где D W - добавочное количество воды, т на 1 м³ грунта в плотном теле;

К_тр - требуемый коэффициент уплотнения;

d_о - оптимальная плотность грунта, г/см³;

W ₀ - оптимальная влажность в долях единицы;

W - естественная влажность в долях единицы;

a - коэффициент, учитывающий испарение воды (в засушливых районах принимают a = 1,2).

Несвязные грунты увлажняют непосредственно перед уплотнением после разравнивания отсыпаемого слоя. Связные грунты лучше увлажнять в резерве после рыхления.

При избыточном увлажнении грунтов, также как и при недостаточном, невозможно получить оптимальную плотность. Допускается производить уплотнение, если грунт, отсыпаемый в насыпь, имеет влажность не более указанной в табл. 1.11.1.

Таблица 1.11.1

Максимальная допустимая влажность грунта

Переувлажненные грунты подсушивают на воздухе в резерве или непосредственно в отсыпаемом слое. Если климатические условия района строительства не позволяют подсушивать переувлажненные связные грунты, разрабатываемые в резервах или выемках, их можно улучшить введением добавок негашеной извести или магнезии.

При введении добавок влажность грунта понижается в результате воздействия следующих факторов:

1. Часть влаги вступает в реакцию и переходит в твердое состояние

W ₁ = k ₁ - D, (1.11.2)

где W ₁ - количество воды, вступившее в реакцию;

k ₁ - экспериментальный коэффициент равный для негашеной извести (СаО = 0,32) для магнезии (М gО = 0,43);

D - доза извести или магнезии от массы твердой фазы, %.

2. В процессе гашения извести или магнезии выделяется тепло, которое увеличивает испарение

W ₂ = a· k ₂· D, (1.11.3)

где а - коэффициент, учитывающий испарения (при средних условиях а = 0,2);

k ₂ - относительное содержание в извести или магнезии свободной описи кальция или магния

(1.11.4)

где t_m, t_э - максимальная температура гашения товарной извести или магнезии и эталона, град.;

t_в - температура воды, град.

3. Внесенная известь или магнезия увеличивает объем сухой массы

(1.11.5)

Влажность переувлажненного грунта после внесения добавок СаО или М gО с учетом этих трех факторов уменьшится и составит

(1.11.6)

где W_гр - влажность грунта до внесения добавки извести или магнезии.

При уплотнении укаткой для повышения предела прочности уплотняемого грунта и для возможности постепенного увеличения удельного давления на него уплотняющих средств, что является важным условием достижения высокой плотности, рыхлый свежеотсыпанный грунт каждого слоя необходимо подвергнуть предварительному уплотнению. Для предварительного уплотнения (подкатки) обычно применяют катки легких типов. Нагрузка на колесо катка на пневматических шинах, применяемого для предварительного уплотнения, должна быть примерно вдвое меньше нагрузки на колесо при основных проходах. При использовании кулачковых катков в комплекте с катками на пневматических шинах, первые используют для предварительного уплотнения, вторые - для окончательного. Предварительного уплотнения требуют только связные грунты. Нет необходимости в предварительном уплотнении и связных грунтов, если они в процессе отсыпки слоя подвергались воздействию колес скреперов или автомобилей - самосвалов.

Прицепными катками грунт уплотняют круговыми проходами (рис. 1.11.1), начиная их на расстоянии не менее 2,0...2,5 м от бровки насыпи, во избежание сползания катка под откос. Последующими проходами уплотняют края насыпи, приближаясь к бровке за каждый проход на 1/3 ширины катка, но не ближе, чем на расстояние 1,0...1,3 м между кромкой вальца или краем колеса и бровкой. После этого продолжают укатку в направлении от бровок к оси насыпи, перекрывая при каждом проходе след предыдущего прохода на 1/3...1/4 ширины катка.

Рис. 1.11.1. Схема работы прицепного катка на пневматических шинах:
1...10 - последовательность проходов; L - длина захватки

Вибрационными катками грунт можно уплотнять как по круговой схеме, как и челночным способом.

Уплотнение трамбованием начинают после тщательного разравнивания грунта слоем необходимой толщины бульдозером или автогрейдером. При применении трамбующих машин грунт уплотняют продольными проходами машин по круговой схеме, начиная от бровок насыпи и постепенно передвигаясь в направлении ее оси, с перекрытием каждым проходом следа предыдущего прохода на 0,1...0,2 м. Приближаться к бровкам на расстояние менее 0,5 м не разрешается во избежание сползания машины под откос.

При использовании трамбующих плит, подвешенных к стрелам экскаваторов, уплотнение производят в соответствии с рис. 1.11.2.

Рис. 1.11.2. Схема уплотнения грунта плитой, подвешенной к стреле экскаватора:
а - вид сбоку; б - план; 1 - плита; 2 - уплотненные слои; 3 - шаг передвижения экскаватора; 4 - направление движения экскаватора; 5 - уплотненная полоса