Особенности возведения земляного полотна в особых условиях

Для обеспечения круглогодичного строительства железных дорог, лучшего использования землеройных и транспортных машин, быстрейшей подготовки земляного полотна к укладке верхнего строения пути и тем самым ускорения сроков строительства земляные работы производят и в зимнее время. В настоящее время зимой выполняют в среднем до 30 % объема работ по сооружению земляного полотна.

В зимнее время возможно движение транспорта по марям и болотам, а также использование в качестве дорог льда замерзших рек. Зимой не происходит вторичное смерзание разрыхленного перед разработкой грунта, не заплывают пробуренные скважины и траншей. При отсыпке насыпей в зимнее время легче сохранить торфо-моховой покров, а также естественный уровень низкотемпературной вечной мерзлоты в основаниях, насыпей. Зимой не оплывают грунты на откосах выемок, разрабатываемых в вечной мерзлоте, а также при проектировании и возведении насыпей болота.

 

8.1На зимний период целесообразно относить:

• возведение насыпей из песчаных, гравийно-галечных и предварительно разрыхленных
скальных грунтов на основаниях, прочность и деформация которых изменяются
незначительно в результате их промерзания и оттаивания;

• разработку в глинистых грунтах выемок глубиной более 3 м с перемещением грунта в
кавальер или насыпь;

• возведение насыпей на болотах, а также на марях, на участках подземных льдов и
льдонасыщенных суглинков и пылеватых песков, в особенности на участках с
низкотемпературной вечной мерзлотой;

• устройство штолен и глубоких дренажных прорезей;

• укрепление откосов насыпей регуляционных сооружений и русел рек каменной обсыпкой,
бетонными массивами, плитами.

При возведении насыпей зимой необходимо тщательно очищать от снега и льда основание под насыпь; не допускать попадания снега и льда в тело насыпи; слои насыпи отсыпать с такой интенсивностью, чтобы температура грунта (исключая мерзлые комья) в момент уплотнения грунтоуплотняющими машинами была выше нуля. При этом не следует допускать содержание мерзлого грунта в момент уплотнения более 30% общего, объема, укладываемого в насыпь, и укладку в насыпь комьев мерзлого грунта с линейными размерами более 0,2 м или более ⅔ толщины уплотняемого слоя. Использование вечномерзлых песчаных грунтов решается индивидуально в зависимости от их крупности и влажности.

Мерзлый грунт размещается не ближе 1 м от поверхности откосов равномерно по слою насыпи, не допуская его укладки в виде отдельных гнёзд.

Верхнюю часть насыпей, а также слой грунта над верхом водопропускных труб на высоту не менее 1 м отсыпают только талым глинистым или дренирующим грунтом. Насыпи за задними гранями устоев и конуса у мостов отсыпают только талым дренирующим грунтом. Насыпи на поймах рек в пределах затопления, а также регуляционные земляные сооружения возводят только

 

Максимальная высота насыпей, возводимых из глинистых грунтов в зимнее время
Климат района	Среднегодовая температура воздуха, °С	Высота насыпи, м
Суровый	ниже -2	2,5
Холодный	от -2 до +1	3,5
Умеренный	от +1 до +5	4,5
Теплый	более +5	без ограничений

 

из скальных и крупнообломочных грунтов, а также крупных и средней крупности песков. На затопляемых поймах насыпи возводят до начала половодья на высоту не менее 0,5 м выше отметки ожидаемого горизонта высоких вод (с учетом высоты волны) с укреплением откосов, предусмотренным проектом. При наличии в основании насыпи пней нижний слой рекомендуется! отсыпать до выпадения снега, так как удаление последнего в этих условиях будет затруднено. Основную площадку насыпи из глинистых грунтов планируют после их оттаивания и предварительного уплотнения грунтоуплотняющими машинами.

Для насыпей, возводимых на полную высоту из глинистых грунтов при отрицательной температуре, принимают запас на осадку в размере до 5% высоты насыпи в районах с суровым и холодным климатом и до 3% в, районах с умеренным климатом.

Отсыпку слоев насыпи организуют одновременно на двух захватках: на одной разгружают грунт из автосамосвалов. На другой разравнивают грунт бульдозером и уплотняют грунтоуплотняющей машиной. При ширине слоя насыпи более 10 м его отсыпают в несколько приемов полосами шириной 6 - 10 м.

