Рекомендовані товщини шарів покращеного ґрунту, см

Вид ґрунту	Дорожньо-кліматична зона
ІІ	ІІІ	IV
Супісок пилуватий чи важкий пилуватий, суглинок легкий або пилуватий чи важкий пилуватий, пісок пилуватий Суглинок легкий чи важкий, глини Супісок легкий, пісок дрібний

 

Покращення ґрунту гравієм, щебенем, цегляним боєм і шлаком застосовується для всіх ґрунтів, крім піщаних і льосовидних, і дає можливість отримати більш міцне і стійке дорожне покриття.

Вміст гравію (щебеню) в суміші рекомендується приймати 20–40% від її ваги. В ІІ дорожньо-кліматичній зоні (зона надлишкового зволоження) вміст гравію (щебеню) слід доводити до 50–60%. При піщаних і супіщаних ґрунтах для отримання найбільшої стійкості покриття необхідно додавати 20–35% суглинку від ваги суміші.

Покращені ґрунтові покриття товщиною 15 см і менше застосовуються при серповидному поперечному профілі автодороги, товщиною більше 15 см – при напівкоритному і коритному поперечних профілях (рис. 3.21).

 

 

Рис. 3.21. Поперечні профілі покриттів ВАД:

а – серповидний, б – напівкоритний, в – коритний.

 

Улаштування покращених ґрунтових дорожніх покриттів виконується двома способами: вдавлюванням кам’яних добавок в ґрунт земляного полотна при серповидному поперечному профілі та змішуванням ґрунту земляного полотна з добавками – при полукоритному і коритному поперечних профілях автодороги.

Поступове вдавлювання добавок проводять при оптимальній вологості ґрунту або після дощу. Роботи виконують в такій послідовності: профілювання земляного полотна, ущільнення проїзної частини, розподілення добавок по всій ширині проїзної частини шаром 3–5 см, вдавлювання котками або проїзжаючим по дорозі автотранспортом. Весь цикл операцій повторюється до досягнення необхідної товщини покриття.

При способі змішування додержуються такої послідовності виконання робіт: улаштування напівкоритного (коритного) поперечного профілю автодороги, завезення добавок, розпушування верхнього шару ґрунту проїзної частини, розподілення добавок по всій ширині проїзної частини, перемішування розпушеного ґрунту з добавками, розподілення перемішаного матеріалу по ширині проїзної частини автодороги з дотриманням необхідного поперечного профілю покриття, ущільнення суміші котками або автотранспортом. В суху погоду перемішаний матеріал поливають водою (витрата води 2–3 л/м²) для пришвидчення формування покриття.

Обробка ґрунту органічними в’яжучими матеріалами дає можливість отримати відносно водостійке і безпилове покриття. В якості в’яжучих використовують рідкі нафтові дорожні бітуми, сланцеві бітуми, кам’яновугільні дьогті, емульсії та мазут (в холодному чи підігрітому станах). Витрати в’яжучого матеріалу в середньому 8–15% від ваги оброблюваного ґрунту (більше значення – для глинистих ґрунтів).

Обробку ґрунту органічними в’яжучими виконують в такій послідовності: профілювання земляного полотна, розпушування верхнього шару ґрунту на глибину 15–20 см, розлив в’яжучих матеріалів порціями з наступним перемішуванням матеріалів до одер­жання однорідної суміші.

Розлив в’яжучих матеріалів і перемішування матеріалів повторюється до внесення повної норми в’яжучого (загальні витрати 2–4 л/м²). Потім здійснюється профілювання покриття і його ущільнення котками або транспортом, що здійснює рух по дорозі.

Ґрунти укріплені неорганічними в’яжучими матеріалами, порівняно з іншими, характеризуються більшою міцністю і меншою деформативністю. Разом з тим, вони мають гіршу тріщиностійкість та підвищену стиранність. Для укріплення ґрунтів застосовують портландцемент, шлакопортландцемент, вапно та золи-виносу сухого відбору. Витрати в’яжучого приблизно такі, як і органічного в’яжучого. Ґрунт при укріплені повинен мати вологість близьку до оптимальної.

