Сооружение земляного полотна на болотах

IV захватку выделяют для послойной укладки грунта, а пятую для уплотнения. Длину участков для I и II, IV и V захваток устанавливают в зависимости от сменной производительности звеньев, занятых на этих захватках. В начале смены I захватка имеет наибольшую длину, равную длине всего первого участка работ; II захватка в начале смены начинается от границы между первым участком и III захваткой. По мере выполнения работ по выторфовыванию и приближении их к границе сменного объема I захватка сокращается, а II - увеличивается и к концу смены становится равной длине первого участка.

Размер второго участка устанавливают  также исходя из сменного объема работ, т. е. с таким расчетом, чтобы за смену произвести досыпку насыпи на этом участке до проектной отметки. Исключением являются случаи, когда второй участок оказывается недостаточным для производительной работы машин. В таких случаях длину второго участка принимают равной двух- или трехсменной производительности звеньев, занятых на IV и V захватках.

При выторфовывании экскаватором с насыпи (см. рис. 3, б) работы по выторфовыванию и отсыпке нижней части насыпи выполняют на одной захватке. Разделение работ осуществляют по ширине; например, на приведенной схеме на одной половине ширины земляного полотна производят выторфовывание, на другой — отсыпку нижней части насыпи. Остальная организация работ аналогична предыдущей схеме.

Выторфовывание  взрывным способом. Взрывные работы на болотах эффективны и их применяют во всех случаях, когда позволяют условия обеспечения безопасности.

Взрывами можно производить  полное и частичное удаление торфа, рыхление торфа (разрушение структуры), устройство торфоприемников, канав, выравнивание минерального дна или устройство упорных канав при уклоне дна болота для предотвращения скольжения насыпи.

На болотах I типа обычно ведут разработку торфа на выброс с расчетом получения полного профиля до дна болота. Однако более экономично частичное удаление верхней части торфа и разрушение структуры слетавшегося торфа в нижней части. При полном выторфовывании на болотах I типа заряды заглубляют на всю мощность залежи, на болотах II типа - на глубину 0,7-0,8 от мощности слоя, предназначенного к выбросу, а нижний слой (сапропель) отжимается массой грунта при отсыпке насыпи.

Выторфовывание взрывным способом выполняют продольными  или поперечными траншеями. Продольные траншеи применяют лишь при возможности  подъезда к ним транспортных средств с грунтом -транспортирование узкоколейным транспортом или автомобилями при наличии вспомогательной дороги. Обычно же ведут разработку поперечными траншеями под углом 45° к оси дороги. Удлиненные заряды размещают в наклонных скважинах через 2,0—2,5 м на расстоянии 0,8—1,0 м от насыпи. После взрыва образуется траншея шириной 2—3 м, которую немедленно заполняют грунтом сооружаемой насыпи. Грунт доставляют автомобилями и сдвигают в траншеи бульдозером.

На глубоких болотах  более качественным выторфовыванием  считают метод взрывания зарядов под насыпью. Заряды закладывают в скважинах, пробуренных через насыпь и в стороне от нее рядами через 3—4 м. Сначала взрывают внешние заряды, которые образуют торфоприемные траншеи, затем с замедлением в 20-30 миллисекунд (мс) заряды под насыпью. При широких насыпях первыми взрывают осевые заряды, а с замедлением - крайние, тогда раньше опускается средняя часть насыпи и отживает разрыхленную массу в стороны.

Во многих случаях для погружения насыпи на минеральное дно достаточно разрушить структуру торфа взрывами рыхления - более мелкими зарядами.

Расчет взрывных работ  ведут по эмпирическим формулам, в  основе которых использована зависимость количества взрывчатого вещества от объема разрабатываемой породы:

Q=αqW³,

 

где α — показатель выброса; q — расход взрывчатого вещества, кг/м³;

W — расчетная линия сопротивления, равная глубине взрываемого слоя торфа.

Расстояния между зарядами (в ряду) принимают равными 0,9 W; 1,1 W;

1,2 W в зависимости от плотности торфа (чем плотнее торф, тем расстояние между зарядами меньше).                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                     

Расстояние между рядами зарядов принимают равным 0,85 W.

