Организация строительства автомобильных дорог. Технология органиация и строительства автомобильных дорог

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

УРАЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЛЕСОТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ

КАФЕДРА ТРАНСПОРТА И ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Б.А.Кошелев

Д.В.Демидов

С.А.Пашкин

ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ

СТРОИТЕЛЬСТВА

АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

ПОДГОТОВКА ДОРОЖНОЙ ПОЛОСЫ.

УСТРОЙСТВО ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ.

ВОЗВЕДЕНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Методические указания для студентов

специальности 291000 «Автомобильные дороги и аэродромы»

очной и заочной форм обучения

ЕКАТЕРИНБУРГ

2001

Методические указания предназначены для студентов специальности 291000 «Автомобильные дороги и аэродромы» очной и заочной форм обучения для курсового и дипломного проектирования. В первую часть включены технологические расчеты по подготовке дорожной полосы, устройству искусственных сооружений и возведению земляного полотна автомобильной дороги.

Рецензент - канд. техн. наук, профессор С.И.Булдаков

Редактор Ленская А.Л.

Подписано в печать Формат 60 ? 84 1 / 16

Плоская печать Печ. л. 2,79 Тираж 100 экз.

Поз. 5 Заказ Цена 9 руб. 60 коп.

Редакционно-издательский отдел УГЛТУ

Отдел оперативной полиграфии УГЛТУ

ВВЕДЕНИЕ

Целью методических указаний является оказание помощи студентам очной и заочной форм обучения специальности 291000 «Авто-мобильные дороги и аэродромы» в выполнении курсового проекта по дисциплине «Технология и организация строительства автомобильных дорог» и подготовке дипломного проекта строительства автомобильной дороги.

В настоящих методических указаниях приводятся последовательность и методика выполнения курсового проекта.

1. ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ ПРОЕКТА

Курсовой и дипломный проекты должны быть максимально приближены к уровню выполнения проекта производства работ (ППР) согласно СНиП 3.01.01-85 применительно к конкретным условиям деятельности дорожно-строительных организаций. В целом проект на строительство автомобильной дороги охватывает два основных раздела: возведение земляного полотна с подготовкой дорожной полосы и устройством искусственных сооружений , устройство дорожной одежды с обустройством дороги.

Исходными данными для выполнения ППР, а, следовательно, и курсового проекта являются:

Общие сведения о природно-климатических и грунтово- геологических условиях строительства;

Рабочие чертежи (продольный профиль автомобильной дороги, план трассы в горизонталях, ведомость объемов земляных работ);

Сведения о размещении резервов и карьеров, а также качестве местных строительных материалов (паспорта карьеров, сертификаты материалов);

Сведения об источниках получения привозных строительных материалов (битумов, железобетонных изделий и т.д.);

Сведения о количестве и типах дорожно-строительных машин, имеющихся на балансе в дорожно-строительных организациях.

Для выполнения реального проекта целесообразно в период производственной практики собрать сведения по применяемым или разрабатываемым новым технологиям выполнения дорожно-строительных работ, современным материалам и машинам, в первую очередь, иностранных производителей. В качестве исходных данных могут быть использованы также материалы ранее выполненного курсового проекта по дисциплине «Изыскания и проектирование автомобильных дорог».

Расчетно-пояснительная записка состоит из введения и семи разделов. Во введении следует отразить значение строительства автомобильных дорог, а также основные направления технического прогресса в организации и механизации дорожно-строительных работ. Содержание других разделов проекта приведено в настоящих методических указаниях.

По мере выполнения расчетов и графических работ пояснительную записку рекомендуется оформлять начисто, предъявляя выполненные разделы преподавателю для проверки на очередном контроле или консультации. Оформление курсового проекта выполняется на основании ГОСТ 2.105-79 .

2. ОРГАНИЗАЦИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА АВТОМОБИЛЬНОЙ

ДОРОГИ

2.1. Технико-экономическая характеристика района строительства

автомобильной дороги

В разделе даются краткие сведения об экономическом развитии района строительства дороги и расположении основных транспортных путей с указанием вида транспорта и категорий дорог. На основе экономико-транспортных связей приводятся данные о грузо- и пассажироперевозках, обосновывается категория автомобильной дороги и ее назначение. Кроме того, приводится характеристика организации, строящей дорогу.

Исходя из требований СНиП 2.05.02-85 , производится анализ плана и профиля, приводятся технические показатели дороги (табл. 1).

Таблица 1

Описываются рельеф и грунты на трассе, определяются тип местности по увлажнению, карьеры местных строительных материалов. Указывается пригодность материалов для строительства дороги.

2.2. Климатическая характеристика района строительства дороги

На основе СНиП 23-01-99 приводятся климатические показатели района строительства автомобильной дороги и составляется дорожно-климатический график (рис. 1). График необходим для назначения сроков производства дорожно-строительных работ в интервалах между весенней и осенней распутицами.

Рис. 1. Дорожно-климатический график

2.3. Выбор метода организации работ и расчет

основных его параметров

2.3.1. Обоснование принятого метода организации работ

Весь комплекс дорожно-строительных работ подразделяется на линейные и сосредоточенные. Линейные работы относительно равномерно распределены по всей трассе. Сосредоточенные работы характеризуются большими объемами и неравномерным расположением их по длине трассы. К ним относят земляные работы с объемом на 1 км, превышающим средний объем земляных работ на дороге в 3 раза и более, а также устройство средних и больших мостов, тоннелей, производственных предприятий, пересечений в разных уровнях, комплексов дорожной и автотранспортной служб.

Главный метод организации работ по строительству автомобильной дороги - поточный, основой которого является комплексный поток, где выполнение линейных и сосредоточенных работ по трассе должно быть увязано во времени и в пространстве с таким расчетом, чтобы линейные работы выполнялись без перерывов, т.е. выполнение сосредоточенных работ должно опережать выполнение линейных работ.

При этом методе все виды работ выполняются специализированными механизированными подразделениями, перемещающимися по трассе в строгой технологической последовательности, как правило, с одинаковой скоростью перемещения. В равные промежутки времени (смена, день) заканчивается строительство равных по длине участков автомобильной дороги.

Специализированные потоки включают в себя несколько частных потоков, например, при устройстве дорожной одежды частные потоки будут предназначены для устройства конструктивных слоев дорожной одежды.

Каждый частный поток состоит из отдельных участков, на которых специализированные звенья выполняют определенные рабочие операции. Такие участки называются захватками. Длину захватки, как правило, принимают равной сменной производительности потока; иногда захватки бывают двух-, трех- или четырехсменными.

Между частными и специализированными потоками, а иногда и между отдельными захватками устраивают разрывы (технологические, организационные), измеряемые количеством смен.

В зависимости от характера и объемов строительных работ рекомендуется работы по строительству дороги назначать в следующей последователь-ности: в зимний период прорубку просеки вы-полняет специализированная комплексная бригада, основные работы производятся комплекс-ным потоком, в составе которого отдельные его звенья выполняют линей-ные и сосредоточенные работы:

Линейные работы по подготовке дорожной полосы (восстановление трассы, очистка трассы от камней, кустарника, спиливание и корчевка пней, снятие растительного слоя);

Сосредоточенные работы по устройству искусственных сооружений;

Сосредоточенные земляные работы в местах устройства искусственных со-оружений, высоких насыпей и глубоких выемок;

Линейные земляные работы по возведению земляного полотна из привозно-го грунта, рекультивация нарушенных земель;

Линейное устройство дорожной одежды отдельными звеньями по укладке конструктивных слоев;

Обустройство дороги в составе комплексного потока.

При устройстве насыпи на болотах и других слабых грунтах земляные работы могут быть назначены в зимний период.

С целью максимального использования светового дня целесообразно принять следующую сменность работ: прорубку просеки и устройство искусственных сооружений – в 1 смену, остальные работы – в 2 смены.

2.3.2.

Календарные сроки продолжительности строительного сезона устанавливаются на основе средних многолетних данных СНиП 1.04.03-85 (Приложение 1). Следует отметить одну закономерность, связанную с началом строительного сезона. Вне зависимости от вида работ дата начала сезона в одной какой-либо области одна и та же, что объясняется фактором проезжаемости колесных машин и отсутствием прилипания грунта к рабочим органам дорожно-строительных машин. Даты окончания строительного сезона для отдельных видов дорожно-строительных работ различны из-за неодинаковых технологических свойств применяемых дорожно-строительных материалов.

Начало основных работ назначается на конец весенней распутицы, а их оконча-ние - на начало осенней распутицы.

При отсутствии данных даты начала весенней распутицы Z н и ее окончания Z к определяются по формулам :

Z н = Т о + 5 / a ; (1)

Z к = Z н + (0,7 h пр / a), (2)

где Т о – дата перехода температуры воздуха через 0 о С;

a - климатический коэффициент, характеризующий скорость оттаивания грунта, м / сутки (для Курганской области a = 6, для Пермской области a = 4,5, для Свердловской области a = 4, для Челябинской области a = 3,5);

h пр – максимальная глубина промерзания грунта в районе строительства, см (для Курганской области h пр = 200 см, для Пермской области h пр = 180 см, для Свердловской области h пр = 190 см, для Челябинской области h пр = 180 см).

Количество рабочих смен в строительном сезоне

Т см = К см (Т к – Т вых – Т ат - Т тех ), (3)

где К см – коэффициент сменности (во II К см = 1,85, для Сибири К см = 2,0);

Т к – календарная продолжительность строительного сезона, дни;

Т вых - число выходных и праздничных дней, приходящихся на период календарной продолжительности сезона (определяется по календарю);

Т ат – число нерабочих дней по метеорологическим условиям, приходящихся на период календарной продолжительности сезона (см. Приложение 1);

Т тех – простои по техническим причинам (ремонт, профилактика машин, организационные и технологические причины), дни; во II дорожно-климатической зоне для Европейской части Т тех = 17 дней, для Сибири Т тех = 12 дней с уменьшением пропорционально соотношению проектной и нормативной протяженности дороги 11 км.

Для определения календарной продолжительности производства дорожно-строительных работ вводится коэффициент перевода рабочих дней в календарные:

К = Т к / Т р, (4)

где Т р – количество рабочих дней производства дорожных работ.

2.3.3. Определение темпа потока

Длина участка готовой дороги, построенной за одну смену, называется темпом потока, или скоростью комплексного потока (м / смену):

V = L / (Т см – N р ), (5)

где L – длина участка строящейся дороги, м;

N р – период развертывания комплексного потока, смены.

Значение длины захватки после округления в большую сторону должно быть кратным 25.

Период развертывания комплексного потока N р определяют в зависимости от видов и объемов работ, которые будут выполняться при строительстве автомобильной дороги. При этом необходимо обеспечить организационные и технологические разрывы (одна - две смены) между работой отдельных отрядов (звеньев). Иногда эти разрывы достигают двух - трех недель, необходимых для формирования конструктивных слоев дорожной одежды (для цементобетонного покрытия 21 - 28 календарных дней).

Для определения времени работы звеньев по устройству конструктивных слоев дорожной одежды и размера разрывов между их работой рекомендуется использовать ориентировочные данные (табл. 2).

Таблица 2

Необходимое количество смен (захваток) работы отряда по возведению насыпи в комплексном потоке зависит от количества слоев возводимой насыпи. Каждый слой насыпи будет возводиться на двух захватках: на первой производится разработка грунта из боковых резервов с перемещением в насыпь (подвозка из сосредоточенного резерва) и разравнивание, на второй – послойное уплотнение грунта.

С учетом срезки растительного грунта в пределах полосы отвода с уплотнением поверхности земли в пределах насыпи (одна захватка), а также выполнения отделочных работ (одна захватка) общее количество захваток (смен) для возведения насыпи будет при двухслойной насыпи – 6, при трехслойной насыпи – 8, при четырехслойной – 10 и т.д.

Учитывая неравномерность объемов земляных работ на трассе, разрыв в работе отряда по выполнению линейных земляных работ и следующего звена может быть принят в две - четыре смены.

Вследствие того, что искусственные сооружения фактически являются сосредоточенными объектами, их тип и размеры колеблются в больших пределах. Разрыв между их устройством и началом работ по возведению земляного полотна может составлять две - четыре смены.

Целесообразно устройство малых искусственных сооружений или их части проводить заблаговременно в осенне-зимний период. При этом создается задел, позволяющий в начале строительного сезона сразу приступать к выполнению земляных работ. В данном случае при расчете периода развертывания комплексного потока время на устройство искусственных сооружений не должно учитываться.

Пользуясь рекомендациями о количестве смен (захваток) работы звеньев по устройству конструктивных слоев дорожной одежды и приведенными выше данными по строительству малых искусственных сооружений и возведению земляного полотна, определяем период развертывания потока:

N р = S t + S n , (6)

где S n – организационно-технологические разрывы между работой звеньев (отрядов), смены (захватки);

S t – устройство малых искусственных сооружений, выполнение линейных земляных работ, устройство конструктивных слоев дорожной одежды, смены (захватки),

S t = t 1 + t 2 + t 3 + t 4 + t 5 + t 6 . (7)

Здесь t 1 - устройство первого в потоке малого искусственного сооружения, смены;

t 2 – возведение насыпи, смены;

t 3 – устройство подстилающего слоя, смены;

t 4 – устройство основания, смены;

t 5 – устройство нижнего слоя покрытия, смены;

t 6 – устройство верхнего слоя покрытия (с поверхностной обработкой, если устраивается), смены.

При применении специализированных машин необходимо увязывать длину захватки с производительностью этих машин. Так, при применении автогудронаторов, поливомоечных машин и распределителей дорожно-строительных материалов длина захватки увеличивается по сравнению с расчетной, при укладке железобетонных плит скорость потока, наоборот, уменьшается.

3. ПОДГОТОВКА ДОРОЖНОЙ ПОЛОСЫ

Сооружению земляного полотна предшествуют подготовительные работы, в состав которых входят восстановление и закрепление трассы, прорубка просеки, очистка дорожной полосы от пней, кустарника и крупных камней, снятие и складирование растительного слоя в пределах полос временного отвода, разбивка земляного полотна, устройство временных дорог, устройство осушительных и водоотводных канав, снос, переустройство и перенос сооружений в зоне работ.

3.1. Восстановление и закрепление трассы

В подразделе указывается состав работ на восстановление и закрепление трассы и приводятся схемы закрепления трассы. При прокладке дороги назначается полоса отвода земли при обязательном разделе на постоянный отвод под земляное полот-но с земляными сооружениями и временный отвод для размещения притрассовых и сосредоточенных резервов, полос для складирования плодородного слоя (табл.3 «Ведомость отвода земель»).