Для уплотнения грунта в зимнее время целесообразно использовать машины с увеличенной интенсивностью воздействия: тяжелые виброкатки, машины ударного и виброударного действия, а также решетчатые катки массой 25 т и более.

Грунты, имеющие в момент уплотнения температуру 0,5 °С и выше, относятся к талым.

На участках мокрых и сырых оснований нижнюю часть насыпи на высоту не менее 0,5 м рекомендуется отсыпать до начала устойчивых заморозков.

Доработку откосов выемок и кюветов до проектного очертания производят после оттаивания грунта.

Разработку грунтов целесообразно производить экскаваторами с ковшом емкостью не менее 1 м. В случае применения экскаваторов с ковшом емкостью 0,65 м³ для повышения интенсивности производства работ необходимо включать в комплект не менее 2-х экскаваторов.

Экскаватором, оборудованным прямой или обратной лопатой с ковшом емкостью 0,65 м³ можно разрабатывать грунт без предварительного рыхления при толщине мерзлого слоя до 0,25 м, а с ковшом емкостью 1-1,6 м³ - до 0,4 м.

Скреперами без предварительного рыхления могут разрабатываться связные грунты, промерзшие на глубину до 5 см, и сухие песчано-гравийные - до 30 см.

Рыхление мерзлого грунта производится бульдозерами-рыхлителями; разрыхленный грунт убирается отвалом рыхлителя или бульдозера в кавальер или в отвал.

Работа землеройных машин в забоях с подготовленным для разработки грунтом производится непрерывно и круглосуточно, узким фронтом во избежание промерзания грунта во время перерывов. При этом должны соблюдаться следующие условия: не раскрывать покрытые снегом или изолирующим материалом площадки разработки до начала работ на них; вести работы без длительных перерывов; производить разработку грунта вслед за рыхлением; защищать от промерзания открытые части забоев, подлежащие разработке при последующих проходках.

В случае вынужденных перерывов в работе вследствие метеорологических условий необходимо тщательно утеплять забой во избежание промерзания грунта, в забое и смерзания разрыхленной грунта.

     Отделка и сдача, земляного полотна под укладку пути производится, как правило, в летнее время. В исключительных случаях, когда это экономически целесообразно, отделка и сдача земляного полотна под укладку пути может производиться в зимнее время, при этом: основная площадка земляного полотна планируется немедленно вслед за отсыпкой верхней части насыпи или разработкой нижнего слоя выемки на коротких захватках длиной 20 - 50 м в зависимости от температуры воздуха, а все досыпки производятся талым грунтом, с тщательным уплотнением его слоями 25 - 30 см; планировка откосов насыпей и выемок относится на весенне-летний период.

Укрепление откосов земляного полотна и водоотводных сооружений посевом многолетних трав производиться весной, сразу же при наступлении весенних сроков посевов.

В теплое время года необходимо провести ряд подготовительных работ по защите от сезонного промерзания выемок и карьеров.

Предохранение грунта от промерзания осуществляется: с помощью предварительного рыхления до промерзания грунта (вспахивание, боронование); покрытия поверхности грунта теплоизоляционными материалами.

Предохранение грунта от промерзания производится до наступления устойчивых отрицательных температур.

Рыхление грунта с последующим задержанием и накоплением снега для предохранения грунтов от промерзания рекомендуется применять в районах, где возможно накопление снега толщиной не менее 1 м, путем установки снегозадерживающих щитов.

Возведение насыпей на болотах

При проектировании и возведении насыпей болота принято разделять на три типа:

• заполненные торфом и другими болотными отложениями устойчивой консистенции,
сжимающимися под воздействием насыпи высотой до Зм;

• заполненные торфом и другими болотными отложениями разной консистенция, в том числе
выдавливающимися под воздействием насыпи высотой до 3 м;

• заполненные илом и водой, в том числе с наличием торфяной корки (сплавины).

 

Для возведения насыпей на болотах предусматривают использование преимущественно, дренирующих грунтов. При отсутствии дренирующих грунтов на болотах I и II типов допускается применять пылеватый песок, а также легкую крупную и легкую супеси. Эти грунты при возведении насыпей на болотах III типа, а также другие глинистые грунты разрешается использовать только для верхней надземной части насыпи. При условии, что нижняя ее часть будет отсыпана из дренирующих грунтов и возвышение бровки нижней части над поверхностью болота или над уровнем поверхностной воды будет не менее 0,5 м.

Насыпь из пылеватого песка и легкой супеси, сооружаемая, в пределах осушенных или осушаемых болот, должна возвышаться на 2 м и более над уровнем воды в болоте или в водоотводных канавах.