Выторфовывание  по способу гидромеханизации при сооружении земляного полотна эффективно при определенных условиях, в частности при достаточно больших объемах работ, сосредоточенных на небольшом участке дороги (сосредоточенные работы), наличие достаточного объема воды и дешевой электроэнергии. При возведении земляного полотна на участках болот такие благоприятные условия встречаются сравнительно редко, однако при наличии этих условий применение гидромеханизации весьма эффективно.

Сущность работ состоит  в размыве торфа мощной струей воды, в результате чего образуется рыхлая жидкая масса, которая легко отжимается грунтом возводимой насыпи.

На болотах I типа торф размывают гидромонитором, гидросмесь перекачивают передвижными землесосными установками в отвал. Образовавшуюся траншею заполняют грунтом насыпи при отсыпке ее с головы или комбинированным способом.

На болотах II и III типов производят только размыв верхнего сплавинного слоя торфа гидромониторами. Разжиженный торф не удаляют, а он отжимается грунтом насыпи в боковые прорези, сделанные также гидромонитором.

Подачу грунта для  насыпи осуществляют также по способу  гидромеханизации. На болотах II и III типов применяют метод инфекции песчаного грунта, при котором гидросмесь подают по трубе непосредственно в разжиженную торфяную массу, и песок вытесняет торф.

Пульпопровод в этом случае заканчивается несколькими звеньями труб, сочлененных шарнирными стыками. Протаскивание, подъем и опускание этих труб производят краном болотной модификации.

Работы проводят в  такой технологической последовательности: установка насосной станции и  прокладка трубопровода; размыв торфа  в траншее гидромонитором; отсыпка  грунта в траншею с погружением на минеральное дно; возведение верхней части насыпи.

Отсыпку грунта насыпи производят с помощью машин или также  по способу гидромеханизации. Грунт для насыпи получают путем размыва гидромонитором в карьере или добычей со дна водоема землесосной установкой. Намыв насыпи осуществляют безэстакадным способом путем укладки трубопровода непосредственно на поверхность намываемой насыпи.

 

 

 

 

 

 

 

3.Возведение насыпей без выторфовывания

 

Без выторфовывания возводят насыпи главным образом на болотах III типа. Массой насыпи в процессе ее сооружения вытесняют болотный грунт и она опускается до дна.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                 

Необходимы только некоторые  меры, обеспечивающие беспрепят-ственное и равномерное опускание насыпи на всей площади основания. Этот метод погружения насыпи можно применять и на болотах других типов (IIб, IIа и даже Iб), но для возможности выжимания болотной массы в стороны необходимо сильно разрыхлять торф, увеличивать нагрузку на него по способу перегрузки и применять некоторые другие технологические мероприятия. На болотах I типа возможно устройство насыпи на основании из уплотненного торфа путем отсыпки грунта непосредственно на поверхность болота. В этом случае процесс осадки насыпи вследствие уплотнения торфа очень длительный, для его ускорения применяют перегрузку, устройство дренажа и некоторые другие меры, но все же такие насыпи могут деформироваться в процессе эксплуатации дороги и этот метод нецелесообразно применять при устройстве дорог с усовершенствованными покрытиями. Верхний слой на болотах II и III типов — сплавинах — обычно имеет значительную прочность и препятствует погружению насыпи на дно болота. Поэтому перед отсыпкой насыпи этот слой разрыхляют взрывами или механическим путем.

При очень прочном слое сплавины, не поддающемся рыхлению, ее прорезают за пределами подошвы насыпи, допуская выжимание только нижних слоев, а верхняя торфяная кора опускается вместе с насыпью на дно и остается так навсегда. Прорези сплавины одновременно выполняют и функции торфоприемников, облегчая выдавливание нижних слоев болота (рис. 4).

 

Прорези-торфоприемники устраивают с помощью взрывов  или экскавацией на расстоянии 3- 4 м от подошвы насыпи.

Погружение сплавины вместе с насыпью происходит по мере ее наращивания. Процесс опускания может замедлиться или прекратиться совсем, тогда необходима очистка торфоприемников от заполнившей их выжитой болотной массы. Возобновить или ускорить опускание насыпи на дно можно путем увеличения нагрузки на основание по способу перегрузки (рис. 5).

 

 

 

 

 

 

Этот способ состоит  в том, что насыпь возводят до высоты, обеспечивающей превышение допустимой нагрузки на основание. После осадки насыпи на дно болота лишний грунт снимают и используют для уширения насыпи или устройства земляного полотна на соседних участках. Погружение насыпи ведут быстрыми темпами; на практике стремятся за смену отсыпать насыпь на захватке до требуемой высоты, потому что по мере уплотнения грунта возрастает и его несущая способность. Это свойство используется в других случаях - при отсыпке насыпей на торфяные основания, когда путем постепенного загружения оснований повышают его прочность и предупреждают выпирание по сторонам.

Ориентировочно несущую способность болота Р_КР и требуемую высоту насыпи для выдавливания по методу перегрузки h_ГР рекомендуется определять по выражениям, предложенным К. Терцаги:

 

где С — сопротивляемость вращательному срезу; В — ширина полосы загружения.

Расчет по зависимости, предложенной Л. К. Юргенсоном, рекомендуется применять при выдавливании тонких слоев (если отношение В/Н_Т> 11,4).

 

 

 

 

 

 

 

4. Возведение земляного полотна с дренажными прорезями и вертикальными дренами

 

Земляное полотно с  дренажными прорезями (иногда эту конструкцию называют земляное полотно с продольными прорезями) устраивают на болотах I типа глубиной до 3 м, при большей глубине применяют конструкцию с вертикальными дренами.

Для устройства прорезей применяют одноковшовые или многоковшовые экскаваторы с ходовой частью болотной модификации.

Технология работ включает: устройство прорезей экскаваторами; доставку дренирующего грунта (песка) автомобилями или другим транспортом; перемещение  песка и засыпку прорезей бульдозером; послойную отсыпку насыпи до необходимой  высоты.

Устройство прорезей экскаватором производят «на себя», переходя в пределах захватки с одной траншей на другую. Заполнение траншеи ведут одновременно с возведением первого слоя насыпи. Схема производства работ по устройству земляного полотна с дренажными прорезями приведена на рис. 6.

Устройство земляного  полотна с вертикальными дренами включает следующие основные технологические процессы: устройство песчаной подушки; устройство вертикальных дрен; понижение насыпи до высоты, обеспечивающей необходимую пригрузку; снятие пригрузочного слоя и выравнивание земляного полотна.

Вертикальные дрены устраивают различными способами: забивкой специального рабочего органа (пуансона), а затем засыпкой обрадовавшейся скважины песком; забивкой или вибропогружением специальной обсадной трубы, которую заполняют песком, а затем извлекают, оставляя столб из песка в болотной массе; гидробурением скважины с последующей засыпкой ее песком; погружением дренажных лент из картона или древесных отходов.

Наиболее широко применяют способ погружения обсадной трубы. При погружении конец трубы закрывают пробкой из бетона, которая остается на дне каждой дрены, или открывающимся при подъеме наконечником.

При устройстве вертикальных дрен на глубину до 12 м вместо подъемного крана применяют экскаваторы Э-652 и Э-801 со стрелой 18 м. При большей глубине используют краны типов СКГ-25 и СКГ-40. Направляющая и упорная мачта фиксирует стрелу в рабочем положении и направляет движение вибропогружателя с обсадной трубой. Песок загружают через воронку с помощью малого экскаватора (Э-153) с объемом ковша 0,15 м³ или погрузчика. В состав отряда, кроме этих машин, входят электростанция для питания вибратора и передвижная буровая установка на автомобиле для устройства скважин в плотных минеральных слоях над торфом. Диаметр вертикальных дрен от 35 до 60 см, расстояние между ними от 2 до 4 м, распо-лагают их в шахматном порядке. Изменяя расстояние между дренами, можно изменять скорость уплотнения торфяного основания.