Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Возведение земляного полотна на косогорных участках и в горных условиях

27.11.2018

При устройстве земляного полотна на косогорах технологию работ определяют его конструктивные особенности и грунтово-геологические условия местности. Наиболее приемлемой для строительства является раскрытая выемка или полувыемка. При крутых и высоких склонах и откосах для удержания осыпающего грунта со склона и верхового откоса устраивают верховые бермы или берму с подпорной стенкой. При недостаточной устойчивости верховой части склона или откоса может потребоваться верховая подпорная или одевающая стенка. Подпорные стенки, как верховые, так и низовые, строят отдельными секциями в наиболее сухой период года, т.е. с соблюдением мер, исключающих нарушение устойчивости грунтов. Их возводят из сборного или монолитного железобетона, а также могут применяться габионные конструкции.

Работу машин организуют с учетом особенностей местности. Так, при работе бульдозеров под уклон производительность увеличивается, а при работе в гору — понижается. Особое внимание надо обращать на соблюдение мер безопасности, предотвращать возможность образования козырьков грунта при работе экскаваторов, принимать меры против сползания и опрокидывания машин, освещать объекты работы в ночное время.

Возведение земляного полотна на косогорах включает в себя:

• восстановление трассы;

• устройство пешеходной тропы;

• обеспечение рабочего проезда;

• возведение земляного полотна полного профиля.

Устройство пешеходной тропы возможно в уровне отметок верха земляного полотна строящейся дороги, в верхней части и в пределах проектного поперечника. Иногда пешеходную тропу выносят за пределы проектного поперечника, преимущественно выше по косогору, из-за встретившихся скальных выступов, обрывистых склонов и других труднодоступных мест. Рабочий проезд устраивают чаще всего путем расширения пешеходной тропы до 3,5...4,0 м бульдозером, что позволяет обеспечить проезд построечного транспорта и дорожных машин к местам сосредоточенных работ. Для повышения производительности бульдозера вертикальную режущую кромку ножа усиливают зубьями, которые предохраняют его от одностороннего износа. Полку рабочего проезда оборудуют временными переездами через водотоки, по возможности устраивают постоянные водопропускные сооружения хотя бы на половине проектной ширины.

После обеспечения рабочего проезда приступают к строительству мостов, труб, подпорных стенок, к выполнению земляных работ с требуемым суточным объемом.

Возведение земляного полотна полного профиля при устройстве полувыемки ведут по одной из схем, представленных на рис. 8.4.

При расположении полки рабочего проезда в проектных отметках земляного полотна разработку грунта проводят постепенным расширением ее в сторону косогора бульдозером или экскаватором. При этом возможно применение взрывных методов и уборка оставшейся разрыхленной массы бульдозером.

При разработке грунтов на косогорном участке двумя бульдозерами один из них перемещается выше и впереди второго, который зарезает и перемешает грунт на полосу рабочего проезда, а первый бульдозер транспортирует его по готовой части земляного полотна в отвал. Работа осуществляется одновременно на двух захватках длиной 35...50 м. Когда один бульдозер разрабатывает грунт на первой захватке, находящийся ниже второй бульдозер перемешает его под откос в створе со второй захваткой. Затем они одновременно меняют захватки. В процессе разработки крайней приоткосной захватки верхний бульдозер одновременно с помощью откосника или автофейдер своим отвалом осуществляет планировку верхового откоса. Нижний бульдозер работает с более высокой производительностью, чем верхний, так как ему не приходится разрабатывать грунт естественной плотности.

При разработке грунта экскаваторами на первом уступе работает экскаватор с меньшей емкостью ковша, который разрабатывает грунт и разгружает его непосредственно под откос. После этого второй экскаватор с большей емкостью ковша дорабатывает грунт во втором уступе до проектных очертаний. Разработанный им объем грунта бульдозером перемещается под откос.

Разработку грунта взрывным способом и уборку его бульдозером осуществляют на захватке большей протяженности, так как требуется участок для подготовки взрывов и участок, на протяжении которого скважины для взрывов уже подготовлены. Взрывы ведут в такое время, когда они в меньшей степени сдерживают работу машин (во время обеденного перерыва и между сменами).