Таблица 3

Нормы постоянного отвода земель для автомобильных дорог устанавливаются по требованиям СН 467-74 (табл. 4).

Таблица 4

Примечание. В числителе приведена ширина постоянной полосы отвода земель при высоте насыпей до 2 м и отсутствии боковых резервов, в знаменателе – с учетом устройства боковых резервов, если они являются постоянным конструктивным элементом земляного полотна (при низкой стоимости земли и отсутствии рекультивационных работ).

3.2. Прорубка просеки

Комплекс работ по прорубке просеки предусматривает подготовку лесосеки (просеки), валку ле-са, обрубку, сбор и сжигание сучьев, трелевку хлыстов к временным складам. Удаление леса или кустарника вместе с плодородным слоем почвы не допускается.

Объем работ по прорубке просеки рассчитывается на основании характеристики лесонасаждений (табл. 5 «Ведомость объемов работ по площади вырубки», табл. 6 «Ведомость объемов работ по прорубке просеки»).

Таблица 5

Прорубку просеки назначают в зимний период по нескольким при-чинам: лучшее качество заготовленной древесины, облегчен проезд по дорогам, освобождение рабочего времени для основного комплекса строительных ра-бот, обеспечение просушки очищенной от леса трассы.

Таблица 6

Объем ликвидной древесины и среднее количество деревьев на 1 га приведены в табл.7 .

Все работы по прорубке просеки выполняются малыми комплексными бригадами, количество которых в сводной бригаде зависит от характеристики лесонасаждений и объемов работ:

N = ТЗ / Т р n , (8)

где ТЗ – трудозатраты на прорубке просеки, чел.-дн.;

Т р – количество рабочих дней на прорубке просеки;

n – количество человек в бригаде (при работе с трактором ТДТ-55 – 5 человек, при работе с трактором ТТ-4 – 6 человек).

Таблица 7

Потребность в рабочей силе и в машино-сменах на прорубке просеки определя-ется по формуле:

N i = V i Н вр, (9)

где V i – объем древесины данной характеристики, м 3 ;

Н вр – нормы времени использования машин, машино-смены / ед. изм. Для определения норм времени целесообразно использовать сборники , . Для ориентировочных расчетов можно использовать данные табл. 8 «Нормативные показатели на 1000 м 3 древесины» .

Таблица 8

Примечания. 1. В числителе приведены показатели для бригад, работающих с трактором ТДТ-55, в знаменателе – для бригад, использующих трактор ТТ-4. 2. К приведенным нормам применяют поправочные коэффициенты: при работе в елово-пихтовых насаждениях 1 / 0,95, в сосновых и мягколиственных 1 / 1,1.

Потребность машино-смен и человеко-дней на прорубке просеки определяется в форме табл. 9.

Таблица 9

Для машин и механизмов, работающих на прорубке просеки, устанавливаются нормы на резерв (табл.10).

Таблица 10

Пример определения потребности машин приведен в табл.11.

Таблица 11

Календарную продолжительность работ по прорубке просеки определяют по формуле:

Т к = Т р К . (10)

3.3. Очистка дорожной полосы от пней, кустарника и снятие

растительного слоя

Работы по подготовке дорожной полосы включают в се-бя корчевку пней или спиливание их вровень с землей, срезку кустарника и мелколесья с уборкой валежника, снятие растительного слоя, разбивочные работы.

Корчевку пней назначают преимущественно в летний период, поскольку при мерзлых грунтах процесс корчевки менее эффективен. Корчевку пней выполняют на участках устройства канав и выемок. Пни допускается оставлять в основании земляного полотна при облегченных, переходных и низших типах покрытий на дорогах III - V технических категорий при насыпях более 1,5 м, а также в случаях, когда проектом не предусмотрена полная расчистка дорожной полосы (на болотах, неустойчивых склонах и т.д.). При насыпях от 1,5 до 2,0 м пни должны быть срезаны вровень с землей, а при насыпи более 2 м – на высоте 10 см от земли.

3.3.1.Составление ведомости объемов работ для подготовки

дорожной полосы

Объемы работ определяют по типовым поперечным профилям характерных участков дороги по упрощенным формулам:

а) ширина канавы b к

b к = b + 2 m h к , (11)

б) площадь канавы F к

F к = b h к + m h к 2 , (12)

в) ширина подошвы насыпи В под

В под = В + 2 m Н н, (13)

г) ширина резерва поверху b р для одностороннего резерва

b р = + 2 m h р , (14)

д) ширина резерва поверху b р для двухстороннего резерва

b р = + 2 m h р , (15)

е) ширина резерва b р для одностороннего резерва и канавы

b р = (- F к ) + 2 m h р , (16)

ж) ширина выемки поверху b в

b в = В + 2 b + 2 m h к + 2 n (Н в + h к ) , (17)

где b – ширина канавы (кювета) понизу, м;

h к – глубина канавы (кювета), м;

В - ширина земляного полотна поверху, м;

Н н - средняя рабочая отметка насыпи, м;

h р - средняя глубина резерва, м;

L – длина участка (пикета), м;

V н - объем земляных работ на данном участке (пикете), м 3 ;

Н в – средняя глубина выемки на данном участке (пикете), м;

m – заложение откосов насыпи, резерва или канавы;

n – внешнее заложение откоса выемки.

Так как средняя плотность грунта в естественном состоянии менее плотности грунта в насыпи, то требуемые объемы грунта для возведения насыпей из боковых резервов находят путем умножения профильных объемов V н на коэффициент относительного уплотнения (коэффициент переуплотнения) K :

K = ? н / ? е, (18)

где ? н – плотность грунта в построенной насыпи;

? е – плотность грунта в естественном залегании (для песка ? е = 1,71 г / cм 3 ; для супесей легких и тяжелых, суглинка легкого ? е = 1,64 г / cм 3 ; для тяжелого суглинка ? е = 1,60 г / cм 3).

Плотность грунта в построенной насыпи теоретически вычисляют по формуле:

? н = К опт, (19)

где К опт – коэффициент оптимального уплотнения (во II дорожно-климатической зоне для дорог I и II технических категорий К опт = 1,00 - 0,98, для дорог III-V технических категорий К опт = 0,98 - 0,95);

? – плотность скелета грунта (табл.12);

V – массовая доля воздуха, % (табл. 12);

W – массовая доля оптимальной влажности, % (табл. 12).

Таблица 12

Объемы работ по корчевке пней F к , спиливанию пней F с и снятию раститель-ного слоя V p определяют по формулам:

F к = В уч.к L уч.к , (20)

F с = В уч.с L уч.с , (21)

V р = В уч.р L уч.р ? , (22)

где В уч.к, В уч.с, В уч.р – соответственно ширина участка корчевки, спиливания пней и снятия растительного слоя, м;

L уч.к , L уч.с , L уч.р – соответственно длина участков корчевки, спиливания пней и снятия растительного слоя, м;

? – толщина растительного слоя, м.

Объемы работ по подготовке дорожной полосы определяются в форме табл. 13.

Таблица 13

3.3.2. Определение трудозатрат, количества машино-смен и выбор комплекта машин для подготовки дорожной полосы

Обычно корчевку пней производят корчевателями. Для снятия растительного грунта используют бульдозеры и реже скреперы и автогрейдеры. Во всех случаях машина выбирается так, чтобы она была максимально загружена. Если это невозможно, следует предусматривать ее использование на других работах.

Корчевку пней и снятие растительного слоя целесообразно включать в специализированный поток возведения земляного полотна, а бульдозер, кроме этих работ, можно использовать для рыхления грунта (при наличии рыхлительного агрегата), разработки грунта в боковых резервах и перемещения его в насыпь, разравнивания грунта.

Для определения трудозатрат и потребности машино-смен на подготовке дорожной полосы составляется ведомость при использовании сборников - по форме табл.14.

Таблица 14

Количество машино-смен на длину захватки

N м = N V / L , (23)

где N м – потребность в машино-сменах на всю длину дороги;

V – длина захватки, м;

L – длина строящегося участка дороги, м.

На основании расчетов назначается состав бригады на подготовке дорожной полосы, определяются количество рабочих и календарная продолжительность работ.

4. СТРОИТЕЛЬСТВО ИСКУССТВЕННЫХ СООРУЖЕНИЙ

Крупные и средние мосты, а также крупные многоочковые трубы являются сосредоточенными объектами. Их возводят в течение всего строительного периода, но при условии окончания работ к моменту подхода к ним частного потока по выполнению линейных работ.

Малые мосты из сборных железобетонных конструкций, а также круглые, овоидальные и прямоугольные железобетонные трубы, являющиеся фактически тоже сосредоточенными объектами, но требующие сравнительно небольшого количества времени для их устройства, строят в потоке, опережая выполнение линейных земляных работ.

4.1. Составление ведомости искусственных сооружений

Исходя из данных продольного профиля автомобильной дороги, составляется ведомость искусственных сооружений (табл.15). Для труб указываются размеры отверстия и длина трубы, для мостов – строительная длина и ширина моста.

Таблица 15

Длину трубы определяют по упрощенной формуле:

L тр = В з.п + 2 m (Н нас – d - d ) , (24)

где В з.п - ширина земляного полотна поверху, м;

Н нас - высота насыпи, м;

d - диаметр трубы, м;

m - коэффициент заложения откосов земляного полотна;

d - толщина стенки трубы, м (можно принять равной 0,15 м).

Расчетную длину трубы округляют до целого числа, кратного длине звена.

4.2. Определение состава бригады для строительства искусственных сооружений

В подразделе приводится краткое описание технологии строительства малых мостов и труб с учетом требований СНиП 3.06.04-91 . Составляется ведомость определения трудозатрат на строительство искусственных сооружений (табл.16). При устройстве сборных круглых и прямоугольных, монолитных прямоугольных труб, мостов используется сборник , при устройстве металлических гофрированных труб - сборник .

Для ориентировочных расчетов можно использовать данные по количеству отрядо-смен на устройство круглых труб (табл. 17) .

Таблица 16

Таблица 17

Количество рабочих дней определяется делением общей трудоемкости работ на численный состав бригады.

Для строительства круглых и овоидальных железобетонных труб принимается следующий состав специализированного отряда: автомобильный кран КС-2561 - 1 шт., бульдозер ДЗ-109 - 1 шт., самоходный пневмоколесный каток ДУ-31А - 1 шт., электростанция ПЭС-12М - 1 шт., электровибраторы ИВ-101, ИВ-47Б, ИВ-113 - по 1 шт., битумный котел вместимостью 400 л - 1 шт.

Рабочая сила на одну смену: машинисты и мотористы - 4 чел., дорожные рабочие - 6 чел.

При строительстве труб с отверстием 2 м автомобильный кран КС-2561 должен быть заменен более мощным КС-3562А.

Расчетные пролеты или полную длину пролетных строений автодорожных мостов по СНиП 2.05.03-84 требуется назначать равными 3, 6, 9, 12, 15, 18, 21, 24, 33 и 42 м. Он же классифицирует автодорожные мосты: при полной длине до 25 м - малые, от 25 до 100 м – средние, более 100 м – большие.

При строительстве сборных железобетонных малых и средних мостов на свайных опорах при длине пролетов 12, 15, 18, 21 и 24 м рекомендуется принимать следующий состав отряда: стреловой самоходный кран КС-4362 - 1 шт., автомобильный кран КС-4561 - 1 шт., копровая установка с дизель-молотом СП-6А - 1шт., лебедки приводные грузо-подъемностью 2,5 т - 2 шт., тележки грузоподъемностью 25 т - 2шт., электросварочный аппарат - 1шт., электровибраторы ИВ-113 - 2 шт., передвижная электростанция ЭСД-50-Т - 1 шт., компрессор ЗИФ-5ВКС - 1 шт.

Рабочая сила на одну смену: машинисты и мотористы - 12 чел., монтажники - 8 чел.

Производительность этого отряда по строительству железобетонных автодорожных мостов зависит от категории автомобильной дороги: для I категории – 0,34 м / смена; II – 0,62; III – 0,70; IV - 0,80 м / смена.

По окончании раздела определяется календарная продолжительность выполнения работ по устройству искусственных сооружений.

5. ВОЗВЕДЕНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Сооружение земляного полотна автомобильной дороги осуществляется комплексно-механизированным способом с применением средств механизации в зависимости от принятой технологии и установленных сроков выполнения работ.

5.1. Разбивка на местности земляного полотна и

водоотводных сооружений

В разделе описывается состав работ на разбивке земляного полотна и водоотводных сооружений, приводятся схемы разбивки для характерных поперечных профилей земляного полотна.

5.2. Выбор грунтов для отсыпки земляного полотна

Грунты, используемые для возведения насыпей, разделяют на четыре основные группы: скальные, добываемые путем разрушения естественных сплошных или трещиноватых скальных массивов, крупнообломочные, залегающие в естественных условиях, песчаные и глинистые.

Для насыпей применяют грунты, состояние которых под действием природных факторов не изменяется или изменяется незначительно, что не влияет на их прочность и устойчивость в земляном полотне. К таким грунтам относят скальные и крупнообломочные грунты, песчаные (кроме мелких и пылеватых), супеси легкие и крупные.

Непригодны для возведения насыпи следующие грунты: глинистые избыточно засоленные, глинистые, влажность которых выше допустимой, торф, ил, мелкий песок и глинистые грунты с примесью ила и органических веществ (например, голубая глина), верхний почвенный слой, грунты на участках, где возможен длительный застой воды.

Некоторые виды грунтов, чаще всего пылеватые и пески мелкие, применяют для возведения насыпей только с укреплением.

Кроме грунтов природного происхождения, для насыпей применяют отходы промышленности: золошлаковые материалы, отвалы горнодобывающей промышленности.

Насыпи, как правило, возводят из однородных грунтов, но при необходимости их можно отсыпать и из разных, однако располагать эти грунты необходимо слоями. Предпочтительно в верхней части насыпи (1,0 - 1,5 м) применять более прочные грунты, так как эта часть насыпи обычно подвергается большему воздействию природных факторов и транспортных средств. Недопустима беспорядочная отсыпка грунтов в насыпи, поскольку она приводит к неравномерному перераспределению влаги и изменению физических свойств под влиянием климатических факторов. Вследствие этого нарушается ровность при морозном пучении грунта, а при оттаивании образуется неравнопрочное основание дорожной одежды, что ведет также к нарушению ровности или разрушению дорожной одежды.

При отсыпке нижней части насыпи из дренирующих грунтов толщина этого слоя должна быть больше высоты капиллярного поднятия в этом грунте, для того чтобы предотвратить приток воды в верхнюю часть насыпи.

