Разработка выемок и возведение насыпей

11.3.1 При разработке выемок или карьеров в зимних условиях необходимо очищать поверхность экскавации от снега, льда, кустарника, растительного слоя, утепляющих материалов не более чем на одну смену вперед и в дальнейшем по мере продвижения забоя - непосредственно перед началом разработки грунта. Площадь очистки определяется суточной производительностью землеройной машины при температуре воздуха до минус 10 °С, а при более низких температурах – ее сменной производительностью.

При сильных снегопадах и метелях разработку грунта и отсыпку насыпей следует прекращать, а перед возобновлением работ полностью удалять с насыпи снег и лед. Во время оттепелей и перед началом весеннего снеготаяния верхняя часть и откосы насыпей, возведенные зимой, должны быть очищены от снега. Дно и откосы выемок следует планировать после оттаивания грунта.

11.3.2 Для разработки грунта зимой следует использовать преимущественно экскаваторы с ковшами вместимостью более 1 м³. Если толщина мерзлого слом превышает 30 см, то при работе экскаватора с ковшом вместимостью более 1 м³ специального рыхления не требуется. Экскаваторы с ковшами активного действия позволяют разрабатывать грунты, промерзшие на глубину до 50 см.

11.3.3 В начале зимы при толщине мерзлого слоя не более 20-25 см возможнаразработка грунта скреперами с ковшами вместимостью более 6,0-6,5 м³ при условии обеспечения их непрерывной работы. Если толщина мерзлого слоя больше указанных значений, то его необходимо предварительно взрыхлить и удалить бульдозерами.

11.3.4 При промерзании грунта в карьерах или выемках на глубину, превышающую указанную в 11.3.2 и 11.3.3, его разработка возможна только после подготовки поверхности одним из следующих способов:

- предохранением грунта от промерзания;

- рыхлением мерзлого грунта;

- оттаиванием мерзлого грунта.

11.3.5 Предохранение грунта от промерзания позволяет исключить замерзание поверхности карьера или снизить толщину мерзлой корки до тех пределов, когда для ее разрушения можно применять навесные тракторные рыхлители. Тип базового трактора-рыхлителя должен выбираться в зависимости от глубины промерзания (таблица 11.4).

Таблица 11.4

При таких глубинах рыхление ведется путем взламывания мерзлого слоя грунта снизу за один прием {рисунок 11.3). Послойное рыхление мерзлого грунта может проводиться только тяжелыми рыхлителями, смонтированными на тракторах, развивающих тяговое усилие свыше 200 кН.

1 — мерзлый слой; 2 — ширина полос рыхления 0,5—0,7 м; 0,2 м — недобор грунта;

О — опасная зона для работы рыхлителя, 5 м

Рисунок 11.3 - Схема разработки грунта в зимних условиях экскаватором, оборудованным прямой лопатой, с применением рыхлителя для разрушения мерзлого слоя

11.3.6 Для рыхления мерзлого грунта (при глубине промерзания от 0,6 до 1,0 м) можно применять также различное навесное оборудование ударного действия, смонтированное на бульдозерах, тракторах, тракторных погрузчиках и экскаваторах, рабочими органами которых служат клиновые рыхлители, погружаемые дизель-молотами, ударными приспособлениями, вибраторами и т.п. При разработке траншей для рыхления мерзлых грунтов следует применять дискофрезерные машины, буровые машины, роторные и цепные экскаваторы со специальным рабочим оборудованием.

11.3.7 При отсутствии специального рыхлительного оборудования и небольших объемах работ для рыхления мерзлого грунта допускается применять подвешенные к стрелам экскаваторов шар или клин-молот. При глубинах промерзания до 0,8-1,5 м используются молоты массой 1,5-3,0 т. сбрасываемые с высоты 2-5 м. Параметры удара подбираются такими, чтобы глубина лунки составляла не менее 0,6 - 0,7 толщины замерзшего слоя.

11.3.8 При больших объемах работ на безопасном удалении от строений и сооружений (линий связи, электропередачи и др.) для разработки верхней смерзшейся корки грунта рационально применять взрывание при глубине промерзания до 1,5 м - шпуровой или щелевой метод с закладкой зарядов ниже подошвы мерзлого слоя на 0,2-0,6 от его толщины; при глубине промерзания более 1,5 м - щелевой или скважинный метод с закладкой зарядов на 20-30 см выше подошвы мерзлого слоя. Величина зарядов определяется опытным путем в зависимости от прочности грунтов.

В мерзлых грунтах рекомендуется бурить шпуры при помощи самоходной машины, передвижными буровыми станками, термобурами.

Щели в мерзлом грунте следует нарезать щелерезными машинами фрезерного типа или буровыми машинами.

11.3.9 При разработке мерзлых грунтов забой делят на две смежные захватки, в одной из которых ведут экскавацию взорванного грунта, а другую подготавливают к взрыванию (рисунок 11.4).

11.3.10 Шпуры и скважины располагают в шахматном порядке (рисунок 11.5) на расстоянии не более удвоенной толщины мерзлого слоя. Направление бурения шпуров и скважин вертикальное. При рыхлении мерзлой корки в откосе и лобовой части забоя применяют наклонные шпуры, перпендикулярные к поверхности мерзлого слоя. Готовые шпуры и скважины закрываются деревянными пробками длиной 25 см.

1 – первая захватка; 2 – вторая захватка (бурение, зарядка шпуров и взрывание)

Стрелкой показано направлением разработки

Рисунок 11.4 – Схема разработки мерзлого грунта взрыванием и уборки разрыхленного грунта экскаватором

1 – мерзлый грунт; 2 – глубина шпура» 3 – высота разработки уступа; 4 – расстояние между шпурами; 5 – расстояние между рядами шпуров

Рисунок 11.5 – Схема расположения шпуров (скважин) при рыхлении мерзлых грунтов

11.3.11 Щели нарезаются параллельно на расстоянии от 0,8 до 0,9 м на глубину промерзания. В мерзлых песчаных и почвенных грунтах расстояния между pядами шпуров или щелями следует увеличивать на 10 %, а в тяжелых грунтах – уменьшать на 10 %.

11.3.12 При глубине промерзания грунта до 2 м в шпурах и скважинах следует применять сосредоточенные, а при большей глубине – рассредоточенными зарядами. Заряжание щелей производится через одну щель удлиненными или рассредоточенными зарядами. Для забойки зарядов используют песок, гранулированный шлак, смесь песка с глиной или измельченным талым грунтом. Забойку необходимо выполнять осторожно.

11.3.13 Метод короткозамедленного взрывания следует применять при любойглубине промерзания грунта. Взрывание ведется строго в соответствии с установленным режимом и графиком работ.

11.3.14 Разрыхленный грунт должен быть убран в течение смены, а при сильных морозах (ниже минус 20 °С) в течение 3-4 ч. В связи с этим при температуре ниже минус 20 °С взрывы рекомендуется производить ежесменно.

11.3.15 Взрывные работы выполняются, как правило, специализированными организациями.

11.3.16 Объем разрыхленного грунта должен обеспечивать беспрерывную работу экскаватора в течение принятого числа смен в сутки. Необходимо следить за равномерной разработкой всей поверхности резервов или карьеров. Во избежание повторного смерзания грунт надлежит разрабатывать тотчас после его подготовки и вывозить сразу же после его разработки.

11.3.17 В отдельных случаях в стесненных условиях, труднодоступных местах и при незначительных объемах работ (до 50 м³) при невозможности использования других более экономичных способов допускается оттаивать мерзлые грунты. Применение того или иного способа оттаивания решается путем технико-экономического обоснования.

Для оттаивания мерзлого грунта применяют огневой способ с использованием твердого (дрова, торф, каменный уголь), жидкого (керосин, мазут) или газообразного топлива. При огневом способе на площади, предназначенной к оттаиванию, устанавливают короба-сегменты, засыпаемые шлаком или слоем грунта толщиной 10-15 см. Твердое топливо сжигается непосредственно в коробе, жидкое и газообразное - в форсунках. Для отогрева грунта могут также применяться поверхностные паровые и водяные регистры, электрические спирали в тепляках и т.д. (см. таблицу 11.2). Время оттаивания грунта на глубину 1,0-1,5 м определяется способом отогрева и видом грунта и находится в пределах от 10-15 до 30-40 ч.

Несвязные и малосвязные грунты могут быть разморожены горячим концентрированным (20-23%-ным) раствором технического хлористого натрия. Начальный расход раствора принимают в соответствии с таблицей 11.3. Для ускорения оттаивания плохо фильтрующих грунтов горячий раствор соли может нагнетаться через скважины или щели, пробуренные на глубину 0,6-0,7 толщины мерзлого слоя грунта.

11.3.18 Разработка выемок, расположенных на уклоне, должна начинаться с низовой стороны. Отдельные забои располагают с обеспечением постоянного водоотвода от них. При наличии в откосах выемок грунтовых вод должен быть обеспечен их отвод, осуществляемый при сильных морозах по закрытым утепленным лоткам на расстояние, исключающее образование наледей в рабочей зоне.

11.3.19 В зимних условиях рекомендуется применять автомобили-самосвалы с обогреваемыми кузовами. При наличии обычных автомобилей-самосвалов во избежание примерзания грунта дно и стенки кузовов следует обмазывать изнутри (не реже двух-трех раз в смену) концентрированным раствором технического хлористого кальция или нефтепродуктами (нефть, мазут, отработанное масло). Автомобили-самосвалы, ковши экскаваторов и скреперы в конце смены и при перерывах в работе полностью очищают от грунта.

11.3.20 Для обеспечения необходимого уплотнения грунта до его смерзания промежуток времени от выемки грунта в карьере до момента его окончательного уплотнения в насыпи не должен превышать, ч:

2-3 – при температуре воздуха до минус 10 °С;

1-2 – при температуре воздуха от минус 10 °С до минус 20 °С;

1 – при температуре воздуха ниже минус 20 °С.

При сильном ветре (более 3-4 баллов) эти промежутки времени должны быть уменьшены в 2 раза.

При расчете предельной дальности транспортирования грунта надлежит учитывать следующие соотношения:

температура воздуха, °С -5 -10 -20 -30

начало смерзания грунта, мин 90 60 40 20.

По средним климатическим данным мест строительства выбирают основные элементы технологического процесса по возведению насыпей: состав дорожно-строительного отряда, скорость рабочего потока, длину карт уплотнения и т. д.

11.3.21 Для насыпей, возводимых в зимнее время, принимают без ограничений скальные, крупнообломочные грунты и пески (непылеватые).

11.3.22 Размер мерзлых комьев при возведении насыпей не должен превышать 30 см при уплотнении трамбующими машинами и 20 см - при уплотнении грунтов катками массой более 25 т. Укладка мерзлых комьев грунта допускается на расстоянии не ближе 1 м от поверхности насыпи и ее откосов. Количество мерзлого грунта не должно превышать 30 % общего объема грунта, укладываемого в насыпь.

Мерзлый грунт должен быть равномерно распределен по отсыпаемому слою,нельзя допускать скопления мерзлых комьев в теле насыпи, особенно в ее боковых частях. Излишек мерзлого грунта должен быть удален за пределы насыпи, а крупные мерзлые комья раздроблены до необходимых размеров. Наличие в насыпи включений снега и льда не допускается.

11.3.23 Для дорог с усовершенствованными типами покрытий верхнюю часть насыпи на высоту не менее 1 м следует возводить из талого грунта с отсыпкой и уплотнением его до установленных норм, как правило, в теплое время года. Отсыпка грунта должна производиться только после оттаивания той части насыпи, которая была возведена зимой. Для устройства насыпей за задними гранями устоев и конусов, а также при засыпке водопропускных труб применяют только талый грунт.

11.3.24 В часть насыпи, расположенную ниже уровня грунтовых вод, на болотах с полным или частичным выторфовыванием, разрешается укладывать песчаные мерзлые грунты при условии, что верхняя часть насыпи будет возведена из таких же, но талых грунтов.

11.3.25 Кавальеры, отсыпанные в зимних условиях, по сравнению с обычными нормами их расположения должны быть отодвинуты от бровки выемки не менее чем на 1,5 м при высоте кавальера до 2 м и на 2,5 м при высоте кавальера более 2 м.

11.3.26 Для наиболее эффективного использования землеройно-транспортного оборудования и исключения дополнительного рыхления грунта, замерзающего во время перерывов в работе, следует организовать круглосуточную работу машин на сравнительно узком фронте. При вынужденных перерывах в работе вскрытые резервы и выемки должны быть утеплены рыхлением, что позволяет предохранить верхний слой от промерзания на 1-3 сут (в зависимости от температуры воздуха).

Уплотнение грунтов

11.4.1 Уплотнять грунты в зимних условиях следует тяжелыми катками или машинами ударного действия. Режим уплотнения необходимо определять методом пробной укатки по приложению М.

11.4.2 В качестве основных средств уплотнения свежеотсыпанного грунта в зимних условиях следует применять самоходные или прицепные трамбующие машины, решетчатые прицепные катки, прицепные и полуприцепные катки на пневматических шинах массой более 20-25 т.

11.4.3 Для насыпей, возводимых на полную высоту из глинистых, а также мелкозернистых песчаных грунтов с включением мерзлых комьев, необходимо предусмотреть осадку до 3 % высоты насыпи.

Более дифференцированно запас на осадку насыпи при оттаивании можно определить расчетом в соответствии с методикой, приведенной в приложении Н.