После окончания основных работ по возведению насыпи или выемки производят планировку, а затем укрепление поверхности земляного полотна. Планировка необходима для того, чтобы выровнять верхнюю часть земляного полотна и откосы в соответствии с проектными отметками. Планировку откосов насыпи выполняют после планировки поверхности земляного полотна, а в выемках, наоборот, сначала планируют откосы, а потом дно выемки. После планировки целесообразно сразу укрепить откосы для зашиты их от размыва водой или воздействия других факторов. Планировку поверхности насьши и дна выемки выполняют автогрейдерами. Эту работу рационально осуществлять машинами, оборудованными системой автоматического управления отвалом.

Пологие откосы насыпей с заложением 1:3 и более планируют автофейдером при непосредственном движении по ним. Пологие откосы (1:4 и более) можно планировать бульдозером при движении непосредственно по откосу перпендикулярно оси дороги сверху вниз. Крутые откосы с заложением 1:3 и менее планируют автофейдером или бульдозером, оборудованным удлинителем ножа, с выносом его в сторону. Откосы высоких насыпей и глубоких выемок планируют с помощью экскаваторов. При насыпях до 5...7 м целесообразно применять экскаватор-планировщик с телескопической стрелой; при большой высоте насыпей (до 14 м) — экскаватор с двухотвальным планировщиком или драглайн с обычным ковшом.

При планировке откосов осуществляют контроль за ровностью поверхности и соблюдением необходимого уклона откоса. Для этого применяют переносные откосные лекала различных конструкций.

Земляное полотно горных дорог существенно отличается от такового в равнинной местности: дорога часто проходит по склонам; высокие насыпи часто чередуются с глубокими выемками и полувыемками; в конструкцию нередко входят в больших объемах сложные специальные сооружения; постройку земляного полотна в скальных грунтах ведут взрывным способом. Стоимость этих работ достигает 55...60% обшей стоимости дороги.

Производство работ при строительстве автодорог в горной местности характеризуется следующими особенностями:

• изменение многих важнейших в строительном отношении факторов на очень коротких отрезках склонов;

• под воздействием снежных лавин и селей, обвальных, оползневых и других явлений участки земляного полотна горных дорог медленно, а иногда и внезапно разрушаются;

• при возведении земляного полотна снижается устойчивость пород подсекаемой или нагружаемой части склона;

• в ряде горных районов возможны резкая перемена погоды, катастрофическое повышение уровня горных потоков, оттепели;

• строительство горных дорог развертывается в районах со слабой сетью железных дорог, что приводит к необходимости иметь одну базу снабжения строительства с удалением ее на 60...80 км от строящейся автодороги;

• к строящейся дороге нет автомобильного подъезда;

• при строительстве дороги возникает необходимость взрывных работ.

В горных районах к буровзрывным работам прибегают в основном при устройстве выемок. Использование скальных грунтов для возведения земляного полотна выгодно при разработке смежных выемок и малой (до 50...75 м) дальности перемещения взорванной горной породы (при использовании для перемещения бульдозеров) или при перемещении взорванной породы из выемки в насыпь взрывом.

При разработке выемок применяют три способа взрывов: рыхление скальных пород, выброс их и направленный сброс.

При рыхлении скального грунта обеспечиваются дальнейшая разработка породы экскаваторами с прямой лопатой и погрузка ее в транспортные средства. В этом случае требуются наименьший объем буровых и взрывных работ и минимальный расход BB, однако исключаются транспортные работы по удалению грунта в отвал.

При взрывах с направленным сбросом горная порода разрушается и скальный грунт укладывается в насыпь без погрузки и транспортирования. Несмотря на повышенный расход BB этот способ наиболее экономичен, но требует соответствующих расчетов и технико-экономического обоснования.

При разработке средних и мелких выемок целесообразно применять взрыв на сброс, а при больших объемах работ — направленный сброс. Во всех случаях шпуры или скважины следует располагать так, чтобы после взрыва поперечный профиль больше соответствовал проектному.

При Строительстве автомобильных дорог в горной местности земляное полотно возводят преимущественно из скальных пород. Технология устройства полотна имеет ряд особенностей. Основная часть общего объема земляных работ приходится на скальные породы, что повышает трудоемкость и стоимость работ. При этом обычные методы рыхления и резания грунта не пригодны из-за значительного сопротивления. Для разрыхления таких пород применяют комплекс буровзрывных работ.