5.3. Выбор способа производства работ и ведущей машины

Выбор рациональных типов машин для возведения земляного полотна автомобильных дорог зависит от следующих факторов:

Техническая возможность применения тех или иных машин в данных условиях рельефа;

Конструкция земляного полотна, расположение резервов грунта, его качество и трудность разработки;

Организационные условия производства работ, главными из которых являются объемы работ и сроки их выполнения;

Условия полной загрузки выбранных машин в течение всего срока работ;

Экономические показатели и качество работ.

Подбирая состав машин для возведения земляного полотна, следует в первую очередь определить основные (ведущие) машины, с помощью которых можно с наименьшими затратами выполнить основные объемы земляных работ в соответствующих условиях, а затем вспомогательные (комплектующие) машины для выполнения прочих вспомогательных работ, входящих в технологический процесс сооружения земляного полотна. В составе подразделения работа всех машин должна быть увязана по производительности.

Исходя из продольного профиля автомобильной дороги, с учетом грунтовых условий строящаяся дорога разбивается на отдельные участки с неодинаковыми условиями производства земляных работ: насыпь из боковых резервов, из привозного грунта, разработка насыпи продольным перемещением грунта в насыпь или в отвал и т.д. Следовательно, необходимо выбрать способ производства работ и тип ведущей машины для каждого характерного участка дороги. Все данные заносятся в ведомость «Способы производства работ и тип ведущей машины» (табл. 18).

Таблица 18

Для назначения ведущей машины необходимо учесть требования , . Ниже приводятся рекомендации по назначению ведущей машины в зависимости от местных условий производства земляных работ.

Бульдозеры целесообразно применять в легких и малосвязных грунтах при высоте насыпи до 1 м, в глинистых и тяжелых грунтах при высоте насыпи до 1,5 м при наличии притрассовых резервов. В этом случае стоимость земляных работ может быть ниже стоимости скреперных работ. Эффективно применение бульдозера при возведении земляного полотна из выемок с дальностью перемещения грунта до 50 м, под уклон – до 100 м.

Скреперы наиболее эффективно применять при разработке глинистых грунтов с влажностью, близкой к оптимальной, в боковых резервах, когда разность отметок высоты насыпи и дна резерва составляет до 1,2 - 2,0 м, а также при разработке сосредоточенных резервов или выемок с перемещением грунта в насыпь прицепными скреперами на расстояние до 500 м и полуприцепными – до 3000 м.

Стоимость работы большегрузных самоходных скреперов на пневматических шинах ниже стоимости работы скрепера малой вместимости, а также скреперов, прицепных к трактору на гусеничном ходу. В ряде случаев отсыпка грунта в насыпь скреперами при расстоянии перемещения грунта до 1,5 км более экономична, чем транспортирование грунта в автосамосвалах, загружаемых экскаватором с ковшом объемом 0,5 - 1 м 3 .

Одноковшовые экскаваторы применяют при разработке глубоких выемок, сосредоточенных резервов грунта, имеющих глубину более 2 - 2,5 м, а также при возведении земляного полотна в условиях заболоченной местности. Транспортирование грунта осуществляется автомобилямисамосвалами.

При глубоких выемках с близко залегающими грунтовыми водами можно использовать экскаватор-драглайн в комплексе с транспортными средствами.

При возведении земляного полотна может быть организована совместная работа землеройных машин, используемых в качестве ведущих:

а) при возведении насыпей высотой от 1,5 до 3,5 м из боковых уширенных резервов наряду со скреперами можно комбинировать работу бульдозера и экскаватора-драглайна. В этом случае бульдозер, работающий на уширении резерва в полевую сторону, подает грунт в зону действия экскаватора, находящегося на насыпи;

б) при тех же параметрах насыпи, но при односкатных резервах целесообразно использовать пары бульдозер - автосамосвал и бульдозер - скрепер. По данной технологии производства земляных работ бульдозер устраивает насыпь до 1,0 - 1,5 м из бокового резерва, верхняя часть насыпи устраивается из привозного грунта автосамосвалом или скрепером;

в) в глубоких выемках целесообразно применять способ, при котором растительный и верхний слои грунта разрабатывают бульдозерами и скреперами , а оставшуюся часть – экскаваторами ;

г) при значительном колебании рабочих отметок земляного полотна можно применять скреперы для продольного перемещения грунта в пониженные места и комбинирование их работы с бульдозерами .

Выбор ведущей машины для производства земляных работ обусловлен группой грунта по трудности разработки (Приложение 2). Следует иметь в виду, что один и тот же грунт может быть отнесен к разным группам по трудности разработки в зависимости от типа применяемой машины.

5.4. Построение графика распределения земляных масс

На основании заданного продольного профиля, ведомости объемов земляных работ (насыпь, выемка, канава) и выбранных средств механизации составляется попикетный график распределения земляных масс (рис.2). Переуплотнение грунта в насыпи по сравнению с объемом грунта в резервах или выемках учитывается коэффициентом переуплотнения (1,05 - 1,1).

На графике показывают места, откуда берут грунт для возведения насыпей и где его используют при разработке выемок. В соответствующей графе стрелками и цифрами обозначают дальность и направление перемещения грунта для каждой ведущей землеройной машины.

Разработку графика распределения земляных масс рекомендуется начинать с распределения земляных масс выемок. Грунт выемок наиболее целесообразно использовать для возведения смежных насыпей, особенно на тех участках, где нельзя заложить резервы или грунта резервов недостаточно. Следует иметь в виду, что производительность скреперов и бульдозеров повышается при зарезании и перемещении грунта под уклон.

При возведении насыпей из боковых резервов необходимо определить их размеры. В таком случае объем грунта, полученный в резервах в пределах одного пикета, должен быть равен объему грунта для насыпи с учетом коэффициента переуплотнения. Наибольшее количество грунта, которое можно получить из резервов, зависит от ширины и глубины резервов. Глубина боковых резервов должна быть не более 1,5 м. Ширина резервов определяется расчетом исходя из условия, что они должны быть размещены в пределах полосы отвода. При этих требованиях максимальная ширина двух резервов определяется по формуле:

2 b 1 = П – В п – 2С, (25)

где П – ширина полосы отвода, м;

В п – ширина подошвы земляного полотна в пределах наружных кромок резерва, м;

С – расстояние от наружной кромки откоса резерва до границы полосы отвода, которое определяется условиями производства работ, но не менее 1 м.

По согласованию с землепользователями допускается временное использование земель в период строительства, которые после рекультивации им возвращаются. Если окажется, что грунта из боковых резервов недостаточно для взведения насыпи, то недостающее количество может быть получено путем продольного перемещения грунта из соседних или сосредоточенных резервов в стороне от трассы. При назначении размеров боковых резервов рекомендуется сохранять постоянную их ширину на участках трассы с малоизменяющимися рабочими отметками земляного полотна. В этом случае возникает необходимость, помимо поперечного перемещения грунта бульдозерами, в продольной возке грунта скреперами из соседних резервов.

При известной глубине резерва h р и коэффициентах заложения внутреннего m и внешнего n откосов ширина резерва поверху b 1 и ширина понизу b 2 :

b 1 = + ( ) h р , (26)

b 2 = - ( ) h р . (27)

Установив размеры резервов и количество грунта, которое можно получить из них для отсыпки насыпи, на графике распределения земляных масс показывают распределение земляных работ по типам машин и дальности перемещения грунта.

Показывают оплачиваемые земляные работы, т.е. объемы насыпей, которые возводятся за счет грунта из резервов и выемок, а также объемы грунта из выемок, которые перемещаются в насыпь или кавальер. Устройство кавальеров грунта нежелательно, так как вызывает излишние затраты.

5.5. Определение дальности перемещения грунта

Практически дальность перемещения грунта при возведении насыпи бульдозерами определяется как расстояние между точкой врезания отвала в грунт и точкой освобождения его от грунта, т.е. средними точками массивов разработки и отвала грунта.

При перемещении грунта бульдозером из одностороннего бокового резерва при работе одного бульдозера (для двухсторонних резервов) с послойным возведением насыпи из каждого резерва и при работе двух и более бульдозеров на разных захватках средняя дальность перемещения грунта

l ср = + m H ср + . (28)

Для двухсторонних резервов при работе двух бульдозеров на одной захватке средняя дальность перемещения грунта

l ср =0,25 [В +3 m H ср – ] + . (29)

Данные формулы применяются при перемещении грунта бульдозерами на участках с подъемом до 1:10. При подъемах до 1:20 длину пути следует увеличивать на 20 %, а при подъемах более 1:20 – на 40 %.

При продольном перемещении грунта из смежной выемки в насыпь l ср определяется как расстояние между центрами тяжести массивов выемки и насыпи.

При возведении насыпи скреперами дальность перемещения грунта определяется как полусумма рабочего и холостого пробегов скрепера, измеренных по действительной длине перемещения. Для этого необходимо вначале выбрать схему движения скрепера и определить ее параметры (длину пути при наборе грунта, радиус поворота, длину пути при разгрузке грунта).

При возведении насыпи из привозного грунта (сосредоточенного грунтового резерва или карьера) при равномерных объемах по длине дороги средняя дальность перевозки

L ср = l k + 0,5 L , (30)

где l k - расстояние от карьера (грунтового резерва) до точки примыкания к строящемуся участку дороги, км;

L – длина участка строящейся дороги, км.

При неравномерных объемах земляных работ устанавли-вают среднюю дальность транспортировки грунта как средневзвешенную:

L ср = S (V i l i ) / S V i , (31)

где V i – объём земляных работ, м 3 ;

l i – расстояние перевозки, км.

5.6. Комплектование специализированных отрядов машин

для выполнения земляных работ

Выравнивание и уплотнение основания насыпей выполняется после снятия растительного слоя непосредственно перед устройством вышележащих слоев.

Рыхление грунта выполняют для повышения производительности землеройных машин. Для повышения производительности бульдозеров предварительное рыхление следует производить при разработке тяжелых и сухих грунтов III и IV категорий трудности разработки. В этом случае траншейный способ разработки грунта не применяется.

Разравнивание грунта выполняют после его отсыпки в насыпь. Толщина отсыпаемых слоев назначается в зависимости от применяемых средств уплотнения. Наиболее целесообразно для разравнивания грунта использовать бульдозеры, реже используются автогрейдеры.

Уплотнение грунтов в насыпи целесообразнее выполнять пневмоколесными катками, которые обеспечивают высокое качество и требуемый коэффициент плотности. При отсыпке верхней части земляного полотна для дорог с капитальным покрытием в пределах 1,5 м от поверхности покрытия во II дорожно-климатической зоне коэффициент требуемой плотности грунта должен быть 0,98 - 1,0, в пределах от 1,5 до 6 м при условии неподтопляемости – 0,95, а более 6 м – 0,98.

Планировка земляного полотна включает следующие работы: планировку поверхности земляного полотна и дна резервов, планировку откосов насыпей, резервов и выемок. Ее можно производить автогрейдерами или прицепными грейдерами с откосниками и уширителями отвала, скребками на стреле экскаватора или экскаваторами-планировщиками с телескопической стрелой, а также специальными откосоотделочными машинами.

Покрытие откосов и дна резервов растительным грунтом – завершающая операция.

5.7. Определение количества слоев возводимой насыпи

Количество необходимых конструктивных слоев насыпи

n c = Н ср / H i , (32)

где Н ср – средняя рабочая отметка насыпи, м;

Н i – толщина конструктивного слоя, м.

Толщина слоя выбирается в зависимости от требуемого коэффициента уплотнения и типа уплотняющей машины (табл. 19) или рассчитывается по формулам.

5.8. Определение толщины уплотняемого слоя насыпи для различных типов уплотняющих и трамбующих машин

Толщина уплотняемого слоя грунта катками на пневматических шинах определяется по формуле :

h пн = 0,18 , (33)

где W - фактическая влажность уплотняемого грунта, доли ед.;

W о - оптимальная влажность уплотняемого грунта, доли ед.;

m к - масса катка, приходящаяся на одно колесо, кг;

P м - давление в шинах, кг / cм 2 ;

? – коэффициент жесткости шины, зависящий от давления в ней:

P м , кг/cм 2 1 2 3 4 5 6

? 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

Толщина слоя грунта при уплотнении кулачковыми катками

h кул = 0,65 (L k +2,5 d – h p ), (34)

где L k – длина кулачка, см;

d – наименьший поперечный размер опорной поверхности кулачка, см;

h p – глубина разрыхляемой верхней части слоя грунта, образующегося в период выхода кулачка из слоя, см; зависит от длины кулачка и принимается равной 3 - 4 см.

Вибрационные катки оцениваются критериями отношения возбуждающей силы к их весу: P / Q = K. При определенном соотношении P и Q наступает критическое состояние К о , когда качественно меняется колебание вибрирующей массы или круглого металлического вальца. При K < К о поверхность вибрирующей массы не отрывается от уплотняемого слоя, грунт испытывает знакопеременное воздействие и происходит виброуплотнение. В случае K > К о поверхность вибрирующей массы отрывается от поверхности грунта и уплотнение происходит вибротрамбованием.

Вибрирование способствует поднятию воды из нижней части уплотняемого слоя вверх. Лучшие результаты виброуплотнением и вибро-трамбованием достигаются, когда влажность грунта превышает оптимальную, определенную стандартным уплотнением, на 10 – 20 %.

Масса вибротрамбующей машины выбирается по удельному статическому давлению:

P = 0,1 Q / F, (35)

где P – удельное статическое давление, МПа;

Q – масса уплотняющей машины или масса, приходящаяся на вибровалец, кг;

F – площадь контакта вальца с грунтом, см 2 .

Таблица 19

Наибольшие глубины уплотнения достигаются для грунтов при удельных статических давлениях, МПа: переувлажненные пески – 0,003 - 0,004, пески оптимальной влажности – 0,006 - 0,01, супеси оптимальной влажности – 0,01 - 0,02.

Толщина уплотняемого слоя зависит от коэффициента уплотнения и массы вибрационного агрегата (табл.20).

Таблица 20

При уплотнении связных грунтов виброкатками эффективность их работы снижается. В зависимости от физико-механических свойств и влажности связных грунтов толщина уплотняемого слоя составляет 35 - 60 см для катков массой 6 - 12 т.

Толщина уплотняемого слоя трамбованием определяется по следующей формуле:

h тр = 1,1 В наим (1 – е –3,7 i / i), (36)

где h тр – толщина уплотняемого трамбованием слоя, см;

В наим - наименьший размер трамбовки в плане, см;

W, W о – фактическая и оптимальная влажность грунта, доли ед.;

i и i n – удельный и предельный импульс трамбовки, кг с / см 2:

i = . (37)

Здесь М – масса трамбовки, кг;

g – ускорение силы тяжести, см / c 2 ;

h п – высота падения трамбовки, см;

К – коэффициент, учитывающий опережающее развитие напряжения относительно развития деформации и нелинейности изменения напряжения (1,7 - 2,0);

F – площадь основания трамбовки, т.е. контакта с грунтом, см 2 ;

? – время удара, с; зависит от массы трамбовки и разновидности грунта (табл. 21).