На болотах I типа при высоте насыпи до 3 м предусматривают полное или частичное удаление торфа из основания с заменой его минеральным грунтом. При этом на болотах глубиной до 2 м торф удаляют полностью (рис. 8.1.,а,б).

Частично удаляют торф на болотах глубиной более 2 м (рис. 8.1.,в). При этом глубину траншеи назначают из расчета, чтобы сумма величин высоты насыпи над поверхностью болота и глубины траншеи была не менее 3,5 м для дорог I и II категорий и не менее 3 м для дорог III категории, а отношение общей высоты насыпи, включающей высоту части, расположенной ниже

поверхности болота h, и величину расчетной осадки S, к толщине уплотненного слоя торфа в основании насыпи h _т было не менее 2:1, т.е. .

Крутизну откосов траншеи выторфовывания назначают от 1:0 до 1:0,5 в зависимости от принятого способа производства работ и типа землеройной машины.

Так, например, при устройстве бульдозером с перемещением торфа вдоль траншеи - 1:0,5.

Насыпи высотой более 3 м на болотах I типа (рис.8.2) устраивают без выторфовывания с расчетом использования торфа в качестве естественного основания земляного полотна.

Объем земляных работ при возведении насыпей как без выторфовывания, так и с выторфовыванием определяют с учетом осадки насыпи из-за сжатия торфа в ее основании.

На болотах II типа независимо от высоты насыпи предусматривают полное удаление торфа устойчивой консистенции и посадку насыпи на минеральное дно болота (рис.8.3). На расстоянии не менее 2 м от подошвы откоса насыпи с обеих сторон устраивают канавы-торфоприемники, ширину которых назначают не менее 2 м, а глубину - равной толщине растительно-корневого покрова, но не менее 1м.

 

Насыпи на болотах III типа сооружают с использованием минерального дна для их основания с предварительным удалением (рис.8.4) или без удаления торфяной корки 1. В последнем случае высота насыпи с учетом ее подземной части должна быть не менее 3 м. Подземную часть насыпи возводят из дренирующих грунтов со следующей крутизной откосов: из песка мелкого и пылеватого - 1:4, крупного и среднего 1:2; из гравия, гальки, щебня, камня слабовыветривающихся пород - 1:1,5.

Процесс возведения насыпи на болотах включает в себя подготовку основания под насыпь с целью повышения ее устойчивости и ускорения стабилизации и отсыпку частей насыпи, находящихся ниже и выше поверхности болота.

Подготовка основания заключается в устройстве траншей, продольных дренажных прорезей, канав-торфоприемников, вертикальных песчаных дрен, в разрыхлении растительно-корневого покрова-болота и т.д.

Продольные дренажные прорези устраивают на болотах I типа глубиной до 4 м вместо выторфовывания с размещением их вдоль насыпи.

Вертикальные песчаные дрены предусматривают на болотах I и II типов с залеганием в основании насыпи слабых грунтов, сильно сжимаемых переувлажненных торфов, глин и илов мощностью более 5 м. Они представляют собой скважины, пробуриваемые в основании насыпи до минерального дна и заполняемые песком.

Дренажные прорези и песчаные дрены ускоряют осадку грунтов основания, повышают их устойчивость и снижают величину упругих осадок.

Для заполнения прорезей и скважин используют песок с коэффициентом фильтрации не менее 7 м/сутки, не содержащий. Поперечный профиль насыпи на болоте III типа; пылеватых и глинистых частиц более 3% или песчано-гравийные смеси с размерами частиц в поперечнике не более 60 мм.

Подготовку основания под насыпь увязывают с отсыпкой насыпи: разрывы по времени между этими видами работ должны быть по возможности минимальными.

      На болотах насыпи отсыпают главным образом автосамосвалами. При дальности возки грунта до 3 км насыпи можно возводить скреперами благоприятных для их применения условиях. Целесообразно использовать машины повышенной, проходимости, в частности экскаваторы, бульдозеры и гусеничные тягачи на уширенно-удлиненном гусеничном ходу. Возведение насыпей автосамосвалами и поездной возкой осуществляют круглый год. Зимой, особенно на обводненных болотах, эти способы наиболее эффективны.

       На болотах с недостаточной несущей способностью работы по подготовке основания по возможности надо относить на зимний период. В летнее время на таких болотах экскаваторы на обычном гусеничном ходу перемещаются по переносным щитам.