Разрыхленная скальная порода обладает хотя и меньшей, чем горный массив, HO все же повышенной прочностью, поэтому ее погрузка в транспортные средства, разравнивание и уплотнение в насыпи требуют больших трудозатрат, чем при разработке обычных грунтов.

Для горной местности характерна большая неоднородность продольного и поперечного профилей. На коротких участках чередуются выемки, насыпи, полунасыпи-полувыемки. Очень изменяются и физико-механические свойства грунтов. Вследствие этого могут меняться и технологические приемы возведения полотна вдоль трассы.

В горных районах в скальных грунтах усфаивают как насыпи, так и выемки. Насыпи возводят из привозных скальных грунтов, полученных при разработке выемок, или из нескальных грунтов.

Технологический процесс устройства выемок в скальных грунтах состоит из следующих операций: подготовительные, буровые, взрывные, а также погрузка взорванной породы в транспортные средства для укладки ее в насыпь, доработка выемки до проектного очертания.

Наиболее трудоемкими и дорогостоящими операциями являются буровые и взрывные, обычно выполняемые в едином комплексе буровзрывных работ.

В дорожном строительстве производство буровзрывных работ осуществляется преимущественно щпуровым методом (диаметр шпура — до 75 мм, глубина — менее 5 м) с высотой уступов в горном массиве 2...3 м, иногда до 6 м, реже — скважинным методом с высотой уступа 6...10 м.

Метод щпуровых зарядов применяется при небольшом объеме взрывных работ и там, где неприменимы другие методы. Он позволяет получать хорошее дробление взрываемой среды за счет более равномерного распределения в ней ВВ.

Метод шпуровых зарядов очень трудоемкий, так как требует значительных расходов на бурение шпуров вследствие их близкого расположения друг к другу, поэтому шпуровые заряды используются только в следующих случаях:

• при рыхлении мерзлых грунтов и корчевке пней;

• зачистке откосов в скальных породах при производстве выемок и полувыемок на выброс и сброс и доработке их до проектной величины;

• дроблении негабарита, крупных валунов, фундаментов и каменных (бетонных) конструкций, подлежащих разборке;

• проходке в скальных породах туннелей, шурфов и штолен;

• расчистке дорожных завалов в горных местностях;

• рыхлении скальной породы при устройстве мелких выемок.

При одной открытой поверхности шпуры выбуриваются перпендикулярно ей, а при двух открытых поверхностях — параллельно одной из них (рис. 8.5).

Глубина шпуров в скальных породах зависит от крепости этих пород и бурится больше глубины (высоты) разрабатываемого массива в крепких породах — на 10...15%, в породах средней крепости — на 5...10%, а в мягких породах и при разработке мерзлого грунта — без перебура. Глубина перебура lпб, м, может быть определена по формуле

где Кпб — коэффициент перебура, равный при крепких породах 6...8, при породах средней крепости — 4...6, при мягких породах — 1...2%; d — диаметр шпура, м.

Величина шпурового заряда рыхления С рассчитывается по формуле

где К — удельный расход BB, кг/м3; m — коэффициент сближения зарядов, принимаемый равным 0,9...1,6 (в зависимости от прочности взрываемой породы); H — высота уступа, м; hp — расчетная линия сопротивления, м, принимаемая при одной открытой поверхности 0,9...1,0 Н, а при двух открытых поверхностях — 0,7...1,0 Н.

Расчетная линия сопротивления измеряется в этом случае на уровне подошвы уступа или рассчитывается по формуле

При строительстве дорог чаще всего применяют механические способы бурения (вращательный, ударный и ударно-вращательный).

Эффективность бурения зависит от прочности пород и оценивается скоростью бурения (табл. 8.7).

Вращательный способ применяют для бурения мягких и средних скальных пород IV—VI групп. Принцип вращательного бурения основан на снятии резцом стружки под действием осевого и вращательного усилий. Скорость бурения зависит от прочности породы, осевого усилия, скорости вращения резца и его формы, способа удаления разрушенного каменного материала.

