Какие откосы при земляных работах

Виды работ при ремонте земляного полотна, обочин, откосов.

Неукреплённые или укреплённые несвязным материалом обочины, имеющие колеи, просадки, буфы выдавленного грунта в результате наезда автомобилей на переувлажнённый грунт планируют с приданием им поперечного уклона 40-60 ‰.

При необходимости производят подсыпку щебня с его последующим планированием и уплотнением. На участках дорог, где обочины имеют большие деформации и разрушения, в регионах со значительными атмосферными осадками, особенно на дорогах с высокой интенсивностью движения их укрепление выполняют, как правило, связными материалами (асфальтобетон, цементобетон, чёрный щебень, битумогрунт и т.д.).

Конструкция укрепления должна соответствовать действующим нагрузкам без образования на ней недопустимых деформаций, иметь коэффициент сцепления и ровность согласно ГОСТу и приниматься согласно требованиям действующих нормативных документов.

Слои укрепления на обочинах ограничивают попадание влаги в земляное полотно и в этой связи могут использоваться и как мероприятия для регулирования водно-теплового режима дорожной конструкции в целом.

При расположении обочин над стыком старой и отсыпаемой части уширения насыпи решение по укреплению обочины должно обеспечивать равнопрочность этих участков конструкции.

Наиболее экономичным по единовременным капитальным затратам является укрепление обочин устройством краевой укрепительной полосы, в том числе выполняемое и путём уширения проезжей части Решение улучшает транспортно-эксплуатационные показатели дороги, способствует усилению кромки проезжей части, однако оно эффективно при малом количестве наездов на обочину, малом количестве выпадающих осадков и земляном полотне из легких грунтов.

В условиях интенсивной эксплуатации остановочной полосы, в сложных грунтовых и климатических условиях конструкция краевой укрепительной и остановочной полос принимается единой (рис. 16.2). Такая конструкция оказывает положительное воздействие и на водно-тепловой режим земляного полотна .

При нарушении местной устойчивости неукреплённых откосов выполняют профилирование их поверхности и укрепление.

Укрепление травой используется для защиты неподтопляемых или кратковременно подтопляемых откосов от водной и ветровой эрозии, для ликвидации и предотвращения сплывов, оплывин и других нарушений местной устойчивости в районах с благоприятными условиями для прорастания трав и развития корневой системы.

Травосеяние может использоваться и в комплексе с другими методами укрепления, например, решётчатыми конструкциями, георешетки. Разновидностью этого метода можно считать одерновку.

Наиболее технологичным является биологическое укрепление с помощью геоматериалов с включёнными в их структуру семенами трав оптимального состава или травосеяние с покрытиями из геоматериалов, обеспечивающими защиту прорастающих семян.

На подтапливаемых откосах с невысокими скоростями потока и малой высотой подтопления возможно биологическое укрепление в виде посадки кустарника, плетневого прорастающего укрепления, прорастающей выстилки, фашинные конструкции.

При деформациях, возникающих в грунте поверхностного слоя откосов при резком снижении их прочности под влиянием погодно-климатических факторов, а также для защиты от температурных и силовых воздействий паводковых или поверхностных вод, устраивают более капитальное укрепление — специальные покрытия различного исполнения.

К ним относятся решётчатые конструкции из бетонных элементов с заполнением ячеек щебнем, камнем, обработанным вяжущим грунтом.

В ином исполнении — это пластмассовые пространственные георешётки (геовебы) с высотой ребра 15-20 см и различным заполнением ячеек, устраиваемые для защиты от вымывания грунта и фильтрации грунтовых (поверхностных) вод на подстилке из нетканого материала.

В зависимости от условий подтопления при укреплении откосов применяют различные бетонные (железобетонные) плиты с устройством обратного фильтра из щебня или геосинтетического материала нетканого типа с высоким коэффициентом фильтрации, геоматы, каменную наброску, габионы на основе сетчатых металлических каркасов, заполняемых камнем различного грансостава, слои из бетона, укладываемого на металлическую сетку, и др.

Капитальный ремонт асфальтобетонных покрытий при пониженных, положительных и отрицательных температурах воздуха.

При низких температурах воздуха (особенно при сильном ветре) происходит интенсивное охлаждение асфальтобетонной смеси. Для обеспечения коэффициента уплотнения в соответствии с требованиями СНиП 3.06.03-85 необходимо организовать высокопроизводительную работу по укладке и уплотнению смесей, а также снизить тепловые потери смеси при ее транспортировке.

