Разработка выемок и возведение насыпей при отрицательных температурах

Рыхление грунта при глубине промерзания до 0,25...0,30 м производится тяжелыми рыхлителями или кирковщиками. При небольших объемах работ и глубине промерзания 0,4...0,5 м могут применяться шары-молоты, а при мерзлых грунтах толщиной до 0,6...0,7 м — клины-молоты, которые подвешиваются к стреле экскаватора. В настоящее время дорожно-строительные организации используют специальные самоходные баровые установки для нарезания щелей в мерзлом грунте с последующим удалением мерзлых блоков экскаваторами.

При глубине промерзания более 0,3...0,5 м и больших объемах работ наиболее целесообразным и эффективным является взрывной способ рыхления мерзлоты. Взрывные работы производятся обычно методом шпуровых зарядов. Диаметр шпуров принимается 45...50 мм при глубине промерзания до 1,5 м; при глубине до 2м — 60...70 мм. Для бурения шпуров в мерзлоте применяются передвижные буровые станки.

Ориентировочный расход взрывчатых веществ для рыхления мерзлого слоя грунтов, кг/м3; суглинки и глины — 0,5...0,8; пески и растительный грунт — 0,4...0,5; гравелистые и щебенистые — 0,4...0,7.

Глубина заложения зарядов составляет обычно 0,75...0,90 м слоя мерзлоты, шпуры заполняются взрывчатым веществом не более чем на половину их глубины и снабжаются детонаторами. В шпур после BB закладывается слой песка или легкого супесчаного (сухого) грунта (толщиной 12...15 см) без уплотнения; остальная часть шпура забивается любым грунтом, который постепенно трамбуется. Наилучшим материалом для забивки шпуров является увлажненная смесь из одной части глины и трех частей крупнозернистого песка. Взрывать заряды рекомендуется электрическим способом — наиболее эффективным. При снаряжении шпуров средства подрыва BB дублируются.

Количество одновременно взрываемых зарядов принимается из расчета, чтобы при морозе до -10 °С весь разрыхленный мерзлый грунт можно было убрать в течение одной смены. При более низких температурах уборка разрыхленного грунта должна заканчиваться в течение 4...6 ч.

Как правило, выемки при отрицательных температурах разрабатываются экскаваторами с емкостью ковша не менее 0,5 м3 и толщине мерзлого слоя до 0,15...0,25 м. Его извлечение может производиться без рыхления. Для разработки сухих гравийно-песчаных и супесчаных грунтов при глубине промерзания до 3 см могут использоваться скреперы с емкостью ковша не менее 6,0...6,5 м3. При толщине мерзлого слоя более 3 см необходимо предварительное рыхление и удаление его бульдозером. Нахождение груженых скреперов в пути должно быть меньше времени, за которое грунт примерзает к стенкам ковша скрепера. Это время определяется опытным путем в соответствии с температурой воздуха и состоянием грунтов.

Прочность и устойчивость насыпей, возводимых в зимнее время, зависят от свойств применяемых грунтов, количества мерзлых комьев и порядка сооружения насыпи. Лучшими грунтами являются скальные, гравелистые, песчаные и супесчаные. Содержание мерзлых комьев не должно превышать 20...30% по объему, а размер их может быть не более 0,5 толщины отсыпаемого слоя с равномерным распределением в талом грунте. Мерзлый грунт следует отсыпать не ближе 1 м к поверхности откосов. Снег и лед в насыпь попадать не должны. В верхние слои насыпи (1,5 м от бровки земляного полотна) допускается укладка только талого грунта.

В продольном профиле насыпи возводятся горизонтальными слоями от краев к середине на всю ширину земляного полотна; толщина слоя зависит от применяемых средств уплотнения. В поперечном профиле слои грунта укладываются с уклоном 30 % от оси в обе стороны.

Зимой выемки обычно разрабатывают при максимальной высоте забоя любым способом. Снег с площади резерва удаляется с учетом объема грунта для сменной выработки. Такая организация работ способствует уменьшению промерзания грунта. Для снижения теплопотерь в процессе транспортирования грунта целесообразно применять утепленные самосвалы; сверху грунт в кузове закрывают брезентом.

Выбор грунтоуплотняющего средства при производстве земляных работ в зимний период должен осуществляться по скорректированным принципам и критериям по сравнению с летними условиями. Для замедления скорости промерзания грунта и обеспечения возможности его быстрого уплотнения возведение насыпи целесообразно вести более толстыми слоями (не менее 40...50 см) и более узкими по ширине захватками (не более трех-четырех полос, каждая из которых равна ширине рабочего органа катка). Длину захваток тоже следует сокращать до разумного минимума, составляющего (при морозе -20...-30°С) примерно 20...30 м.

Грунтоуплотняющая техника должна иметь более высокую производительность (минимум на 25...30%), чем производительность механизмов при укладке грунта в насыпь. Такая машина или каток должны иметь возможность вести уплотнение челночным способом, т.е. без разворотов в конце захватки, на которые, как правило, затрачивается определенное время из незначительного его резерва на всю операцию зимнего уплотнения.

При скорости ветра более 5...6 м/с указанное время уплотнения грунта уменьшают до двух раз. Качественное уплотнение грунта и минимальные осадки зимнего земляного полотна при его последующей эксплуатации возможны только при попадании в насыпь ограниченного количества мерзлых комьев (табл. 8.4), так как при большом их объеме грунт насыпи быстрее смерзается и хуже уплотняется.

Величина мерзлых комьев ограничивается способностью грунтоуплотняющего средства раздавливать их основную часть на более мелкие фрагменты (не более 80...100 мм). При уплотнении пневмоколесными катками с нагрузкой на шину не ниже 4,5...5,0 т размеры мерзлых комьев не должны превышать 150...200 мм; при использовании прицепных и самоходных шарнирно-сочлененных виброкатков с гладкими или лучше кулачковыми вальцами и массой вибровальцового модуля не менее 7...8 т — должны быть не более 200...250 мм; при наличии трамбующих машин или плит на экскаваторах, а также решетчатых или ребристых тяжелых катков — должны быть не более 250...300 мм.

Катки с гладкими вальцами мало пригодны для уплотнения грунта и зимних условиях в связи с незначительной толщиной уплотнения, необходимостью большого фронта работ но укатке и быстрого промерзания грунта. Малоэффективны и катки на пневматических шинах.

Лучший способ уплотнения грунтов в зимнее время — трамбование, при котором можно отсыпать грунт наиболее толстыми слоями.

При попадании в тело насыпи мерзлых комьев наряду с трамбовочными машинами целесообразно применять решетчатые катки, уплотняющие слой грунта до 50 см. Масса катка не должна быть менее 25 т. Кроме того, можно использовать и тяжелые кулачковые виброкатки, режим работы которых близок к вибротрамбующему.

Таким образом, в зимних условиях в промышленном и гражданском строительстве следует применять трамбовочные машины и навесные трамбующие плиты на тракторе, позволяющие производить работы на узком фронте и при значительной толщине уплотняемого слоя грунта. При этом статическое давление под трамбующей плитой должно составлять не менее 1,5...2,0 МПа.