Ударный, или ударно-поворотный, способ применяют для бурения более прочных пород VI-IX групп. Принцип ударного бурения основан на скалывании горной породы вследствие прерывистых ударов лезвия бура. Скорость бурения зависит от осевого динамического усилия и частоты ударов.

Ударно-вращательный способ применяют для бурения различных пород, в том числе и очень крепких (X—XI групп). Принцип ударно-вращательного бурения основан на скалывании породы при действии осевого усилия, крутящего момента и динамических ударов. Этот способ бурения, сочетающий первые два, обеспечивает более высокую производительность.

При вращательном бурении шпуров применяют главным образом электросверла массой до 23 кг с двигателем мощностью 1,2...1,4 кВт с частотой вращения сверла до 1200 об/мин. Для ударного бурения шпуров применяют в основном ручные буровые молотки массой до 30 кг и колонковые молотки массой 40...100 кг для бурения с колонок.

бурение ведут сменными бурами со съемными коронками из высокопрочной стали. Коронки предназначены для ударно-поворотного и вращательно-ударного бурения (рис. 8.6).

По мере углубления щпура бур заменяют на более длинный. При этом каждый последующий бур на 0,7...1,0 м длиннее предыдущего. Раздробленную породу выдувают из шпура сжатым воздухом, пропускаемым через осевой канал бура.

Для бурения вертикальных, горизонтальных и наклонных шпуров могут применяться специальные машины (рис. 8.7). С их помощью осуществляется подготовка к вторичному взрыванию горных пород (дробление негабарита и разрушение порогов). Подобные машины обладают следующими достоинствами:

• исключение тяжелого ручного труда при бурении шпуров и, следовательно, травматизма и профзаболеваний, обусловленных работой с виброинструментом;

• увеличение производительности труда при бурении шпуров;

• повышение производительности погрузочно-транспортного оборудования;

• отсутствие необходимости тщательной раскладки негабаритов, как при ручном бурении шпуров;

• возможность вести бурение сразу буром максимальной длины, что позволяет перейти на один типоразмер применяемых буров;

• планировка рабочих площадок и подъездов к месту работ.

Производительность различных буровых машин определяют по ЕНиР и уточняют опытным путем. После выполнения буровых работ приступают к подготовке скважин для подрыва.

Производство взрывных работ основано на энергии взрыва. При взрыве BB в шпурах или скважинах происходит мгновенное химическое превращение вещества, сопровождающееся выделением большого количества теплоты и образованием газов, давление которых при высокой температуре очень повышается. Эти газы осуществляют механическую работу.

По характеру действия BB подразделяются на метательные и бризантные. Метательные BB имеют небольшую скорость взрывного разложения. Давление газов нарастает постепенно, чтобы обеспечивать значительный разлет породы, на которую действует взрыв, в течение более продолжительного времени.

Бризантные, или дробящие, отличаются большой скоростью взрывного разложения. Давление газов нарастает быстро, что приводит к резкому кратковременному воздействию на породу. При таком воздействии горная порода раздробляется, но не разбрасывается на значительное расстояние.

В дорожном строительстве используют в основном аммиачно-селитренные BB; аммонит, тротил, аммиачные селитры. Достоинством этих веществ является малая чувствительность к ударам, нагреванию и фению, что обеспечивает безопасность работ. К недостаткам относятся их гигроскопичность и слеживаемость. При содержании 5...8% влаги или при слеживаемости аммиачно-селитренные BB теряют взрывчатые свойства. Смесь аммиачной гранулированной селитры и специальных добавок (фуксин, апатит) для предупреждения слеживаемости называется игданитом.

Обычно для инициирования взрыва применяют огневой или электрический способ. В первом случае BB взрывают с помощью капсюля-детонатора, который имеет легковзрываемое BB, взрывающееся от огнепроводного шнура. Во втором случае BB взрывают с помощью электродетонатора, соединенного электрическим шнуром с подрывной машинкой. Сердцевина огнепроводного шнура состоит из пороха, оболочка — водонепроницаема. Скорость горения шнура — около 1...2 см/мин. Капсюль-детонатор, соединенный со шнуром, называется зажигательной трубой.