Таблица 21

Экспериментально определенные значения предельных импульсов трамбовки i n для разных грунтов составляют: для песков 0,005 – 0,007, для суглинков легких 0,007 – 0,012, для суглинков тяжелых 0,012 - 0,02, для глин 0,02 - 0,027.

Число ударов трамбовок по одному месту для достижения необходимой плотности при толщине уплотняемого слоя

n = h тр i n К / h о i , (38)

где h о – оптимальная толщина слоя, см (60 - 80);

К – коэффициент, учитывающий степень уплотнения грунта и его разновидности (табл. 22).

Таблица 22

5.9. Определение объемов работ на послойную разработку грунта для насыпи, его разравнивание и уплотнение

Ширина каждого слоя насыпи

В i = В + 2 m (H cp - h i ) , (39)

где B – ширина земляного полотна поверху, м;

m – заложение откоса насыпи;

h i – толщина отсыпаемого слоя, м.

Объем грунта в каждом слое насыпи

V i = (В i h i + m h i 2 ) L К, (40)

где В i – ширина каждого отдельного слоя насыпи, м;

h i – толщина слоя, м;

L – длина строящегося участка дороги, м;

К – коэффициент переуплотнения.

5.10. Определение объемов работ на планировке земляного полотна

и резервов

Объемы работ на планировке вычисляются отдельно для верха земляного полотна, дна резервов и откосов:

S пл1 = (В + b р ) L , (41)

S пл2 = (В + 2 b р ) L , (42)

S пл3 = 2 L (H cp + h р ) (43)

S пл4 = 2 L (H cp +2 h р ) , (44)

где S пл1 , S пл2 – соответственно площади планировки верха земляного полотна и дна резерва для одностороннего и двухстороннего резерва, м 2 ;

S пл3 , S пл4 – соответственно площади планировки откосов земляного полотна и резерва для одностороннего и двухстороннего резерва, м 2 ;

b р – ширина резерва по дну, м;

h р – глубина резерва, м;

L – длина участка, м.

5.11. Расчет основных землеройно-транспортных и землеройных

машин для выполнения земляных работ

Потребное количество ведущих машин для выполнения земляных работ определяется на основании рассчитанных объемов работ и принятой скорости потока:

N маш = Q / Н выр N см (45)

или N маш = Q Н вр / N см , (46)

где Q – объем работ рассматриваемого вида;

Н выр – норма выработки в смену (сменная производительность);

Н вр – норма времени, машино-смен / ед.работ;

N см – число смен работы по всей длине дороги:

N см = L / V , (47)

где L – длина дороги, м;

V – длина захватки, м.

Для удобства расчет следует вести в форме ведомости (Приложение 3).

Норма выработки (сменная производительность) для конкретной машины рассчитывается по формулам, приведенным в курсе «Эксплуатация дорожных машин» , или определяется по формуле:

Н выр = Т N / Н вр, (48)

где Т – продолжительность смены (8,2 ч);

N – единица объема работ, для которой исчислена норма времени (например,100 м 3 грунта в плотном теле);

Н вр – норма времени по сборникам ЕНиР, ТНиР, СНиР-91 , , , машино-часов на единицу объема работ.

Поскольку нормы времени в сборниках приведены в машино-часах, для расчета по формулам (45), (46) их требуется разделить на 8,2 часа для получения результата в машино-сменах.

Определив потребное количество машино-смен на захватку, получим коэффициент использования данной машины на этой захватке К и . Коэффициент использования определяется с точностью до 0,01 и представляет собой отношение потребного количества механизмов к принятому. Необходимо принять захватку такой длины, чтобы коэффициенты использования машин были приближены к единице. Решая вопрос о том, сколько машин следует принять, надо помнить о допустимой перегрузке до 10 – 15 %, т.е. нельзя допускать величину К и более, чем 1,1 - 1,15. При использовании высокопроизводительных машин (с малыми значениями норм времени) целесообразно суммировать коэффициенты использования, т.е. применять такие машины на нескольких захватках.

Для условий автовозки грунта из сосредоточенного резерва выбирают автотранспорт по грузоподъемности из условия оптимального соотношения емкостей ковша экскаватора и кузова автосамосвала:

q а = (5 – 7) q э g , (49)

где q а – грузоподъемность автосамосвала, т;

q э – объем ковша экскаватора, м 3 ;

g – насыпная плотность грунта земляного полотна, т / м 3 .

5.12. Укрепительные работы при возведении земляного полотна

Для предотвращения подмывов откосов и нижней части земляного полотна, а также размывов водоотводных канав, конусов искусственных сооружений откосы и выходные русла подлежат укреплению сборными бетонными элементами, мощением, дернованием. В настоящее время широко используются геотекстильные материалы (георешетки типа «Прудон» и синтетические полотна типа «Дорнит», «Бидим»).

Укрепление травосеянием применяют при грунтах с показателем 5 < pH < 7 (слабокислые грунты), руководствуясь нормами высева семян (табл. 23) и внесения удобрений (табл. 24).

Таблица 23

Таблица 24

Для расчета потребности машин и дорожных рабочих на укрепительных работах руководствуются нормами , .

5.13. Составление технологической карты на возведение

земляного полотна

В проекте производства работ необходимо составление технологической карты на каждый из характерных участков земляного полотна, например на возведение насыпи высотой до 1,5 - 2 м из боковых резервов, на устройство насыпи из привозного грунта, на продольную разработку выемки, на устройство насыпи на основании из геотекстильных материалов и т.д. Выбор той или иной технологии обусловлен местными условиями (рельефом, уровнем грунтовых вод, пригодностью грунтов), наличием механизированной базы предприятия. Кроме того, технологическая карта составляется с учетом построенного попикетного графика распределения земляных масс и технологических расчетов с учетом требований ВСН 13-73 .

В курсовом проекте необходимо составить одну технологическую карту на возведение земляного полотна для наиболее протяженного по длине характерного участка. Кроме того, необходимо привести технологические расчеты для работ, не учтенных технологической картой. Например, составляется технологическая карта на возведение насыпи высотой до 1,5 м из боковых резервов. Согласно попикетному графику распределения земляных масс присутствует автовозка из сосредоточенного резерва. В этом случае после расчета технологической карты приводится надпись «Работы, не входящие в технологическую карту, но присутствующие при возведении насыпи» и по вышеприведенной схеме рассчитывается потребное количество экскаваторов и автосамосвалов для устройства насыпи из привозного грунта. Объем работ для расчета принимается согласно попикетному графику распределения земляных масс.

Технологическая карта включает следующие разделы: область применения карты, описание технологии работ и расчет потребных ресурсов, схема организации работ (схема потока), указания по выполнению технологических процессов, требования контроля качества работ и указания по технике безопасности.

Область применения карты. В разделе указываются условия применения технологической карты, в частности, законченные виды работ, для которых составлена карта.

Описание технологии работ и расчет потребных ресурсов . В этом разделе дается краткое описание рабочих процессов в той последовательности, которая соблюдается при производстве работ, указываются объемы работ и необходимые машины, производится расчет технологической карты (Приложение 3), рассчитывается потребность рабочих и машин (табл. 25).

Таблица 25

При определении потребности рабочих необходимо разделять их на рабочих-строителей (дорожных рабочих) и машинистов. Количество машинистов, обслуживающих одну машину, принимается равным количеству машин при односменном режиме работы (1 чел.-ч равен 1 машино-ч). При наличии помощника машиниста, а также при двухсменном режиме работы количество рабочих при машине удваивается (2 чел.-ч равны 1 машино-ч).

Потребность дорожных рабочих определяется по сборникам СНиП 4.02-91; 4.05-91 (СНиР-91) , по трудоемкости на единицу работ (чел.-ч / ед. работ). Квалификационный состав исполнителей принимается согласно .

Схема организации работ. Раздел оформляется графически (рис. 3).

Указания по выполнению технологических процессов. В разделе приводятся наиболее производительные и рациональные методы выполнения технологических процессов карты. Рекомендации обязательно поясняются схемами работы машин, чертежами забоев, схемами разработки и укладки грунта.

Требования к качеству работ. Указываются минимальные допустимые отклонения от проектных размеров объекта, для которого составлена технологическая карта. Делается ссылка на нормативный источник норм качества производства земляных работ.

Указания по технике безопасности . Приводятся правила по технике безопасности для каждого вида работ и каждой машины. В отдельных случаях может быть дана ссылка на конкретные разделы правил по технике безопасности .

В заключении определяется количество рабочих и календарных дней и назначаются сроки производства земляных работ.

ЛИТЕРАТУРА

1. СНиП 3.01.01-85. Организация строительного производства / Минстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1995.

2. ГОСТ 2.105-79 . Общие требования к текстовым документам. – М.: Изд-во стандартов, 1979.

3. СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги. Нормы проектирования. – М.: Стройиздат, 1986.

4. СНиП 23-01-99. Строительная климатология / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2000.

5. СНиП 1.04.03-85. Нормы продолжительности строительства и задела в строительстве предприятий, зданий и сооружений. – М.: Стройиздат, 1991.

6. Каменецкий Б.И., Кошкин И.Г. Организация строительства автомобильных дорог: Учебное пособие для техникумов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Транспорт, 1991.

7. СН 467-74. Нормы отвода земель для автомобильных дорог. – М.: Стройиздат, 1974.

8. Технологические правила и карты строительства лесовозных автомобильных дорог. Том I. Технологические правила. – Л.: Гипролестранс, 1975.

9. ЕНиР. Сборник Е13. Расчистка трассы линейных сооружений от леса / Госстрой СССР. – М.: Стройиздат, 1988.

10. СНиП 4.02-91; 4.05-91. Сборники сметных норм и расценок на строительные работы. Сборник 1. Земляные работы / Госстрой СССР. – М.: Стройиздат, 1992.

11. Технологические правила и карты строительства лесовозных автомобильных дорог. Том II. Технологические карты. – Л.: Гипролестранс, 1975.

12. СНиП 3.06.04-91. Мосты и трубы / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 1998.

13. ЕНиР. Сборник Е4. Монтаж сборных и устройство монолитных железобетонных конструкций. Вып. 3. Мосты и трубы / Госстрой СССР. – М.: Стройиздат, 1988.

14. ЕНиР. Сборник Е5. Монтаж металлических конструкций. Вып.3. Мосты и трубы / Госстрой СССР. – М.: Стройиздат, 1987.

15. СНиП 2.05.03-84. Мосты и трубы / Госстрой России. – М.: ГУП ЦПП, 2000.

16. СНиП 3.06.03-85. Автомобильные дороги. Правила производства и приемки работ / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1986.

17. Руководство по сооружению земляного полотна автомобильных дорог / Минтрансстрой СССР. М.: Транспорт,1982.

18. Афанасьев И.А. Выбор дорожных машин: Учеб. пособие / Перм. гос. техн. ун-т. – Пермь, 2000.

19. Кручинин И.Н. Расчет производительности дорожных машин. Методические указания по изучению дисциплин «Эксплуатация дорожных машин» и «Дорожно-строительные машины и материалы». Екатеринбург: УГЛТА, 2000.

20. ЕНиР. Сборник Е2. Земляные работы. Вып. 1. Механизированные и ручные земляные работы / Госстрой СССР. – М.: Стройиздат, 1988.

21. СНиП 4.02-91; 4.05-91. Сборники сметных норм и расценок на строительные работы. Сборник 27. Автомобильные дороги / Госстрой СССР. – М.: Стройиздат, 1993.

22. ВСН 13-73. Методика составления технологических карт на выполнение основных дорожно-строительных работ. – М.: Минавтодор РСФСР, 1973.

23. Сборник тарифно-квалификационных характеристик основных профессий и должностей руководителей, специалистов, служащих и рабочих дорожного хозяйства / Федеральный дорожный департамент Минтранса РФ. – М.: Центроргтруд, 1998.

Введение ……………………………………………….………………

1. Порядок выполнения проекта………………………………………….

2. Организация строительства автомобильной дороги………………….

2.1. Технико-экономическая характеристика района строительства автомобильной дороги…………………………………….

2.2. Климатическая характеристика района строительства дороги…………………………………………………………….

2.3. Выбор метода организации работ и расчет основных его параметров………………………………….……………………

2.3.1. Обоснование принятого метода организации работ………………………………………………………….

2.3.2. Календарная продолжительность строительного сезона…………………………………………….…………..

2.3.3. Определение темпа потока………………………………….

3. Подготовка дорожной полосы…………………………………………

3.1. Восстановление и закрепление трассы…………….…………..

3.2. Прорубка просеки……………………………………………….

3.3. Очистка дорожной полосы от пней, кустарника и снятие растительного слоя………………………….…………………..

3.3.1. Составление ведомости объемов работ для подготовки дорожной полосы…………………….……………………...

3.3.2. Определение трудозатрат, количества машино-смен и выбор комплекта машин для подготовки дорожной полосы………………………………………………………..

4. Строительство искусственных сооружений…………………………..

4.1. Составление ведомости искусственных сооружений…………

4.2. Определение состава бригады для строительства искусственных сооружений…………………………………….

5. Возведение земляного полотна…………………………….…………..

5.1. Разбивка на местности земляного полотна и водоотводных сооружений………………………………………………………

5.2. Выбор грунтов для отсыпки земляного полотна….…………..

5.3. Выбор способа производства работ и ведущей машины……..

5.4. Построение графика распределения земляных масс………….

5.5. Определение дальности перемещения грунта…….…………..

5.6. Комплектование специализированных отрядов машин для выполнения земляных работ……………………………………

5.7. Определение количества слоев возводимой насыпи………….

5.8. Определение толщины уплотняемого слоя насыпи для различных типов уплотняющих и трамбующих машин……...

5.9. Определение объемов работ на послойную разработку грунта для насыпи, его разравнивание и уплотнение………...

5.10. Определение объемов работ на планировке земляного полотна и резервов…………………………….………………...

5.11. Расчет основных землеройно-транспортных и землеройных машин для выполнения земляных работ………………………

5.12. Укрепительные работы при возведении земляного полотна…

5.13. Составление технологической карты на возведение земляного полотна………………………………………………

Литература………………………………………………….………………

Приложения………………………………………………………………...

Приложение 1. Средние сроки продолжительности строительного сезона для выполнения основных видов дорожно-строительных работ…………………………...