СНиП 03.06.03-85 разрешает производить работы с использованием горячих асфальтобетонных смесей при температуре не ниже 0°С при обеспечении:

толщины укладываемого слоя не менее 4 см;

устройства, как правило, только нижнего слоя двухслойного покрытия; если по уложенному слою предполагается движение транспорта зимой и весной, слой следует устраивать из плотных смесей;

устройства верхнего слоя только по свежеуложенному нижнему слою (температура нижнего слоя не ниже 20°С), то есть при организации одновременной укладки нижнего и верхнего слоев.

В исключительных случаях возникает необходимость строительства слоев покрытий из горячих асфальтобетонных смесей при более низких температурах воздуха.

Основными факторами, обеспечивающими возможность строительства слоев из горячих асфальтобетонных смесей при температуре воздуха до -10°С, является:

толщина укладываемого слоя не менее 5 см;

устройство, как правило, только нижнего слоя двухслойного покрытия;

устройство верхнего слоя только по свежеуложенному нижнему слою при температуре нижнего слоя не ниже 10°С (рис. 18.3);

исключение применения битумной эмульсии при подгрунтовке;

повышение подвижности смеси за счет применения ПАВ и повышения температуры смеси при укладке;

снижение потерь тепла смесью в процессе ее транспортирования;

повышение интенсивности уплотнения смеси.

В составе подготовительных работ следует предусмотреть работы по подготовке асфальтобетонного завода, асфальтоукладчиков, катков, самосвалов и другой техники для работы в условиях низких температур.

Перед началом работ по укладке асфальтобетонной смеси нижележащий слой должен быть очищен от снега, льда и накануне по нему необходимо распределить жидкие антигололедные реагенты. В день укладки требуется тщательно удалить с поверхности нижележащего слоя остатки жидких реагентов и произвести подгрунтовку.

Подгрунтовка нижележащего слоя выполняется жидким битумом СГ 70/130 по ГОСТ 11955-82, нагретым до температуры 130-150°С с нормой расхода 0,5-0,8 л/м2 для обработки основания и 0,2-0,3 л/м2 для обработки нижнего слоя покрытия.

В условиях отрицательных температур в составе горячих асфальтобетонных смесей применяют поверхностно-активные вещества катионного типа (АМДОР, КАП, ДОРОС или ИНТЕРЛЕН) в количестве 0,5-1,0 % от массы битума.

Укладку асфальтобетонной смеси следует вести только на всю ширину проезжей части без образования «холодных» стыков. Бункер асфальтоукладчика должен быть заполнен асфальтобетонной смесью не менее чем на 50 %. Укладка при температуре до — 10°С допускается только при отсутствии снега и снегопереноса. Уплотнение асфальтобетонной смеси должно производиться при температуре смеси не ниже 80°С.

Для интенсификации процесса уплотнения смеси увеличивают число катков в 1,5-2 раза. При ширине укладки одним асфальтоукладчиком до 9 м за ним должны работать 2 пневмошинных и 2-3 гладковальцовых вибрационных или комбинированных катка.

Скорость движения катков можно увеличить до 4-5 км/ч на первых проходах и до 6-8 км/ч на завершающих. Скорость пневмошинного катка на завершающих проходах можно увеличить до 8-10 км/ч

Последнее изменение этой страницы: 2017-04-12; Просмотров: 738; Нарушение авторского права страницы

Откосы земляных сооружений

Равновесие грунта на откосе.

Рассмотрим условия равновесия некоторой массы грунта, ограниченной свободным откосом (рис. 13).

Рис. 13. Равновесие частицы грунта на поверхности откоса.

На частицу грунта А, расположенную на откосе, действуют следующие силы.

Собственный вес Р, который может быть разложен на составляющие: Г — действующую параллельно откосу, и N — действующую нормально к откосу.

Сила N уравновешивается реакцией (противодействующей силой отпора) грунта откоса, а сила Т будет стремиться сдвинуть частицу А вдоль откоса. Сила трения этой частицы о грунт откоса препятствует ее сдвигу.

Сила трения выражается произведением N х f, где N — давление частицы А на трущуюся поверхность, f—коэфициент трения — величина, постоянная для данной породы грунта и степени его влажности.

Для равновесия частицы А необходимо, чтобы Т =f х N.

Выражая величины Т и N через вес частицы P, имеем:

N = Р х cos а;
Т = Р х sin а,

и уравнение равновесия может быть переписано в виде:

Р х sin a =f х P х cos а,

откуда: f=Р х sin a : P х cos а=tg a

Если угол а превысит угол естественного откоса, при котором начинается скольжение тела, то частица А будет перемещаться вниз по откосу.

Свободные откосы земляных сооружений. Технические условия на производство земляных работ предусматривают вполне определенные углы откосов, обеспечивающие устойчивость откосов при различных высотах насыпей и выемок.

Эти углы зависят от характера сооружений (насыпь или выемка) и от их назначения (постоянные или временные).

Таблица. 12. Допускаемая крутизна откосов в насыпях постоянных сооружений.

Примечания: 1. Во всех случаях возведения насыпи из крупного постелистого камня откос крутизной от 1:0,5 до 1:1 выкладывается в виде подпорной стенки (стр. 32).

2. При большей высоте насыпей нижней их части придается откос 1:1,75.

Таблица. 13. Допускаемая крутизна откосов в насыпях временных сооружений.

Таблица 14. Крутизна откосов выемок постоянных сооружений (траншеи, котлованы).

Таблица. 15. Крутизна откосов выемок временных сооружений (траншеи, котлованы).

1 Например, движущийся поезд, механизм, дающий сотрясение при работе, и т. п.

В табл. 12—15 приведены значения крутизны откосов, выраженные через откосные коэффициенты заложения. Под откосными коэффициентами заложения разумеют число, показывающее, во сколько раз заложение (горизонтальная проекция) откоса больше или меньше его высоты.

Если высота насыпи больше той, которая допускает устройство откосов с минимальным для данного грунта заложением, то нижняя часть насыпи тсыпается с более пологим откосом, вследствие чего линия откоса насыпи образует перелом. Переломов крутизны откосов следует устраивать возможно меньше. Насыпи, возводимые в затопляемых местах, должны иметь более пологие откосы, чем указанные в табл. 12. Обычно в таких случаях заложение откосов увеличивается на четверть высоты затопления откоса (рис. 14).

Рис. 14. Насыпь на затопленном месте.

Подпорные стенки. Подпорные стенки устраиваются для создания устойчивости земляных сооружений на косогорах (рис. 15, а) или при расположении этих сооружений (морей, озер) или на стесненных участках городских или заводских территорий (рис.15 б).
Для того чтобы за стенками не скоплялась вода, необходимо вдоль стенки устраивать дренаж (водоотвод) в самой стенке — водоспускные отверстия (рис. 15). Отсутствие застенного дренажа может повести к частичному разрушению стенки, а иногда и к опрокидыванию ее.

Устройство откосов земляных сооружений

Перед разработкой траншей и котлованов необходимо заранее определить крутизну откосов, обеспечивающую безопасность производства работ, с учетом глубины траншеи или котлована и выбрать способ формирования откосов.

Рытье котлованов и траншей с откосами без креплений в нескальных грунтах выше уровня грунтовых вод (с учетом капиллярного поднятия) или в грунтах, осушенных с помощью искусственного водопонижения, допускается при глубине выемки и крутизне откосов согласно табл. 17.1.

При напластовании различных видов грунта крутизну откосов для всех пластов следует принимать по наиболее слабому виду грунта.

Откосы земляных сооружений в несвязанных грунтах устраивают с углами естественного откоса. Для связанных грунтов, преимуществен­но суглинков и супесей, существует аналитическая зависимость между элементами уступа и состоянием предельного равновесия грунта откоса.

Рассмотрим уступ, изображенный на рис. 17.1. Здесь Н — высота уступа до 5 м; Θ — угол предельного действительного откоса; α — угол между плоскостью обрушения и горизонтом (ABC — призма обру­шения); β — угол естественного откоса.

Рис. 17.1, Геометрические элементы уступа

В момент предельного равновесия, когда призма ABC еще не обру­шилась, но может обрушиться, составляющая масса призмы в плос­кости АС равна F = Q sin Θ.

Эта сила уравновешивается силой сцепления С и силой трения:

N tg β = Q cos Θ tg β, т. е. Q sin φ = С + Q cos Θ tg β.

Сила сцепления в плоскости АС равна:

Q cos Θ — Q cos Θ tg β Q sin (Θ – β)

АС cos β АС cos β

Масса призмы ABC при ее длине, равной 1 м, составит:

Обозначив через k = С / γ — коэффи­циент сцепления и подставив значе­ние Θ в приведенную формулу, выра­зив АВ через Н / sin α, получим:

Н sin (α — Θ) sin (Θ – β)

sin (α — Θ) sin (Θ – β)

Преобразовав это выражение и обозначив для предельных условий k_max, найдем высоту уступа:

2k_max sin α cos β

sin (α — Θ) sin (Θ – β)

Если α = 90°, откос вертикален и его предельная высота равна:

sin (90 о — Θ) sin (Θ – φ)

По этим формулам могут быть определены высоты откосов в условиях предельного равновесия. Приведенные формулы могут применяться только в пределах высоты откосов до 5 м.

При глубине выемки свыше 5 м крутизна откоса должна быть определена в проекте производства земляных работ (технологической карте)

на основе расчёта.

Для определения крутизны откоса необходимо произвести построение кривой равнопрочного откоса. Для решения такой задачи используют метод проф. В. В. Сокольского, основанный на теории предельного равновесия, и приближенный метод проф. Н. Н. Маслова. Результаты расчета, полученные с использованием этих методов, практически совпадают.

Рис. 17.2. Построение поверхности равно­прочного откоса методом Сокольского — Голованова и значение крутизны откоса:

1 — поверхность запроектированного откоса; 2 — поверхность равнопрочного откоса

Расчет по методу проф. В. В. Сокольского заключается в том, что вычисляются ординаты точек поверхности равнопрочного откоса по следующим формулам (рис. 17.2):

z = — α (π / 2 — 1/ e m ) – y tg φ;

где с — удельное сцепление грунта, т/м 2 ; ρ — плотность грунта, т/м 3 ; φ — угол внутреннего трения, град.

При известных параметрах ρ, с и φ определяется величина α.

Задаваясь различными значениями у, устанавливают значение

По результатам подсчета (у и z) по точкам строится поверхность равнопрочного откоса.

При построении поверхности равноустойчивого откоса по методу

проф. Н. Н. Маслова ордината z задается и определяется угол наклона

отрезка этой поверхности к горизонту αz, равный углу сдвига ψ_pz, т. е.

Известно, что коэффициент сдвига F_p является тангенсом угла сдвига ψ_pz, т. е. F_p = ψ_pz,

но с другой стороны, коэффициент сдвига

где F — вертикальная нагрузка, Н/см 2 .

Используя формулу, где F = γz, вычисляют величину α_z. По полученным значениям α_z строится по­верхность равноустойчивого откоса.

На основании построенных кривых можно назначить крутизну откоса. В том случае, когда откос имеет сравнительно большую высоту, следует разбить его на отдельные участ­ки и назначить каждому из них свою крутизну.

Для связанных грунтов, например глинистых, при определении очертания равнопрочного откоса с целью назначения его крутизны может быть использовано решение Н. И. Голованова, основанное на методе В. В. Сокольского. Решение это заключается в том, что вначале находят высоту вертикального участка откоса:

h = 2С cos φ / (1 — sin φ).

Координаты точек поверхности равнопрочного откоса

x = (υ — ω tg φ) cos 2 φ,

y = (ω — υ tg φ) cos 2 φ.

Переменная υ устанавливается по формуле:

υ = А φ — А arccos (e — ω /A cos φ),

(1 + 2 sin φ) С ctgφ

γ (π/2 – φ) (1 — sin φ)

Задаваясь значениями ω, определяют величины υ, х, у и по результатам вычислений, которые удобнее сводить в таблицы, строят поверх­ность равнопрочного откоса (рис. 17.2).

В том случае, когда на поверхность грунта приложена равномерно распределенная нагрузка, поверхность равнопрочного откоса также вычисляют по вышеприведенным формулам, определяющим ее коор­динаты. Значение же величины и в этих формулах определяется выра­жением:

υ = А (В – φ) — А arccos [e -ω/ A cos (В + φ)],

F = С ctgφ [—————e ( π -2 φ ) tgφ — 1],

ctgφ F 1 + sin φ

2 С cos φ 1 — sin φ

На основании произведенных расчетов строится поверхность равно­прочного откоса и определяется необходимая его крутизна.

С учетом реальных условий производства земляных работ с целью профилактики травматизма в формулы при расчетах вводят коэффициенты запаса устойчивости.

В процессе строительства земляных сооружений, например земляного полотна, необходимо определить потребную крутизну откоса насыпи

заданной высоты. Для этого может быть использован приближенный метод проф. Н. Н. Маслова.

Для графического построения поверхности равнопрочного откоса абсцисса х определяется по формуле:

х = ——— [tg φ ρz + C ln С – C ln (tg φ ρz + С)],

где ρ — плотность грунта, т/м 3 ; φ— угол внутреннего трения, град; С — общее сцепление грунта, т/м 2 ; z— ордината рассматриваемой точки, м.

Задаваясь значениями ординаты z по высоте откоса, вычисляют абсциссу х по вышеприведенной формуле. При построении равнопрочного откоса за начало координат принимают бровку откоса, по вертикали располагают ось z, а по го­ризонтали — ось х.

В том случае, когда на поверхности насыпи имеется равномерно определенная нагрузка, для графического построения равнопроч­ного откоса аналитическое выражение абсциссы х при заданном z имеет вид:

Нарушение устойчивости земляных масс часто сопровождается значительными разрушениями зданий и сооружений, а иногда и человеческими жертвами. К основным мерам по увеличению устойчивости массивов грунта относятся: уменьшение внешней нагрузки на бровку котлованов или траншей; устройство поверхностного водоотлива, применение дренажей; расчет откосов по формулам, базирующимся на опытном определении параметров грунта.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.006 с) .