Шпур (скважину) продувают воздухом, заполняют патронированным (или порошкообразным) BB в половинном объеме всего количества, установленного расчетным путем. В шпур вставляют зажигательную трубку и заполняют ее оставшимся количеством ВВ. Шпур засыпают до верха песком или сухим грунтом, который слегка уплотняют деревянной трамбовкой. При огневом взрывании поджигают огнепроводный шнур, а при электрическом взрывании в электродетонатор подают импульс с помощью подрывной машинки.

Огневой способ прост, не требует высокой квалификации взрывника, однако недостаточно надежен и дает возможность за один раз взорвать не более 10...15 шпуров.

Электрическим способом можно взорвать за один раз гораздо большее количество шпуров, он более надежен, но требует специального расчета и проверки электросети (рис. 8.8).

Эффективно короткозамедленное электровзрывание, при котором заряды взрывают в определенной последовательности с заданным интервалом в тысячные и сотые доли секунды. Взрыв происходит в момент, когда часть породы взорвана. Последующий взрыв происходит в облегченных условиях — при обнаженной поверхности взорванного массива и остаточных напряжениях от предыдущего взрыва. Замедление достигается применением специальных электродетонаторов или определенной последовательностью подключения в сеть обычных электродетонаторов.

Этот способ взрывания широко применяется в последнее время, так как он имеет ряд преимуществ: понижается сейсмичность взрыва, уменьшается расход BB (на 20...30%) и объем буровых работ, повышается выход взорванной породы на 1 кг ВВ.

Эффективность взрыва зависит от расположения заряда в массиве породы, количества BB и свойств среды. Наименьшее расстояние от заряда до открытой поверхности называется линией наименьшего сопротивления Wс, которая является одной из основных характеристик при расчете заряда, так как в этом направлении сопротивление среды действию взрыва ослаблено.

При взрыве образуется воронка, величина которой определяет объем взорванной породы. Воронка характеризуется радиусом r, радиусом действия заряда R и показателем действия взрыва n:

Различают воронки нормального выброса (n = 1), уменьшенного выброса (n < 1) и усиленного выброса (n > 1). Соответственно подразделяются и заряды на нормальный, уменьшенный и усиленный. При взрыве различают четыре сферы действия заряда: сжатия, выброса, разрыхления и сотрясения. Первые три называются сферой разрушения, а ее радиус — радиусом разрушения.

При n < 0,75 заряд производит только рыхление породы; он называется выпирающим. Если действие заряда не доходит до дневной поверхности и порода внутри массива только разрыхляется, то заряд называется камуфлетным. Объем взорванной породы V пропорционален объему сферы разрушения и количеству открытых поверхностей:

где а — коэффициент, равный для одной открытой поверхности — 0,4; для двух — 0,8; для трех — 1,3; H — глубина расположения заряда, м;

При шпуровом методе взрывания параметры взрывных работ можно рассчитать по приведенным далее формулам.

Линия наименьшего сопротивления

где d — диаметр шпура, дм; А — плотность BB в заряде, кг/дм3; m — относительное расстояние между шпурами, равное 1,0...1,5; qp — удельный расчетный расход аммонита № 9, кг/м3 (табл. 8.8) (при применении других BB необходимо вводить поправочные коэффициенты: для аммонита № 6 — 0,85; для аммонита № 7 — 0,90; для аммиачной селитры — 1,45).

Расстояние а между шпурами в ряду равно;

при электрическом способе взрывания —

при огневом способе взрывания —

Глубина шпура

где H — высота уступа.

Расстояние между рядами шпуров

Величина заряда

Для ориентировочных расчетов параметры взрывных работ могут быть приняты в зависимости от высоты уступа и группы скальных пород по табл. 8.9. В процессе производства работ они корректируются.

При короткозамедленном взрывании линия наименьшего сопротивления

где Кт — коэффициент трещиноватости, равный 1 для монолитных пород и 1,25 — для сильно трещиноватых пород; d — диаметр шпура, м; А — плотность BB в заряде, кг/м3; у — объемная масса породы, кг/м’.

Расстояние между шпурами в ряду

Расстояние между рядами принимают равным линии наименьшего сопротивления.

Величина заряда в шпуре

В горных районах к буровзрывным работам вследствие их большой трудоемкости прибегают в основном при устройстве выемок. Разработка буровзрывным способом во внетрассовых карьерах скальных грунтов для возведения насыпей нецелесообразна. Использование скальных грунтов для возведения насыпей выгодно при разработке смежных выемок и малой (до 50...75 м) дальности перемещения взорванной горной породы (при использовании для перемещения бульдозеров) или при перемещении взорванной породы из выемки (резерва) в насыпь взрывом.