Укріплення ґрунту неорганічними в’яжучими виконують в такій послідовності: профілювання земляного полотна, розпушування верхнього шару ґрунту на глибину 15–20 см, розподілення по поверхні ґрунту в’яжучих матеріалів з наступним перемішуванням, зволоження суміші та повторне перемішування до однорідного стану, профілювання поверхні і ущільнення суміші котками, догляд за покриттям.

Ущільнення суміші слід закінчити не пізніше ніж через 3 години, а при температурі повітря більше 10ºС – не пізніше ніж через
5 годин з моменту її зволоження. При використанні як в’яжучого
вапна або золи-виносу – не пізніше ніж через добу після зволоження. Догляд здійснюють нанесенням на поверхню покриття шару 50% бітумної емульсії, світлих плівкоутворюючих полімерних матеріалів типу “помароль” або шару піску 5 см який регулярно зволожують.

Рух по дорозі з ґрунтоцементним покриттям можна відкривати через 3–5 діб після його улаштування.

При невеликій інтенсивності руху на покриттях з ґрунтоцементу для збільшення їх міцності створюють захисний шар розсипом на проїзній частині дрібного гравію (щебеню), укладкою шару дрібнозернистого холодного асфальту завтовшки 2–3 см або поверхневою обробкою органічними в’яжучими матеріалами.

 

3.5.3. Улаштування гравійних та щебеневих покриттів

 

Гравійні покриття споруджують із природних сумішей і сумішей, підібраних за певним гранулометричним складом. В середніх кліматичних умовах при стійких ґрунтах земляного полотна товщина покриття може бути назначена: не менше 12 см при інтенсивності руху до 300; 18 см – при інтенсивності руху до 1000; 18–20 см – при інтенсивності руху до 5000 автомобілів за добу. Для забезпечення руху транспорту з більшою інтенсивністю покриття улаштовують двошаровими завтовшки 20 см і більше при напівкоритному або коритному поперечних профілях автодороги. При цьому верхній шар покриття рекомендується улаштовувати із гравію або гравійних сумішей такого складу: фракція розмірами 40÷20 мм – 15–40%, 20÷5 мм – 30–50%, 5÷2 мм – 5–15% і дрібніше ніж 2 мм – 20–40%. Товщина шару багатошарового покриття повинна складати від загальної товщини покриття, але не менше 7 см. Для нижнього шару слід використовувати гравій або щебінь слабких порід, шлаки, цегляний бій тощо.

Перед улаштуванням покриттів земляне полотно профілюють або в ньому улаштовують напівкорито (корито) і ущільнюють. Поверхні основи, на яку укладається гравійний матеріал, надається поперечний ухил 2–3%.Гравійний матеріал, що підвозиться, висипається на узбочини або на вісь автодороги валами з розривами між ними у понижених місцях рельєфу для забезпечення стоку води. Матеріал завозиться в необхідному обсязі з урахуванням коефіцієнту запасу на ущільнення гравію при укочуванні 1,25–1,4.

Щебеневі покриття споруджують з кам’яного звичайного або дробленого щебеню, металургійного або топкового шлаку і цегляного бою. При цьому застосовують сортовані та несортовані кам’яний щебінь і металургійний шлак.

Покриття з топкових шлаків, цегляного бою, щебеню можуть бути одношаровими при серповидному поперечному профілі і двошаровими при напівкоритному (коритному) поперечних профілях автодороги. Для цих покриттів товщину призначають на 20–25% більше товщини гравійних покриттів. Розмір фракції матеріалу в верхньому шарі покриття має бути не більше 60 мм. В нижньому шарі покриття використовують крупний пісок, цегляний бій, щебінь слабких порід та інші подібні матеріали. У верхній шар для збільшення зв’язаності такого покриття рекомендується додавати 15–20% суглинистого ґрунту.

Щебеневі покриття з кам’яних несортованих матеріалів улаштовують за типом гравійного покриття. Покриття з сортованих кам’яних матеріалів улаштовують способом розклинювання. Товщину щебеневих покриттів приймають на 14–20% менше гравійних. Ці покриття, як правило, роблять двошаровими з товщиною верхнього шару не менше 12 см при укладанні щебеню на шар піску і 9 см – на шар із кам’яних матеріалів.

Роботи з улаштування гравійних покриттів, покриттів з цегляного бою і топкових шлаків, а також з несортованих щебеневих кам’яних матеріалів або металургійного шлаку виконують в такій послідовності: профілювання земляного полотна при серповидному поперечному профілі або улаштування напівкоритного чи коритного поперечного профілю автодороги; ущільнення ґрунтової основи; завезення матеріалу покриття; розподілення, профілювання поверхні і ущільнення матеріалу.

Укріплення гравійних і щебеневих покриттів органічними в’яжучими здійснюють такими способами: поверхневої обробки, просочування, змішуванням на місці. Крім того, може бути передбачено укладання готових бітумомінеральних сумішей (включаючи асфальтобетонні), які готуються у спеціальних змішувальних установках.

Спосіб поверхневої обробки. Цей спосіб передбачає улаштування тонких конструктивних шарів завтовшки від 0,5 до 4 см на всіх типах дорожніх покриттів удосконаленого типу. Багаторазовим повторюванням поверхневої обробки можна одержати шар за типом щільної бітумомінеральної суміші завтовшки 4–6 см і більше. Поверхнева обробка покриттів може бути виконана двома методами: методом розливання органічного в’яжучого (найбільш розповсюджений) и методом укладання готових дрібнозернистих бітумомінеральних сумішей. В залежності від числа основних розливів в’яжучого поверхнева обробка може бути одиночною, подвійною або потрійною. В якості органічного в’яжучого застосовують в’язкі та рідкі нафтові дорожні бітуми, сланцеві бітуми, кам’яновугільні дьогті, емульсії (в холодному чи підігрітому станах). Витрати в’яжучого залежать від товщини шару, що обробляється, виду в’яжучого та методу обробки і знаходиться у межах 0,9–2,0 л/м². Укладання готових дрібнозернистих бітумомінеральних сумішей в гарячому, теплому чи холодному станах шаром завтовшки 2–3 см здійснюють асфальтоукладчиком.

Спосіб просочування. Розрізняють два різновиди просочування: глибоке просочування – при товщині обробленого в’яжучим шару 6,5–10 см та напівпросочування – коли товщина шару складає 4–6 см. Витрати в’яжучого при способі просочування більше, ніж при інших способах, і залежать від крупності мінерального матеріалу, що застосовується, і товщини шару просочування. Орієнтовно на 1 см тов­щини шару просочування потрібно 1–1,2 л/м² в’яжучого. Після завер­шення процесу просочування необхідно в обов’язковому порядку провести поверхневу обробку покриття створенням захисного шару (шару зношення).

Спосіб змішування на місці. Цей спосіб передбачає перемішування мінерального матеріалу з органічним в’яжучим безпосередньо на дорозі з використанням рухомих однопрохідних змішувачів, дорожніх фрез, автогрейдерів, дискових борон та інших машин (товщина шару щебеню чи гравію, що обробляється таким чином за один технологічний цикл, складає 4–8 см) або спеціальних змішувальних установок, розташованих біля ділянки будівництва автодороги, що виробляють готову суміш, яку транспортують до місця викладки, розподіляють та ущільнюють.

Для обробки мінеральних сумішей за способом змішування на місці використовують рідкі органічні в’яжучі матеріали. У середньому витрати рідких нафтових бітумів при обробці щебеневих чи гравійних сумішей складають 5–7% від ваги мінерального матеріалу. При застосуванні дьогтей, які мають більшу питому вагу, їх витрати збільшують на 1,0–1,5% порівняно з витратами рідкого бітуму.

Укладання готових бітумомінеральних і асфальтобетонних сумішей. Бітумомінеральні суміші різного виду і складу, включаючи асфальтобетонні суміші, застосовують для улаштування покриттів удосконаленого типу.

Дорожні покриття з використанням готових бітумомінеральних сумішей бувають одно-, двох- і багатошаровими. Кількість і товщину шарів визначають за конструктивними та економічними умовами і перевіряють розрахунком на міцність (в курсовій роботі виконувати розрахунок не вимогається).

Для забезпечення належного зчеплення бітумомінерального шару з основою проводять попередній розлив рідкого бітуму чи дорожньої емульсії у кількості 0,5–1,0 л/м² (у перерахунку на бітум) за допомогою автогудронатора.

Бітумомінеральну суміш підвозять і розвантажують у бункер асфальтоукладчика, який забезпечує її розподілення у вигляді смуги на поверхні підготовленої основи. Ширина смуги знаходиться у межах 3–3,75 м, а товщина шару – від 1,5 до 15 см.

Ущільнення шарів із гарячих і теплих сумішей починають після того, як температура укладеної суміші знизиться до 100ºС у гарячих і 60ºС у теплих сумішей. Холодні суміші слід ущільнювати при їх температурі не нижче 20ºС.

Ущільнення покриттів починають легкими котками масою
6–8 т, а завершують – важкими, масою 10–13 т. Довжина захватки ущільнення залежить від швидкості охолодження суміші і зазвичай знаходиться у межах 10–50 м.

 

3.5.4. Розрахунок потрібних сил та засобів
для виконання робіт

 

Розрахунок потрібних сил та засобів є основою для розробки оганізації виконання робіт, яку потрібно опрацювати у відповідності до виробничого процесу, вказаного в завданні на курсову роботу. Вирішення цього питання розглянемо на конкретному прикладі.

Приклад. Визначити необхідну кількість механізмів і матеріалів для будівництва автодороги довжиною L = 8,5 км і шириною земляного полотна B ₁ = 10,6 м (поперечний профіль вирішено в нульових відмітках) у відповідності до запроектованого поздовжнього профілю, згідно з яким роботи з будівництва земляного полотна повинні включати його профілювання і ущільнення та відсипку насипів біля мостів.

 

Розв’язання

 

Приймаємо глибину кювету h _К = 0,4 м, відкоси 1:3 і 1:1,5.

Тоді ширина по верху кювету визначиться 0,4(3+1,5) = 1,8 м, а площа його поперечного перерізу буде дорівнювати:

 

,

 

для двох кюветів – .

За формулою (3.3) підрахуємо число проходів автогрейдера при зрізанні ґрунту в кюветах:

 

проходів.

 

За формулою (3.4) знайдемо число проходів автогрейдера при переміщенні ґрунту:

 

проходів.

 

Підсумуємо загальне число проходів автогредера при виконанні зазначених земляних робіт (рис. 3.22):

 

проходів.

 

 

 

Рис. 3.22. Схема профілювання земляного полотна

 

Підрахуємо необхідне число проходів автогрейдера (з урахуванням кількості його проходів по одному сліду k = 4–5) при розрівнюванні грунту для створення серповидного поперечного профілю земляного полотна автодороги (профілювання земляного полотна), яка має сумарну ширину проїзної частини і двох узбочин В = 7,0 м:

 

проходів.

 

Профілювання земляного полотна одним автогрейдером при робочій швидкості профілювання V _проф = 2,5 км/год на ділянці довжиною d = 1 км виконується за термін:

 

годин.

 

Загальну довжину автодороги 8,5 км розділимо на ділянки А, довжиною s ₁ = 4 км, і В, довжиною s ₂ = 4,5 км.

Визначимо потрібну кількість робочих машино-змін n, (тривалістю t _зм = 10 годин кожна), необхідних для виконання профілювальних робіт на ділянці A:

 

машино-зміни;

 

теж саме на ділянці В:

 

машино-зміни.

 

При терміні профілювання 4 доби інші роботи також будуть виконуватися на протязі 4 діб (для створення потоку робіт).

Ущильнення земляного полотна при робочому захваті котка l _к = 1,8 м (з урахуванням перекриття слідів), кількості проходів по одному сліду k = 6–8 і робочій швидкості руху V _р = 2,5 км/год здійснюється за

 

проходи,

 

для чого на довжині 1 км для одного котка необхідно затратити

 

машино-зміни.

 

Необхідний обсяг гравію на 1м довжини автодороги для будівництва гравійного покриття середньою товщиною h _п = 15 см (з урахуванням 25% запасу на ущільнення і 3% – на втрати гравію) дорівнює V _гр = 1,0×7,0×0,15×1,25×1,03 = 1,35 м³. Для захватки А буде потрібно 1,35×4000 = 5400 м³, для захватки В – 1,35×4500 = 6075 м³, для всієї автодороги – 1,35×8500 = 11475 м³ гравію. З урахуванням питомої ваги гравію 1,7 т/м³ його загальна вага буде дорівнювати 1,7×11475»19508 т.

Для перевезення гравію на самоскидах вантажопідйомністю 4,5 т потрібно виконати машино-рейсів, при цьому добова потреба на протязі чотирьох діб складатиме машино-рейсів.

При середній дальності транспортування гравію 2,25 км зі швидкістю 30 км/год (0,5 км/хв) і з урахуванням часу на завантаження і розвантаження самоскидів (6 хв), можна визначити час здійснювання одного рейсу:

 

хвилин.

 

За одну зміну (10 годин = 600 хвилин) одним самоскидом можна виконати рейсів.

При роботі у дві зміни за добу потрібна кількість самоскидів у зміні дорівнює одиницям.

При роботі у дві зміни за добу потрібна кількість в екскаваторах у зміні (з годинною продуктивністю 45 м³/год) для завантаження самоскидів гравієм складає одиниці.

Ущильнення гравію здійснюється котками з робочою швидкістю V _р 2,5 км/год за 6–8 проходів по одному сліду.

Загальне число проходів при робочому захваті котка l _к = 1,8 м
(з урахуванням перекриття слідів) складе

 

проходи.

 

Графік організації будівницта автодороги наведено на рис. 3.23.

 

Рис. 3.23. Графік організації будівництва автодороги

 

Список літератури

 

1. БІлятинський О.А., ЗаВоРИцький В.Й., Старовойда В.П., Хом’як Я.В. Проектування автомобільних доріг. – К.: Вища шк., 1997. – 518 с.

2. ГЕНЕРАЛЬНИЙ план аеропорту. Методичні рекомендації до курсового проектування для студентів спеціальності 8.092105 “Автомобільні дороги та аеродроми” спеціалізації 8.092105.02 “Будівництво та експлуатація аеродромів”/ Укл. В.М. Золотоперий. – К.: НАУ, 2004. – 92 с.

3. ГОХМАН В.А., РОМАДАНОВ Г.А. Общий курс автомобильных дорог. – М.: Высш. шк., 1976. – 208 с.

4. Колибернов Е.С., Корнев В.И., Соснов А.А. Справочник офицера инженерных войск. – М.: Воениздат, 1989. – 432 с.

5. Подготовка и содержание путей движения войск. – М.: Воениздат, 1989. – 303 с.

6. Положение о восстановлении аэродромов в военное время. – Винница: изд-во ВВС Украины, 1993. – 26 с.

7. Проектирование и строительство автомобильных дорог. Справочник /Под ред. В.Й. Заворицкого. – К.: Техніка, 1996. – 382 с.

8. Руководство по строительству полевых и восстановлению разрушенных аэродромов. – М.: Воениздат, 1983. – 392 с.

 

Додаток