Приложение 2. Распределение немерзлых грунтов на группы в зависимости от трудности их разработки………………

Приложение 3. Технология работ и расчет потребных ресурсов уширения 6-слойной насыпи (пример реконструкции)………………………………………………………….

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Средние сроки продолжительности строительного сезона для выполнения основных видов

дорожно-строительных работ

Приложение 2

Распределение немерзлых грунтов на группы в зависимости от трудности их разработки

Приложение 3

Технология работ и расчет потребных ресурсов уширения 6-слойной насыпи (пример реконструкции)

1. Основные понятия, терминология, классификация

Автомобильная дорога – комплекс сооружений, предназначенный для удобного, безопасного и круглогодичного движения автотранспорта с расчётными скоростями и нагрузками.

Конструктивно автомобильная дорога (автодорога) характеризуется поперечным и продольным профилями (рис.17.1.).

Рис.17.1. Профили автомобильной дороги: А) Поперечный профиль;

Б) продольный профиль; 1 – разделительная полоса, 2 – дорожная одежда, 3 – укрепительная полоса, 4 – обочина, 5 – основание под дорожную одежду,

6 – тело насыпи, 7 – уклоны (поперечный и продольный), 8 – кювет, 9 – зона сосредоточенного ведения работ, 10 – естественный профиль местности.

Ознакомимся с терминологией, характеризующей основные конструктивные элементы автомобильных дорог:

• поперечный профиль – поперечное сечение автодороги, характери-зующее составляющие конструктивные элементы;
• продольный профиль – продольное сечение автодороги, характери-зующее составляющие конструктивные элементы;
• проезжая часть – основная, эксплуатационная часть дороги, по которой осуществляется движение автотранспорта;
• земляное полотно – объём земляных работ по устройству насып-ной части автодороги;
• полоса отвода (отчуждения) – зона проведения строительных Ра-бот в поперечном сечении автодороги. Эта зона отводится при проектировании на весь комплекс строительства (включая орга-низацию строительства и перспективу расширения автодороги);
• разделительная полоса – конструктивная зона автодороги, разде-ляющая противоположные направления движения. Не предназна-чена для эксплуатации и носит, как правило декоративный вид;
• дорожная одежда – основная, искусственно укреплённая часть проезжей части, предназначенная для эксплуатации;
• укрепительная полоса – часть дорожной одежды, расположенная между покрытием и обочиной. Служит для предохранения кромок покрытия в зоне повышенных нагрузок;
• дорожное покрытие – часть дорожной одежды, наиболее прочной в конструктивном отношении, предназначенная для движения транспорта;
• обочина – часть дорожной одежды, расположенная по границам поперечного профиля. Обочина имеет важное эксплуатационное значение (остановка и стоянка автотранспорта, движение пешехо-дов, расположение строительной техники при ремонтах и др.;
• кювет – водоотводная траншея с расчётным продольным уклоном, укреплённым дном и откосами;
• тело насыпи – суммарный объём земляных работ (насыпь), выпол-няемый при строительстве автодороги;
• зона сосредоточенного ведения работ – фронт работ большой трудоёмкости, сконцентрированный на ограниченном участке рельефа.

Дороги классифицируются по назначению и по конструкции покрытия.

По назначению автомобильные дороги делятся на:

• дороги общего назначения. Классификатор содержит шесть кате-горий дорог, характеризуемых следующими параметрами: интен-сивностью движения; шириной проезжей части; количеством полос движения; наличием обочин, разделительной и укрепительной полос;
• городские дороги, классифицируются по минимальному количеству и ширине полос движения, расчётной скорости движения, наличию тротуара. Выделяются скоростные, магистральные, местные (районные и городские) и внутриквартальные типы дорог;
• сельские дороги. Разбиты на три категории в зависимости от ширины проезжей части (3,5…6,0 м) и наличии обочин.
• По конструкции покрытия дороги разделяются на:
• автомобильные дороги с усовершенствованным покрытием (капи-тальные и облегчённые). Это асфальтобетонное, цементно-бетонное и брусчато-мостовое покрытия;
• переходные покрытия: сборные железобетонные плиты, щебёночные, грунтощебёночные и шлаковые покрытия;
• низшие: грунтовые дороги, укреплённые гравием, щебнем, дресвой.

2. Организация дорожно-строительных работ .

Последовательность строительства устанавливается исходя из деления всех дорожно-строительных работ на три периода: подготовительный, основной и заключительный.

В подготовительный период осуществляется организационно-техни-ческая подготовка строительства для обеспечения его развёртывания на начальных участках, определённых проектом организации строительства.

В основной период выполняют все строительные работы.

В заключительный период ликвидируют базы и другие временные сооружения, проводят рекультивацию земель.

Все виды работ по строительству автодорог разделяются на:

• заготовительные – включают подготовку и хранение материалов, полуфабрикатов и деталей, изготавливаемых предприятиями стройиндустрии (заготовка камня, приготовление асфальтобетона, изготовление конструкций мостов, труб, дорожной обстановки);
• транспортные – производится перевозка дорожных материалов ав-томобильным, железнодорожным или водным транспортом. В эту группу работ входит доставка материалов и полуфабрикатов на склады, заводы, промежуточные базы и на места непосредственной укладки;
• строительно-монтажные работы – выполняются работы по возве-дению всех элементов поперечного профиля дорог, устройство до-рожной обстановки, строительство зданий и сооружений дорожной инфраструктуры.

По равномерности и повторяемости дорожно-строительные работы разделяются на линейные и сосредоточенные.

Линейные – работы, объёмы которых равномерно распределены по всему объекту. К ним относятся: земляные работы, устройство оснований и покрытий, устройство водопропускных труб, небольших подпорных стенок и др.

Сосредоточенные – работы большой трудоёмкости, сосредоточенные на незначительном протяжении (мосты, большие выемки и насыпи, дорож-ные развязки на нескольких уровнях, водопропуски большого расхода).

Для организации линейных работ применяются два метода: поточный и раздельной организации. Поточным методом выполняются дорожно-строительные работы на всех линейных объектах, имеющих достаточную протяжённость. Комплексный поточный метод предусматривает непрерыв-ное и равномерное производство в течение всего периода строительства. Если протяжённость участка дороги недостаточна и периоды развёртывания и свёртывания потока превышают время его эффективной работы, то работы ведутся методом раздельной организации, при котором каждый строительный процесс выполняется самостоятельно.

Аналогично выполняются сосредоточенные площадочные работы.

При организации строительства в целом, широко распространён и некомплексный поточный метод, когда земляное полотно, малые и средние мосты и трубы возводят за год до устройства дорожной одежды поточным методом, а дорожную одежду сооружают отдельно (поточным методом, не связанным единым графиком всех работ).

При новом дорожном строительстве, а также при реконструкции на достаточном протяжении поточный метод предусматривает: выполнение всех строительных работ комплексно-механизированными подразделении-ями (колоннами, отрядами, бригадами); обеспечение их необходимыми ресурсами, в том числе, производимыми передвижными притрассовыми установками; передвижение специализированных подразделений непре-рывно друг за другом по трассе строящейся дороги с установленной средней скоростью потока, оставляющих за собой полностью готовую автомобиль-ную дорогу.

Основными пространственными параметрами потока являются: зах-ватки, делянки, карты, монтажные участки (в зависимости от вида работ).

За основной временной параметр принята скорость потока, исчисляе-мая протяжением готовой дороги, заканчиваемой за смену (основной пока-затель потока). Скорость потока задаётся при технологическом проектиро-вании.

В процессе технологического проектирования принимаются наиболее современные технологии производства дорожно-строительные работ на основе комплексной механизации. В каждом специализированном потоке предусматривается ведущая машина, с которой увязываются производи-тельности вспомогательных машин и механизмов. Эффективность выбора комплекта машин оценивается себестоимостью выполнения единицы измерения работ (1км, 1м 3 , 1т и др.).

Особенности автодорожного строительства необходимо учитывать при составлении календарных графиков и стройгенпланов. Они обязательно должны «привязываться» к топографии местности, учитывать передвижной характер производства работ, поставку большого количества строительных материалов, конструкций и изделий. Стройгенпланы должны составляться на различные периоды строительства и на все участки со специфическими условиями труда.

3. Подготовительные работы

Подготовительные работы в автодорожном строительстве ведутся практически постоянно. По мере завершения одного участка дороги необ-ходимо подготовить фронт работ для следующего.

Состав подготовительных работ устанавливается в «Проекте произ-водства работ». Примерный перечень технологических комплексов:

• создание геодезической основы и разбивка трассы;
• расчистка полосы отвода;
• водоотведение и временное водопонижение;
• вынос инженерных сетей и снос зданий и сооружений, попадающих в полосу отвода;
• устройство временных автодорог и объездов;
• устройство карьеров и резервов.

Подготовительные работы можно начинать только после утверждения полосы отвода и заключения договоров на земельные участки временно используемые для нужд строительства (реституты). После завершения строительства реституты возвращаются землепользователю с обязательной рекультивацией.

Геодезическая разбивочная основа создаётся в виде системы полиго-нометрических (теодолитных) ходов вдоль трассы автодороги. Базовые координаты и отметки разбивочных точек должны быть получены не менее чем от двух реперов существующей геодезической сети. Необходимо при-нимать меры к обеспечению сохранности и устойчивости геодезических знаков.

Трассой называется совокупность линий определяющих положение автодороги в плане (продольная ось, бровки и подошвы откосов ).Разбивка трассы (восстановление и закрепление) производится следующим образом:

• отметки по оси дороги восстанавливаются не менее, чем через 100 м по прямой и 20 м на кривых участках. Закрепление производится прочно забитыми кольями и высокими вехами или колышками (сторожками) с выносом их за пределы зоны работ землеройной техники и указанием расстояния выноски. Пикетаж – прочно вбитыми кольями с выносом их за пределы полосы работ.
• границу подошвы насыпи закрепляют колышками через 20…50 м или бороздой;
• углы поворота трассы – прочно вкопанными угловыми столбами (диаметром не менее 10 см и высотой 0,5…0,75 м). Столбы распо-лагаются на продолжении биссектрисы угла в 0,5 м от его вершины. На столбах закрепляются таблички с параметрами углов;
• Полоса отвода закрепляется столбами в каждую сторону от оси дороги.

Технологии выполнения подготовительных работ принципиально не отличаются от принятых в гражданском строительстве.

4. Сооружение земляного полотна

Земляное полотно является основным конструктивным элементом автомобильной дороги и его сооружение (организация и технологии произ-водства работ) является определяющим в автодорожном строительстве.

При сооружении земляного полотна выполняются следующие техно-логические комплексы строительных работ:

• детальная разбивка элементов дороги и подготовка основания;
• разработка выемок и возведение насыпей;
• уплотнение грунта;
• окончательная планировка, укрепление откосов.

Детальную разбивку земляного полотна и элементов сооружений выполняют в зависимости от способа производства механизированных работ и устанавливают в соответствующих технологических картах. Основные разбивочные знаки выносят на обрезы, а правильность очертания земляного полотна при производстве работ контролируют нивелиром, визирками и дополнительными промерами. Все отметки выносят на разбивочные колы-шки. Во время работы дорожных машин необходимо следить, чтобы отметки сохранялись до конца работы на участке.

Подготовка основания под земляное полотно включает в себя: снятие плодородного слоя; устройство мероприятий по поверхностному водоотводу (создание рабочих уклонов, дренажей, водоотводных канав); закрепление и замена слабых грунтов. Эти работы в основном выполняются в подготовитель-ный период.

Разработка выемок и возведение насыпей – основные объёмы работ при возведении земляного полотна. В зависимости от рельефа местности попе-речные профили могут иметь различный вид (рис.17.4.).

Возведение насыпи

Возведение насыпи заключается в последовательной укладке разрабо-танного ранее грунта с уплотнением. Пригодность грунтов для сооружения земляного полотна определяется их дорожно-строительными свойствами. Наиболее пригодны крупнообломочные, песчаные и супесчаные грунты. Глинистые грунты малопригодны, или непригодны из-за склонности к морозному пучению и технологических сложностей при отсыпке и уплотнению.

Грунты отсыпаются слоями толщиной 0,5…1,0 м в зависимости от вида грунта и принятой (в технологической карте) технологии производства работ. сразу после отсыпки грунт разравнивается и уплотняется грунтоуплотняю-щими машинами. Достоинствами этого метода можно считать возможность получить отсыпи с различными характеристиками плотности и возведение насыпи из различных грунтов.

Для сооружения земляного полотна используют бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, экскаваторы. Выбор ведущей машины зависит от высоты насыпи, вида грунта и дальности его перемещения.

При организации объектного потока фронт работ разбивается на парные захватки. На первой захватке ведётся отсыпка грунта, а на второй – уплотнение. Размеры захваток увязываются с производительностью грунто-уплотняющих машин и влажностью грунта.

При возведении насыпи необходимо учитывать изменение объёма отсыпки в результате искусственного уплотнения (против объёма грунта в резерве).

V н = V р / K у

Где, К у - коэффициент относительного уплотнения грунта в насыпи сравнительно с его естественной плотностью в резерве;

V н - объём грунта в насыпи;

V р - объём грунта в резерве

При отсыпке верхнего слоя ширина бровки увеличивается на 0,5 м с целью размещения резерва грунта для последующих планировок при вы-держивании насыпи (для самоуплотнения).

При составлении технологических карт необходимо устанавливать схемы разработки, перемещения и укладки грунта с указанием высотных отметок насыпи по каждому слою, рабочие и холостые ходы основных машин, проектные и рабочие геометрические параметры земляного полотна.

При производстве работ на сосредоточенных участках (например отсыпка грунта в заболоченный участок) работы могут организовываться: «пионерным» методом – засыпка песка в обводнённые грунты для отжима воды, а потом послойно вести последующие отсыпи.

Разработка выемки

Разработка выемок в автодорожном строительстве ведётся по двум основным схемам: полунасыпь-полувыемка и полным профилем.

Неглубокие выемки разрабатываются экскаватором способом «лобо-вой проходки» сразу до проектных отметок.

Глубокие выемки разрабатываются ярусным способом. Разработка ведётся в поперечном и продольном направлении. В поперечном сечении выемка разделяется на ярусы с высотой забоя соответствующей расчётным параметрам землеройных машин (определяется в технологической карте). Каждый ярус должен иметь берму для проезда рабочего транспорта и обеспечения устойчивости откоса.

Выемки полного профиля, в зависимости от вида грунта, разрабатыва-ются одноковшовыми или многоковшовыми экскаваторами с отвозкой грунта автосамосвалами в резерв или в насыпь дороги на других участках. Для разработки песчаных грунтов могут применяться различные ковши-грейферы.

Земляное полотно в полунасыпи-полувыемке выполняется, как правило, бульдозерами. При больших объёмах работ могут применяться скреперы. Выравнивание дна выемки производится автогрейдерами, а откосов – плани-ровщиками-откосниками.

При производстве работ полувыемка-полунасыпь, во избежании дефор-мации земляного полотна, из за неравномерных осадок, не допускается рез-кая (по крутизне) граница между насыпью и выемкой.

При разработке грунта всегда необходимо предусматривать водоот-водящие сооружения на косогорах и уклоны на каждом ярусе выемки. Перед началом основных работ вдоль продольной оси выемки прокладывается пешеходная тропа и рабочий проезд для обеспечения прохода персонала и проезда машин и механизмов, участвующих в работах.

При наличии прочных грунтов разрабатываются специальные техноло-гические документы (ППР, ТК) по производству взрывных работ. Зимой производится послойное рыхление мёрзлых грунтов.

Уплотнение отсыпанных грунтов.

Уплотнение грунтов в искусственно отсыпанных насыпях преследует следующие цели:

• способствует улучшению структуры грунта и его однородности;
• повышает устойчивость земляного полотна;
• уменьшает неравномерные осадки при увлажнении, промерзании и оттаивании грунтов отсыпки;
• обеспечивает максимально возможный модуль упругости верхних слоёв грунта, позволяющий уменьшить потребную толщину доро-жной одежды.

Создание устойчивого земляного обязательно во всех случаях, когда дорожная одежда устраивается непосредственно после возведения насыпи и в выемках в пределах 1,2,5м. Значение необходимой плотности устанавливается в проекте (в пределах 0,85…0,98 от плотности в естественном залегании).

Многочисленные эксперименты показывают, что для получения наиболее плотной структуры необходимо, чтобы влажность грунта была такой, при которой процент защемлённого воздуха находился в пределах 4-6%. При этом образуются наиболее прочные гидратные оболочки, обеспечивающие минимальную фильтрацию и наименьшее разбухание грунта, а следовательно, и наивысший возможный модуль упругости. Если влажность ниже, т.е. объём пор, занятый воздухом, выше, то устойчивой структуры не создаётся и при увлажнении грунт легко разбухает, и тем больше, чем ниже влажность, а при недостаточной плотности, наоборот, доуплотняется и даёт осадку, а модуль упругости в обоих случаях падает. Если влажность вытесняет указанный процент воздуха, то структура также делается неустойчивой, особенно при ударном уплотнении, и модуль упругости уменьшается.

Уплотнение грунтов производится послойно (толщина слоя 0,3-0,5м), вслед за их отсыпкой. Работы ведутся звеном грунтоуплотняющих машин по захваткам. Размер захватки (L) устанавливается в ППР в пределах 100… 300м.

L = П t o / 2T h B

Где: П – производительность звена грунтоуплотняющих машин м 3 /час.;

t o – время сохранения оптимальной влажности, сек.;

Т – продолжительность смены, час.;

h ,В – размер слоя укатки.

Оптимальная влажность грунтов при укатке зависит от вида грунта и находится в пределах: глина-23…28%, суглинки-15…25%, пески- 8…14%. Если грунт высыхает, то производится поливка поливомоечными машинами. Вода разливается в несколько приёмов, чередуя увлажнение с перемешива-нием посредством вспахивания или рыхления. Переувлажнённые грунты сушат (устраивают технологические перерывы в работе).

Уплотнение грунта ведётся по всей ширине насыпи с обеспечением перекрытия следа предыдущей проходки на 20-30см. Количество проходок рассчитывается в технологических картах - (от 3 до 12).

Выбор способа уплотнения зависит от вида грунта и его влажности.

• Укатка – применяется почти для всех видов грунтов. Используют-ся различные виды катков: пневмоколёсные и гладкие самоходные - для всех грунтов; кулачковые - для связных; решётчатые – несвяз-ных обломочных, комковатых, мёрзлых. Катки могут быть самоход-ные и прицепные массой от 3-х до 25т.
• Вибрирование – применяется при несвязных и малосвязных грун-тах (песках). Используются вибрационные катки прицепные и самоходные массой 3-12т, виброуплотняющие плиты массой 125-750кг, вибротрамбовки.
• Трамбование – применяется для всех видов грунтов, укладываемых в стеснённых условиях, в зимнее время, отсыпками большой толщины (до 1,5м), отсыпи на откосах и др. Используются трамбу-ющие плиты, подвешенные к стреле экскаватора массой 2-12т; дизельтрамбовки на базе трактора Т-130; лёгкие (0,1-1,5т) пневма-тические и электричекие трамбовки. При расчёте эффективности трамбования задаются высотой падения плиты и рассчитывают количество ударов.

После уплотнения производится лабораторный контроль качества работ.

Отделка земляного полотна и укрепление откосов.

В процессе производства основных земляных работ насыпи и выемки получают грубое очертание – откосы их неровны, бровки извилисты, а в выемках остаётся недоработанный грунт. Для придания поперечному профилю проектной формы выполняются специальные отделочные и укрепительные работы.

К отделочным относятся планировка поверхностей насыпей, выемок и резервов. К укрепительным – укрепление откосов насыпей, выемок и резервов; дна резервов и канав от размыва водой и выдувания ветром. Пла-нировка земляного полотна и зачистка выемок до проектных отметок выпол-няется сразу после окончания основных работ специализированным звеном.

Очерёдность планировки: насыпь – земляное полотно, откосы;

выемки – откосы, дно выемок.

Планировочные работы выполняются автогрейдерами, экскаваторами и бульдозерами с навесным оборудованием (откосники, уширители отвала, скребки, струги). Для доработки выемок и резервов применяются землерой-ные машины – бульдозеры, скреперы и экскаваторы-драглайны.

Отделочные работы желательно выполнять при оптимальной влажности грунтов, что позволяет использовать срезаемый грунт для засыпки пони-жений, хорошего его уплотнения и облегчает работу машин.

Планировка производится, начиная с наиболее низких участков (в про-дольном профиле), для обеспечения водоотвода в процессе производства ра-бот. Автогрейдерами можно планировать откосы положе 1:3 при непосред-ственном движении по ним. Более крутые откосы планируются с помощью удлинителя ножа и путём выноса ножа грейдера в сторону. Автогрейдерами планируются откосы насыпей до 3,5м.

Планировка ведётся в несколько проходок по захваткам. Расчётная длина захватки – 300…1000м, зависит от грунтов и вида планировщика. При больших объёмах работ целесообразно применять системы автоматического управления отвалом («Профиль»-П, «Профиль»-30 и др.). Работа этих систем основана на функционировании электрических приводов от датчиков прикре-плённых к отвалу и перемещающихся по натянутой копирной струне или получающих сигналы от лазерных датчиков.

Планировка бывает грубой и окончательной. Грубая – перед выдерж-кой насыпи; окончательная – перед устройством покрытия.

После планировки или окончания строительства искусственных соору-жений выполняется крепление земляных откосов (укрепительные работы). Оно обеспечивает устойчивость и надёжность всего земляного полотна. Укреплению подлежат: откосы и обочины земляного полотна, конусы и подходы к малым искусственным сооружениям, верхняя часть земляного полотна.

Конструкции креплений:

• растительный травяной покров – выполняется засевом долголетних трав или укладкой ранее снятого почвенно-растительного слоя;
• посадка деревьев и кустарников;
• одерновка откосов укладкой и временно закреплённых спицами плас-тов заранее заготовленного дёрна;
• установка сборных железобетонных элементов в виде сплошных или решётчатых блоков-плит;
• крепление откосов каменной наброской из сортированного камня, устройство каменных банкетов у подножия откосов;
• монолитные крепления откосов из бетона с армированием;
• крепление фашинами, габионами, армированным грунтом.

Вид крепления зависит от крутизны откоса, материала откоса, метео-условий, наличия местных материалов, возможностей механизации и др.

Устройство специальных слоёв в земляном полотне .

Дополнительные слои и прослойки снижают влажность в различных точках земляного полотна, что предохраняет насыпь от замерзания и после-дующих неравномерных осадок после оттаивания. Мероприятия по снижению влажности грунтов обязательно применяются при использованию пучинистых грунтов. Дополнительные слои и прослойки помогают уменьшать толщину дорогостоящих слоёв дорожной одежды.

Дополнительные слои разделяются по назначению:

• морозозащитные (теплоизолирующие ) – применяются для повыше-ния температуры насыпи в зоне льдообразования. Выполняются из бетонных смесей с лёгким заполнителем; пористых каменных мате-риалов, обработанных вяжущими; золошлаковых смесей. Высокий эффект даёт укладка различных синтетических материалов.Укладка их производится по индивидуальным технологическим схемам.
• Дренирующие – повышают коэффициент фильтрации насыпи в опасных зонах (по условиям замерзания). Устраиваются отсыпкой и уплотнением крупнозернистых песков, щебня различных фракций, сортированного камня.
• Водонепроницаемые – устраиваются по откосам и под дорожной одеждой, служат для отсечения атмосферных вод. Выполняются из гидроизола, синтетической плёнки. Часто используется пропитка местного грунта органическим вяжущим (гудроном, жидким биту-мом, нефтяными эмульсиями). После пропитки производится рых-ление с последующей укаткой.
• Капилляропрерывающие (противозаиливающие) – создают пре-граду для подъёма капиллярной воды. Применяются при высоком уровне грунтовых вод. Основа конструкции – слой из дренирую-щего материала по которому невозможно капиллярное поднятие воды. Выполняются в виде «обратного фильтра» из песка и щебня различных фракций.

При близком залегании водоносного слоя устраивают подкюветный и откосный дренаж с заложением водоотводной дрены ниже расчётной глуби-ны промерзания.

Устройство дополнительных слоёв и прослоек ведётся в процессе отсыпки насыпи. После выполнения прослоек дальнейшие отсыпи ведутся по способу «от себя» с использованием бульдозеров, так как заезд на прослойку автомобилей и землеройного транспорта запрещается, пока не будет создан уплотнённый слой грунта толщиной не менее 0,5…0,6м.

5. Устройство дорожной одежды

Современные дорожные одежды состоят из нескольких конструктив-ных слоёв: покрытия – верхнего слоя дорожной одежды, который может состоять из слоя износа и одного или нескольких несущих слоёв; основания, которое может состоять из верхнего и нижнего несущих слоёв; дополнитель-ных слоёв различного назначения.

Естественное грунтовое основание оказывает существенное влияние на работу дорожной одежды в целом и на работу её отдельных слоёв в процессе строительства автодороги. Поэтому целесообразно улучшать грунтовое осно-вание различными способами с целью повышения его несущей способности и обеспечения возможности движения рабочего транспорта в период строи-тельства.

Устройство основания под «верхний» слой покрытия

В номенклатуру работ по устройству основания под «верхний» слой покрытия входят следующие технологические комплексы:

• дополнительная профилировка и подсыпка верхнего слоя тела насыпи;
• устройство временных подъездных дорог, площадок хранения материалов, съездов-выездов;
• улучшение и доуплотнение грунтового основания;
• устройство дополнительных слоёв и прослоек;
• строительство разделительных полос;
• подготовка «чёрного» основания.

При сооружении автодорог высоких категорий предусматривается технологический перерыв на самоуплотнение насыпи. После отсыпки верх-него слоя грунтового основания работы по сооружению автодороги приоста-навливаются и допускается движение транспорта с ограничениями по и ско-ростям и интенсивности движения сроком на один год. За этот период насыпь даёт расчётную осадку и самоуплотняется. При этом отметки верха насыпи изменяются в сторону уменьшения. После возобновления строительства проводится геодезическая съёмка профиля и недостающий грунт отсыпается с уплотнением до проектных отметок.

Параллельно проводятся работы по обеспечению технологических требований по устройству основного покрытия, предусмотренным стройгенпланом.

К ним относятся временные технологические площадки, подъездные дороги и съезды-выезды к месту выполнения отдельных процессов специализированными потоками. Устройство временных подъездов связано с перемещением большого количества грунта и наличием парка постоянно действующих машин для производства земляных работ.

При дополнительной профилировке проводятся исследования качества грунта и при необходимости верхний слой грунтового основания может быть снят и заменён, или разрыхлен и доуплотнён, с введением добавок улучшающих качество основания. В этот же период устраиваются некото-рые дополнительные слои (противозаиливающие, теплозащитные).

Если проектом предусмотрена разделительная полоса с посадками деревьев и кустарников, то её строительство должно опережать устройство оснований под покрытие и само покрытие. При отсутствии посадок монтаж бордюра разделительной полосы можно производить после первой россыпи щебёночного основания.

Щебёночное основание является основным (несущим) слоем дорож-ной одежды, на которое укладывается покрытие. Назначение его – восприя-тие нагрузки от автомобильного транспорта через покрытие и распределение её на грунт земляного полотна. Щебень отсыпается послойно, в соответствии с проектом, и уплотняется. В качестве материала применяется сортирован-ный щебень различных фракций, имеющий марку по износу не ниже И – ΙΙΙ. Для переходных покрытий может использоваться различный щебень и гравий.

Работы по устройству щебёночного основания одни из самых трудоём-ких и проводятся в два этапа.

Ι этап – распределение основной фракции слоя и его предварительное уплотнение (с обжатием и взаимозаклиниванием);

ΙΙ этап – распределение расклинивающего щебня с уплотнением каждой фракции (расклинцовка).

Технологический цикл включает в себя следующие процессы:

• первая россыпь крупного щебня расчетной фракции слоем 15-25см;
• разравнивание автогрейдером или бульдозером;
• уплотнение катками за несколько проходов;
• россыпь слоя толщиной 10-15см более мелкой фракции;
• разравнивание автогрейдером;
• уплотнение катками с поливкой (расход воды 15…25л/м 3);
• россыпь расклинцовывающей фракции, поливка и уплотнение с расходом воды 10…12 л/м 3 ;

Размеры фракций относятся между собой как 1: 0,5: 0,3. Ориентиро-вочно можно принять:

1 слой – 80…120мм, 2 слой – 40..60мм, 3слой - 10…20 мм.

При уплотнении применяются катки с гладкими вальцами или вибро-катки с массой 6…18т (в зависимости от технологических требований). В ППР устанавливается размер захватки (карты), очерёдность россыпей щеб-ня, количество проходок при уплотнении, масса катков для каждого слоя укатки, технология поливки водой.

При строительстве высокоскоростных магистралей устраиваются допол-нительные один или два слоя «чёрного основания», предназначенного для выравнивания эксплуатационных нагрузок. Конструктивно эти слои выполня-ются из минерального материала высокой прочности обработанного вяжущим.

Чёрное основание устраивается одним из следующих способов:

• смесь заготавливается на АБЗ (асфальтобетонном заводе) в смеситель-ных установках и доставляется к месту укладки специализированным автотранспортом. Горячая смесь температурой 100…110 о С укладыва-ется асфальтоукладчиками и уплотняется звеном катков с гладкими вальцами;
• доставленный к месту укладки щебень перемешивается на приобъект-ной технологической площадке с вяжущим и складывается в штабели. По мере надобности материал расходуется в насыпь. Перед укладкой смеси подогреваются и укладываются тёплыми (80..90 о С) или холод-ными (60..70 о С);
• щёбёночное основание укладывается в насыпь, пропитывается вяжу-щим (жидким битумом, каменноугольным дёгтем, эмульсиями различ-ных составов) и уплотняется за несколько проходок.

Выбор того или иного способа зависит от принятой технологии строитель-ства автодороги, дальности доставки смесей от АБЗ, температуры наружного воздуха и др. причин. Следует знать, что чем выше температура смеси при укладке, тем быстрее она твердеет. Вместе с тем горячие смеси после тверде-ния более хрупкие и менее долговечные.

Горячие смеси применяются при новом строительстве, когда необходи-ма высокая скорость укладки покрытия. Холодные смеси предпочтительнее для ремонтных работ.

После укладки «чёрного основания» по нему устраивается водонепрони-цаемая плёнка из битумной эмульсии или лака «этиноль».

Технология асфальтирования

Асфальтобетонные покрытия наиболее приспособлены для восприятия нагрузок от автомобильного транспорта, относительно дёшевы и просты при производстве дорожно-строительных работ – поэтому повсеместно исполь-зуются для основного покрытия.

Асфальтобетонная смесь (АБС) состоит из следующих компонентов:

• щебень – используется сортированный, из изверженных, осадочных или метаморфических пород с маркой по износу И-Ι...И-ΙV и маркой по прочности 1400…500кг/см 2 ;
• песок – природный или дроблённый. Применяют обычно крупные и средние пески, чистые, содержащие не более 3…5% пылевидных, глинистых и илистых частиц;
• минеральные добавки – заполнители, предназначенные для повыше-ния прочности и коррозионной стойкости АБС, улучшения сцепления щебня с вяжущим и расхода вяжущего. Они обволакиваются биту-мом в зоне контакта образуя водонерастворимые соединения, кото-рые влияют на прочность, водо- и теплостойкость асфальтобетонных смесей. Добавки представляют собой порошок, продукт тонкого измельчения известняков, доломитов, металлургических шлаков и др. отходов промышленности;
• вяжущее – органические высокомолекулярные соединения. Они хорошо прилипают к поверхности минеральных материалов, обладают пластичностью, эластичностью, стойкостью против атмосферных воздействий, нерастворимы в воде. К основным вяжущим относятся нефтяные битумы и изготовленные на их основе эмульсии и дёгти.

Нефтяные дорожные битумы подразделяют на вязкие и жидкие.

Вязкие битумы классифицируются по маркам на основании основных показателей: вязкости, растяжимости и температуры размягчения. Марка назначается по показателю пенетрации (глубине проникновения стандартной иглы в битум при температуре 25 и 0 о С за

5 сек. под действием груза 100г). Диапазон марок – БНД200/300.. .БНД-60/90.

В случае использования битума большой вязкости увеличивается проч-ность и жёсткость покрытий, менее вязкие битумы повышают стойкость ас-фальта при отрицательных температурах, но увеличивают сроки твердения.

Жидкие битумы получают преимущественно путём смешения вязкого битума (марок БНД40/60 или БНД60/90) с разжижителем. Жидкие битумы хорошо обволакивают минеральные материалы, создавая на их поверхности тонкую, прочную и водоустойчивую плёнку. Основной показатель жидких битумов – вязкость, определяемая стандартным вискозиметром. Марки устанавливаются по скорости истечения 50мл битума при температуре 60 о С через отверстие 5мм в дне вискозиметра. Диапазон марок: СГ40/70… …МГО130/200.

В состав асфальтобетонной смеси входят по массе: 40…65% щебня; 30…50% песка; 10…15%минеральных добавок и 2…10% вяжущих. При технологическом проектировании состав смеси рассчитывается.

Асфальтобетонные смеси бывают горячие, тёплые и холодные.

Горячие – изготавливаются с применением вязкого битума, рабочая температура 170…90 о С. Технологическое (рабочее) состояние, в зависи-мости от температуры наружного воздуха), около 1 часа. Дальность транс-портирования от 20км (зимой) до 50км (летом). Движение транспорта мож-но открывать после 3..5 часов после укладки и уплотнения.

Тёплые - изготавливаются с применением маловязких и жидких биту-мов, рабочая температура 140…80 о С. Укладка производится только при положительных температурах воздуха. Эти смеси обладают повышенной трещинностойкостью при низких температурах. Твердение после укладки длится не менее одних суток.

Холодные - изготавливаются с применением жидкого битума или эмульсий. Рабочая температура 30…50 о С. Эти смеси могут храниться до 8 месяцев на расходных складах и применяться по необходимости. Холодные смеси – морозоустойчивые, могут укладываться при отрицательных темпе-ратурах (до – 50 о С). Для их твердения требуется несколько суток.

Машины используемые при устройстве покрытий.

При устройстве асфальтобитумных покрытий используются следу-ющие типы машин: бульдозеры, автогрейдеры, распределители каменных материалов (гравия и щебня), поливомоечные, подметально-уборочные, автогудронаторы, асфальтоукладчики, катки дорожные, битумный котёл-гудронатор, машины для разогрева асфальтобетоных покрытий, автомо-били-самосвалы, термосмесители и термопрофилировщики. Номенклатура механизмов очень широкая. В современных условиях рациональный подбор механизации будет влиять на себестоимость дороги.

Технология работ по укладке асфальтобетонных смесей

В состав работ по устройству основного асфальтобетонного покрытия включаются следующие технологические процессы:

• очистка основания от пыли и грязи подметально-уборочными машинами, при необходимости сушка и мелкая подсыпка;
• проверка геометрических параметров основания (ширина, отметки, уклоны). Измерения проводятся теодолитами, нивелирами и рулетками. Особое внимание уделяется наличию неровностей при использовании машин с автоматической следящей системой при-вода рабочих органов (неровности не должны превышать 2мм). Если неровности превышают допустимые значения, то заблаговре-менно устраивают выравнивающий слой на неровных местах из того же материала, что и основание, или из асфальтобетонной смеси;
• детальные разбивочные работы кромок покрытия, слоёв, рабочих отметок по оси дороги,
• установка базы следящей системы асфальтоукладчика (копирной струны или лазерной системы). При использовании асфальтоук-ладчиков без следящей системы, для соблюдения требуемого про-филя и отметок непосредственно перед укладкой выставляют контрольные маяки из асфальтобетонной смеси, толщина которых должна быть равна толщине укладываемого слоя в рыхлом состоянии;
• устройство битумной эмульсионной подгрунтовки. Для прочного сцепления слоя асфальта с основанием за сутки до укладки произ-водится поливка автогудронатором битумной эмульсией (расход эмульсии 0,6..0,9л/м 2);
• укладка асфальтобетонной смеси. АБС укладывают на прочное, чистое и сухое основание при температуре наружного воздуха не ниже 5 о С (для горячих и тёплых смесей). При низких температурах разрабатываются специальные технологии укладки;
• уплотнение АБЗ.

Подача материала (асфальтобетонной смеси) производится автоса-мосвалами непрерывно до окончания работ на захватке. При небольших объёмах работ АБС отсыпается на основание вручную, разглаживается и укатывается. Эта технология непроизводительна и требует большого коли-чества рабочих. Современное строительство предусматривает применение высокопроизводительных асфальтоукладчиков.

Фронт работ разбивается на захватки и полосы движения. Длина зах-ватки 100…300м. Ширина полосы укладки назначается кратной ширине покрытия, учитывая размер уширителей асфальтоукладчика (3-3,75м). Смесь укладывается отдельными короткими полосами 25…100м поочерёд-но на каждой половине ширины покрытия. Укладку АБС ведут по схеме (рис. 17.8.).

Уложив одну полосу, переходят на соседнюю, пока не остыла кромка ранее уложенного слоя. При такой технологии особое внимание обращают на то, чтобы укладываемые полосы покрытия были сопряжёнными, а обра-зующиеся продольные швы заделаны. В местах сопряжения необходимо в процессе уплотнения добиться полной однородности фактуры покрытия. Положения края уплотняющих средств обеспечивается правильной уста-новкой асфальтоукладчика перед асфальтированием каждой полосы.

Асфальтоукладчики могут укладывать смесь слоем толщиной 3…20см. толщину покрытия изменяют, регулируя высоту трамбующего бруса и выглаживающей плиты относительно рамы асфальтоукладчика. При этом учитывают коэффициент уплотнения смеси.

Конструктивные слои из АБС укладывают комплексные бригады в составе 8чел. (включая механизаторов).

Уплотнение АБС – основная технологическая операция, которая предопределяет физико-механические свойства покрытия. В процессе уплотнения при последовательных проходах катка смесь деформируется за счёт уменьшения пористости, т.е. уменьшения объёма уплотняемого слоя. При этом происходит формирование структуры покрытия.

На уплотняемость АБС оказывают влияние температура смеси, её грану-лометрический состав и принятыми методами и технологиями уплотнения. Уплотнение производится укаткой гладкими катками, трамбованием или вибрацией. Уплотнение смесей производится, как правило, звеном уплот-няющих машин различного назначения. Их подбор, количество проходок, температурный режим смеси, геометрические параметры захваток устанав-ливаются технологическими картами в составе ППР.

Для обеспечения качества дорожного покрытия необходимо организовать все виды контроля (входной, операционный и приёмочный)

На стадии входного контроля проверяют соответствие компонентов асфальтобетонных смесей техническим условиям.

На месте укладки (операционный контроль) постоянно проверяют температуру и количество укладываемой смеси, ровность, толщину слоя, плотность, прочность, однородность асфальтовых покрытий.

Приёмочный контроль осуществляется по очередям строительства. Замеряются все геометрические параметры продольного и поперечно профиля, составляются исполнительные схемы, акты приёмки скрытых работ и представляются рабочей комиссии по приёмке.

Архитектурно-строительный факультет

Кафедра автомобильные дороги и аэродромы

Расчетно-графическая работа

Технология и организация строительства автомобильных дорог. Строительство дорожной одежды.

Пояснительная записка

Введение

Дорожное хозяйство Российской Федерации на современном этапе развития государства является неотъемлемой частью единой транспортной системы страны, призванной содействовать решению общегосударственных и региональных социально-экономических проблем, а также осуществлению исполнения конституционного права граждан Российской Федерации на свободу передвижения. Поэтому строительство новых и реконструкция существующих автодорог является важнейшей отраслью промышленности в Российской Федерации.

Неотъемлемой частью строительства и реконструкции автодорог является проектирование. Стремясь к экономии материальных затрат на строительство дороги, необходимо качественное обоснование эффективности затрат в процессе проектирования. Проектирование современной дороги - это поиск компромисса между рядом противоречивых требований, а именно: минимума строительных работ, наибольшей эффективности и безопасности автомобильных перевозок, использование малоценных земель, охраны природы. Добиться рациональных решений данных требований возможно при максимальном количестве вариантов проектных решений. Необходимо совершенствование научного и технического уровня проектирования.

Автомобильные дороги подвержены активному воздействию многочисленных природных и климатических факторов (снежным заносам, увлажнению выпадающими осадками, поверхностными и грунтовыми водами и др.). Эти особенности функционирования автомобильных дорог обязательно должны быть учтены при проектировании проектной линии продольного профиля (назначение руководящих рабочих отметок, контрольных отметок водопропускных сооружений) и земляного полотна.

Многообразие природных условий Российской Федерации не допускает использования типовых проектов и трафаретных решений. Поэтому от проектировщиков, прежде всего, требуются творческий подход к проектированию автомобильных дорог, умение находить технически правильные и экономически целесообразные инженерные решения.

В данной пояснительной записке изложено технология и организация строительства автомобильной дороги, строительство дорожных одежд, расположенной в Кировской области.{1}

1 Учет влияния природных факторов при проектировании автомобильной дороги

1.1 Краткая характеристика района проложения трассы

Самарская область расположена на востоке Восточно-Европейской равнины и западном склоне Среднего и Северного Урала. Площадь края составляет 120 800 км 2 . Максимальная протяженность края с севера на юг - 570 км, с запада на восток - 440км.
Самарская область граничит с пятью областями и двумя республиками Российской Федерации: на севере с республикой Коми, на западе - с Вологодской, Ярославской, Ивановской областью, на юге с Иошкар-Олой, на востоке - с Ижевской и Пермской областью.

1.2 Продолжительность теплого и холодного сезона

1. Дата перехода температуры через 0 - 14 апреля, 14 октября
2. Количество дней с отрицательной температурой - 180 дней
3. Дата перехода температуры воздуха через +5 - 25апреля, 7 октября
4. Количество дней с температурой выше +5 - 134 дней
5. Дата перехода температуры через +10 - 12 мая, 11 сентября
6. Среднегодовая температура воздуха по месяцам - 2,7

2 Характеристика строящегося участка автомобильной дороги.

В таблицу 1 выписываем геометрические параметры элементов дороги для категории, установленной заданием. Основание СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги», табл. 4.

В соответствии с принятой конструкцией дорожной одежды, заданной категории дороги, выданными рецептами асфальтобетонных смесей, и видами материалов для оснований рассчитываем потребность материалов на 1 км и на весь участок строительства.

Объемы каждого слоя основания и покрытия рассчитываем по формуле:

где: B - ширина слоя, м

h - толщина слоя, м

L - длина участка, м

Расчет ведем с точность до одного знака после запятой.

Массу асфальтобетонной смеси , необходимой для устройства верхнего и нижнего слоев покрытия рассчитываем по формуле:

где p средняя плотность в уплотненном состоянии т/м 3

Массу материала для устройства основания, рассчитываем по формуле:

где К п - коэффициент потерь К п = 1.03-1.05

К у - коэффициент запаса материала на уплотнение. К у =1.1

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.

Таблица 2. Потребность в дорожно-строительных материалах.

Расчет производительности устройства основания из ПГС

р см - плотность неуплотненной смеси берем 1,25 т/м 3 ;

Таким образом,

за смену (8 часов) 8 х 8 64 т

37006,25/64 = 470,4 = 578 машиносмен

Так как в нашей дорожно-строительной организации имеется 24 автосамосвалов КамАЗ-6520, мы можем определить количество смен которое потребуется для того чтобы привезти 31992 м 3 ПГС

578/24=24,08=24 смены

Определяем коэффициент производительности автосамосвалов (через тонны):

24*64=1536 т в смену нужно привезти

Ксамосв = 1536/1536 = 1

Производительность автогрейдера

Назначаем автогрейдер - Caterpillar 16 М (приложение I), с шириной отвала 4,88 м. Это означает, что на основание шириной 19,1 м он покроет за 4 полосы (рис.4) . Примем скорость грейдерования (на 3 передаче) равной 8,8 км/ч = 146,7 м/мин, а количество проходов по одному следу - 6.

Посчитаем производительность автогрейдера по формуле:

V - скорость автогрейдера, м/мин;

А - количество полос укатки;

В - количество проходов по одному следу;

К в - коэффициент использования внутрисменного времени (К в =0,5)

Таким образом,

за 1 час (60 минут) 3,06 х 60 183,6 пог.м

за смену (8 часов) 183,6 х 8 1468,8 пог.м

за 1 минуту 3,06 х 19,1 58,45 м

за 1 час 58,45x60 3507 м 2

за смену 3507 х8 28056 м 2

Теперь, получив эти данные, определяем, какое время понадобится, чтобы полностью выполнить работы по устройству основания:

95500 / 28056 = 3,4 = 4 рабочих смены

Принимая автогрейдер за ведущий механизм при устройстве основания, определяем коэффициент его производительности (через квадратные метры): К грейд = 28056 /28056 = 1,0

Производительность катков

Процесс уплотнения

Определим марки катков для уплотнения основания, и рассчитаем необходимое их количество на каждом этапе уплотнения.

Согласно СНиП 3.06.03-85, пункт 7.5 уплотнение песчано-гравийной смеси ведетсяв 2 этапа - предварительный и основной. Соответственно, нужны 2 звена катков с разными массами.

Предварительное уплотнение

HAMM GRW 15

массой 11.7 т, с шириной вальца 2. м. Принимаем скорость движения катков 2 км/ч, необходимое количество проходов по одному следу - 7, количество катков - 10. При данной ширине вальца, принимаем количество полос (следов) укатки, с учетом перекрытия следа - 10 (рис. За).

L пог =2 х 10 /7/10 х 1000/60 = 4,76 м

4,76x60 = 285,6 м

Теперь в смену:

285,6х8 = 2284,8 м

В минуту уплотняем 4.76 х 2 = 9,52 м

В час 9.52х 60 =571,2 м 2

В смену 571,2 х 8 = 4569,6 м 2

Теперь, получив эти данные, определяем, какое время понадобится, чтобы полностью выполнить работы по основному уплотнению при устройстве основания:

95500 / 4569,6 = 21= 21 рабочих смен

Принимая катки за ведущий механизм при устройстве основания, определяем коэффициент его производительности (через квадратные метры):

К кат = 4569,6/4569,6 = 1,0

Основное уплотнение

HAMM HD140I +VO массой 12,9 тн, с шириной вальца 2,14 м. Принимаем скорость движения катков 5 км/ч, необходимое количество проходов по одному следу - 14, количество катков - 10. При данной ширине вальца, принимаем количество полос (следов) укатки, с учетом перекрытия следа - 10 (рис. 36).

L пог = V х А / В / С х 1000 / 60,

За 1 минуту: 4 х 10 / 14 / 10 х 1000 / 60 =4,76 пог.м.

за 1 час: 4,76 х 60 = 286 пог.м.

в смену: 286 х 8 = 2288 пог.м.

Пересчитаем полученные данные на квадратные метры:

За 1 минуту 4,76 х 2,14 =10,19 м 2

В час 10,19 x 60 = 611,4 м 2

В смену 611,4 х 8 = 4891 м 2

Определяем коэффициент его производительности (через квадратные метры):

К кат = 4569,6/4891 = 0,93

Производительность автоцистерны

Назначаем - автоцистерну для технической воды АЦТ-12 (приложение 1), вместимостью цистерны 12 т. Зная, что расстояние от АБЗ (там заливаем битум) до места производства работ в среднем 43 км, а средняя скорость движения - 60 км/ч, рассчитаем его производительность по формуле:

где Q гудр - вместимость автоцистерны, т;

Рассчитаем количество автоцистерн, для обеспечения подгрунтовки суточной захватки:

а) количество воды для увлажнения суточной захватки:

4548 х0,06 = 273 т

б) количество времени, необходимое для увлажнения суточной захватки:

273/7,5= 36,4 ч

Определим коэффициент производительности автогудронатора (через время): К 1СТ = 36,4 /8 = 4,55

Следовательно, 5 автоцистерн будет вполне достаточно.

Назначаем автогудронатор - ПМБ-7 (приложение 1), вместимостью цистерны 6 т. Зная, что расстояние от АБЗ (там заливаем битум) до места производства работ в среднем 43 км, а средняя скорость движения - 60 км/ч, рассчитаем его производительность по формуле:

L - расстояние от места наполнения цистерны до места производства работ, км;

V ср — скорость транспортировки материала, км/ч;

t Н - время наполнения цистерны, ч (= 0,15 ч);

t Р - время распределения материала, ч.

где р - норма розлива, м 3 /м 2 ;

b - ширина обрабатываемой полосы, м;

V р - рабочая скорость (скорость при распределении материала), км/ч.

4548 м 2 площадь суточной захватки

4548 х 0,00065 = 2,96 т

2,96/3,38=0,87 ч

Определим коэффициент производительности автогудронатора (через время): К 1СТ = 0,87/8 = 0,11

Расчет производительности укладки нижнего слоя асфальтобетонной смеси

Так как при заданной категории дороги (I-ой) имеются две проезжей части, с асфальтобетонным покрытием шириной 9,25 м, укладка асфальтобетона будет осуществляться в 4 прохода асфальтоукладчика.

Назначаем асфальтоукладчик - Vogele SUPER 1600-2 (приложение 1), имеющий возможность осуществлять укладку шириной 4,625 м. Примем скорость укладки равной 2,5 м/мин, исходя из СНиПа 3.06.03-85 при толщине нижнего слоя покрытия 0,05 м.

Таким образом,

В пересчете на квадратные метры это составит:

за 1 час 11,56x60 693,6 м 2

за смену 693,6x8 5548,8м 2

за 1 минуту 11,56х 0,05 0,578 м 3

за 1 час 0,578 х 60 34,68 м 3

за смену 34,68 х 8 277,4 м 3

Зная, что средняя плотность асфальтобетона в уплотненном состоянии равна 2,5 т/м 3 , определим, сколько тонн смеси необходимо выпустить асфальтобетонному заводу:

за 1 минуту 0,578 х 2,5 1,445 т

за 1 час 1,445 х 60 86,7 т

за смену 86,7х 8 693,6 т

К асф = 5548,8 /5548,8 = 1,0

Процесс уплотнения

Согласно СНиП 3.06.03-85, пункт 10.24 уплотнение плотных мелкозернистых а/б типа В ведется в 2 этапа - предварительный и основной. Соответственно, нужны 2 звена катков с разными массами.

Предварительное уплотнение

На предварительную укатку назначаем каток HAMM HD140I +VO

массой 12.7т, с шириной вальца 2.5 м. Принимаем скорость движения катков 2 км/ч, необходимое количество проходов по одному следу - 6, количество катков - 4. При данной ширине вальца, принимаем количество полос (следов) укатки, с учетом перекрытия следа - 4 (рис. За).

Рассчитаем количество погонных метров, уплотняемых данным звеном за 1 минуту. Формула для расчета:

L пог = V х А / В / С х 1000 / 60, ()

где V - скорость катков при уплотнении, км/ч;

А - количество катков в звене;

В - количество проходов катка по одному следу;

С — число следов (полос) укатки;

1000 - коэффициент, для перевода в размерность «м/час»;

60 - коэффициент, для перевода в размерность «м/мин».

L пог =2 х 4 /6/4 х 1000/60 = 5,6м

5,6x60 = 333,6 м

Теперь в смену:

333,6х8 = 2666,7 м

Пересчитаем полученные данные на квадратные метры:

В минуту уплотняем 5,6 х 2.14 = 11,98 м

В час 11,98 х 60 = 719 м 2

В смену 719 х 8 - 5752 м 2

Сравним полученные результаты с производительностью асфальтоукладчика:

Асфальтоукладчик укладывает за смену 5548,8 м 2 смеси.

Звено катков №1 - может уплотнить за то же время 5752м 2 асфальтобетона.

Видим, что производительность катков выше, чем производительность

асфальтоукладчика. Принимаем данную схему как рабочую.

Определяем коэффициент производительности катков на предварительном уплотнении:

Ккат.предв = 5548,8 / 5752= 0,96

Основное уплотнение

На основную укатку нижнего слоя назначаем звено гладковальцовых катков HAMM HD140I +VO массой 12,9 тн, с шириной вальца 2,5 м. Принимаем скорость движения катков 3 км/ч, необходимое количество проходов по одному следу - 8, количество катков - 4. При данной ширине вальца, принимаем количество полос (следов) укатки, с учетом перекрытия следа - 4 (рис. 36).

Проводим расчеты производительности этого звена катков.

За 1 минуту: 3 х 2 / 8 / 2 х 1000 / 60 =6,25 пог.м.

за 1 час: 6,25 х 60 = 375 пог.м.

в смену: 375 х 8 = 3000 пог.м.

Пересчитаем полученные данные на квадратные метры:

За 1 минуту 6,25 х 2,14 =13,38 м 2

В час 13,38 x 60 = 802,5м 2

В смену 802,5 х 8 - 6420 м 2

Сравниваем результаты и убеждаемся, что звено катков назначено правильно. Принимаем данную схему укатки.

Определяем коэффициент производительности катков на основном уплотнении:

К К ат.осн =5548,8 /6420 = 0,86

Производительность автосамосвала

Назначаем автосамосвал - КамАЗ-6520 (приложение 1), вместимостью кузова 12 м 3 . Зная, что расстояние от АБЗ до места производства работ в среднем 43 км, а средняя скорость движения - 55 км/ч, рассчитаем его производительность по формуле:

Объем кузова самосвала, м 3 ;

р см - плотность неуплотненной смеси берем 2,35 т/м 3 ;

L - расстояние от АБЗ до места производства работ;

V ср - средняя скорость движения самосвала, км/ч;

0,32 - суммарное время погрузки и разгрузки самосвала, ч.

Таким образом,

за смену (8 часов) 15 х 8 120 т

Рассчитаем необходимое количество машиносмен:

11563/120 = 96,3 = 97 машиносмен

Определяем коэффициент производительности автосамосвалов (через тонны): Ксамосв = 693,6 /(120x6) = 0,96

Производительность автогудронатора

Назначаем автогудронатор - ПМБ-7 (приложение 1), вместимостью цистерны 6 т. Зная, что расстояние от АБЗ (там заливаем битум) до места производства работ в среднем 40 км, а средняя скорость движения - 60 км/ч, рассчитаем его производительность по формуле:

где Q гудр - вместимость автогудронатора, т;

L - расстояние от места наполнения цистерны до места производства работ, км;

V ср — скорость транспортировки материала, км/ч;

t Н - время наполнения цистерны, ч (= 0,15 ч);

t Р - время распределения материала, ч.

где р - норма розлива, м 3 /м 2 ;

b - ширина обрабатываемой полосы, м;

V р - рабочая скорость (скорость при распределении материала), км/ч.

Рассчитаем количество гудронаторов, для обеспечения подгрунтовки суточной захватки:

а) количество битума для подгрунтовки суточной захватки:

5000*18,5/17= 5441м 2 площадь суточной захватки

5441 х 0,0003 = 1,63

б) количество времени, необходимое для подгрунтовки суточной захватки:

1,63 /3 =0,54 ч

Определим коэффициент производительности автогудронатора (через время): К 1СТ = 0,54/8 = 0,07

Следовательно, одного автогудронатора будет вполне достаточно.

Расчет производительности укладки верхнего слоя асфальтобетонной смеси

Сразу оговоримся, что все расчеты производятся без учета технологических перерывов, так, будто техника работает постоянно, ритмично, и с максимальной эффективностью.

Так как при заданной категории дороги (III-ей) имеются одна проезжая часть, с асфальтобетонным покрытием шириной 8 м, укладка асфальтобетона будет осуществляться в два прохода асфальтоукладчика.

Производительность асфальтоукладчика

Назначаем асфальтоукладчик - Vogele SUPER 1600-2 (приложение 1), имеющий возможность осуществлять укладку шириной 4,625 м. Примем скорость укладки равной 2,5 м/мин, исходя из СНиПа 3.06.03-85 при толщине верхнего слоя покрытия 0,04 м.

Таким образом,

за 1 минуту мы уложим 2,5 погонных метра смеси

за 1 час (60 минут) 2,5x60 150пог.м

за смену (8 часов) 150 х 8 1200 пог.м

В пересчете на квадратные метры это составит:

за 1 минуту 2.5x4,625 11,56 м 2

за 1 час 11,56x60 693,6 м 2

за смену 693,6x8 5548,8м 2

При этом, в пересчете на кубические метры это составит:

за 1 минуту 11,56х 0,04 0,462 м 3

за 1 час 0,462 х 60 27,72 м 3

за смену 27,72 х 8 221,76 м 3

Зная, что средняя плотность асфальтобетона в уплотненном состоянии равна 2,65 т/м 3 , определим, сколько тонн смеси необходимо выпустить асфальтобетонному заводу:

за 1 минуту 0,462 х 2,65 1,22 т

за 1 час 1,22 х 60 73,2 т

за смену 73,2 х 8 585,6 т

Теперь, получив эти данные определяем, какое время понадобится, чтобы полностью выполнить работы по устройству нижнего слоя покрытия:

92500 / 5548,8 = 16,7 ̴ 17 рабочих смен

Принимая асфальтоукладчик за ведущий механизм, определяем коэффициент его производительности (через квадратные метры):

К асф = 5548,8 /5548,8 = 1,0

Процесс уплотнения

Определим марки катков для уплотнения смеси, и рассчитаем необходимое их количество на каждом этапе уплотнения. Количество катков в звене и скорость их движения принимаем таким образом, чтобы площадь асфальтобетона, уплотняемая ими, была больше или чуть меньше (около минус 10%) от площади, уложенной за тоже время асфальтоукладчиком.

Согласно СНиП 3.06.03-85, пункт 10.24 уплотнение щебеночно-мастичных а/б смесей ведется в 2 этапа - предварительный и основной. Соответственно, нужны 2 звена катков с разными массами.