Взрыв на выброс может быть одно- и двухсторонним или комбинированным. Односторонний выброс достигается взрыванием в наклонных шпурах (скважинах), двухсторонний — одновременным взрыванием в вертикальных шпурах. Иногда необходимо выбросить разное количество породы в отвал на разные стороны, что достигается комбинированным взрывом в вертикальных или вертикальных и наклонных скважинах. Сначала взрывают шпуры первого ряда, а после появления открытой второй поверхности — второго заряда. Этим достигаются усиленный эффект взрыва и выброс породы в нужном направлении.

Наиболее эффективен направленный взрыв. Сущность его сводится к следующему. В горный массив закладывают дополнительный заряд BB с линией наименьшего сопротивления Wc1 и основной заряд с линией наименьшего сопротивления Wc2 причем глубина заложения h < Wc, показатели взрыва n2 > n1, Wc2 > Wc1. Масса основного заряда Q2 больше массы заряда Q1.

При взрыве дополнительного заряда Q1 возникает новая линия наименьшего сопротивления W1c2, причем W1c2 < Wc2. При взрыве основного заряда Q2 направление разлета породы будет уже по линии W1c2.

Направление полета породы после взрыва заряда Q1 зависит от замедления взрыва заряда Q2. Расчет замедления подбирают так, чтобы в момент, когда порода находится в воздухе от взрыва дополнительного заряда, взорвался основной заряд и направил полет всей породы в заданном направлении.

При такой схеме взрыва можно без транспортирования уложить грунт из выемки в одну или две смежные насыпи.

Сибирским отделением АН СССР была предложена иная схема взрывания — с направленным выбросом. Направление выброса обеспечивается основным зарядом Q1, шпуры которого располагаются под углом 45° к горизонту. Снизу и сверху располагают прижимные заряды Q2 (на уступе) и Q3. Величина этих зарядов убывает в направлении выброса, что понижает расход ВВ. Соотношение массы зарядов принимают равным:

Основными параметрами направленного взрыва являются дальность и скорость полета породы при взрыве, время замедления основного взрыва.

Профессор Г.И. Покровский разработал основы теории направленного взрыва. Однако вследствие чрезвычайной сложности параметры взрыва можно определить пока только приближенно.

Дальность полета породы при направленном взрыве

где b — коэффициент дальности метания, зависящий от прочности породы и равный 15...50; Q0 — масса основного заряда, кг; h1 — глубина заложения дополнительного заряда, м; ф — угол между вертикалью и линией W1c2.

Скорость полета взорванного грунта

где а — постоянная, зависящая от свойств породы и ВВ.

Время полета породы, взорванной зарядом Q2, определяется по формуле

где а — коэффициент, зависящий от плотности и влажности грунта, а также BB; Q2 — масса дополнительного заряда, кг.

Время взлета вверх и падения вниз породы, брошенной взрывом Q2, дает возможность рассчитать время замедления взрыва основного заряда Q0.

При направленном выбросе или выбросе в отвал предварительно рассчитывают несколько вариантов разработки выемок с различным расположением шпуров. Для каждого варианта определяют общее количество буровых работ, объем BB и средств взрывания. На основе технико-экономических расчетов принимают рациональный вариант.

После взрыва породы в выемке на разрыхление ее разрабатывают экскаваторами с «прямой» лопатой, погружают в автомобили-самосвалы и транспортируют в насыпь или отвал. При различных способах взрывания выемок остается некоторая часть породы, выступающей за проектное очертание, которая подлежит доработке бурением мелких шпуров глубиной 1 м и последующим взрыванием накладных зарядов. Аналогично разделывают крупные камни (негабариты), не помещающиеся в ковш экскаватора. Возведение насыпей из скального грунта принципиально не отличается от отсыпки их из привозного. Для уплотнения скальных грунтов в насыпи применяют жесткобарабанные катки. В жаркую погоду для повышения эффективности уплотнения породу следует увлажнить.
Имя:*
E-Mail:
Комментарий: