Мероприятия выполняются в соответствии с проектом и проектом производства работ.
5.3. Замена слабого грунта в основании насыпи выполняется на болотах I и II типа путем механического или взрывного выторфовывания, а на болотах III типа
– путем отжатия болотных грунтов весом насыпи.
5.4. Проход машин по болоту с заменой болотных грунтов, устройство траншей, прорезей, водоотводных канав допускается в зимнее время после образования мерзлой коры с достаточной несущей способностью для соответствующего типа болот и массы строительной техники. Толщина промерзшего слоя торфа должна быть не менее указанной в таблице 1.
Т а б л и ц а 1 – Минимальныетолщиныпромерзанияторфянойтолщипри строительных работах
| Тип болотного грунта | Масса машины, т | |||
| 10 | 15 | 25 | 40 | |
| Толщина слоя, см | ||||
| Торф I типа | 20 | 24 | 30 | 45 |
| Торф II типа | 24 | 35 | 48 | 60 |
| Болотные грунты III типа, лед | 31 | 40 | 50 | 65 |
| П р и м е ч а н и я1 Приведенные толщины даны для температуры ≤ 10 °С.2 При температуре близкой к 0 °С требуемую толщину следует увеличить в 1,3 раза. 3 Строительный тип болотного грунта определяют в соответствии с [3, 7]. | ||||
Промерзание болотной толщи ускоряется примерно в 2 раза при систематической очистке поверхности грунта от снега. Для обеспечения безопасности при пионерной проходке машин по болоту в зимнее время, следует проводить измерение толщины мерзлого слоя не менее чем в трех местах по оси каждой сменной захватки работы бульдозера на расчистке или иных видов работ, а также в местах понижения рельефа или изменения растительности.
5.5. Для работы на болотах следует использовать землеройные машины повышенной проходимости. При работе экскаваторов на болотах с недостаточной несущей способностью грунта возможно использование инвентарных деревянных щитов. Проект производства работ должен содержать конкретные решения по размещению и конструкции землевозных дорог. Проектом производства работ должно быть предусмотрено место отвала вынутого грунта и способ его вывозки (при невозможности устройства боковых кавальеров).
5.6. При замене слабых грунтов требования к расчистке полосы отвода устанавливают с учетом метода их замены и типов машин. Проектом должно быть предусмотрено место отвала вынутого грунта и способ его вывозки с учетом экологических требований (при невозможности устройства боковых кавальеров).
При использовании слабых грунтов в качестве основания дерновый слой на торфяном болоте и других типах слабого основания целесообразно не удалять. Допускается при толщине насыпного слоя 1,5 м и более оставлять пни, срезанные на уровне поверхности земли, а также срезанное мелколесье и порубочные остатки с укладкой стволов преимущественно поперек оси дороги.
5.7. При использовании в основании насыпи слабых грунтов, а также при наличии уклонов дна болота в процессе строительства должны быть установлены постоянные наблюдения [3,7] за смещениями насыпи по высоте и в плане, которые могут быть вызваны дополнительными нагрузками, динамическими воздействиями транспорта, многолетним оттаиванием мерзлотных образований и другими трудно прогнозируемыми причинами и условиями.
В случае нарушения устойчивости основания или недопустимых отклонений от расчетной осадки следует вносить соответствующие изменения в предусмотренные проектом конструктивные параметры и технологические схемы, а также осуществлять мониторинг в процессе строительства и эксплуатации.
6. Методы производства работ
6.1. Возведение насыпей с заменой слабых грунтов в основании
6.1.1. Замена слабого грунта в основании насыпи может осуществляться механическим способом, т.е. экскавацией и транспортировкой слабого грунта, либо взрывным. В случае удаления слабого грунта методом экскавации работы осуществляют двумя отрядами: один удаляет слабый грунт, второй выполняет замену и последующее сооружение насыпи до проектной отметки.
6.1.2. В зависимости от ширины, глубины замены слабых грунтов и от рабочих параметров экскаватора слабый грунт удаляют по одной из следующих схем:
«на себя» одной или двумя продольными захватками; поперечными траншеями; «от себя» с работой экскаватора с насыпи.
При организации работ по первой схеме экскаватор, двигаясь вдоль оси траншеи, разрабатывает ее профиль «на себя» и укладывает грунт в два отвала по обе стороны траншеи либо на половину сечения с укладкой торфа в один отвал. Схемаобеспечиваетнаибольшуюпроизводительностьразработкиблагодаря небольшим углам поворота стрелы экскаватора. Эту схему применяют в случаях отсутствия вдоль насыпи водоотводных канав. При наличии водоотводных канав экскаватор движется вдоль бровки, разрабатывая траншею на полный профиль или до оси с поворотом стрелы на 180° и укладкой грунта в один отвал. По этой схеме одновременно с разработкой траншеи возможно устройство водоотводной канавы.
Обе схемы позволяют вести разработку траншеи шириной до 12 м (по верху).
Широкие траншеи глубиной более 4 м разрабатывают поперечными проходами. Размер захватки в этом случае равен половине ширины траншеи. Данная схема более целесообразна при вывозке слабого грунта автотранспортом.
6.1.3. На слабых грунтах с низкой несущей способностью, а также при устройстве широких и глубоких траншей с большим объемом замены сооружение земляного полотна ведется по схеме «от себя». Экскаватор перемещается по отсыпаемой насыпи. Слабый грунт транспортируют в специальные отвалы автомобилями-самосвалами, занятыми на возведении насыпи. Сооружение насыпи осуществляют путем надвижки грунта бульдозером в открытую поперечную траншею.
Траншеи глубиной до 1 м на осушенных болотах I типа с подстилающим слоем из грунтов нормальной влажности и плотности при ширине основания насыпи 12 м и более целесообразно разрабатывать бульдозером. Уклон откосов траншей не должен превышать 1:3,5.
Технологический процесс включает разработку траншеи, перемещение торфа или другого слабого грунта в кавальер и разравнивание его слоем толщиной до 0,5 м. Для производства работ следует применять бульдозеры на уширенных гусеницах, оборудованные отвалами с открылками.
6.1.4. Удаление слабого грунта (выторфовывание) ведется поперечными проходками от одной бровки до другой: слабый грунт (торф) перемещается за пределы водоотводных канав, которые устраивают сразу после выторфовывания.
Устройство траншеи «в задел», как правило, не допускается. Выторфовывание не должно опережать отсыпку нижней части насыпи более, чем на одну – две сменные захватки.
6.1.5. Замену слабого грунта в основании взрывным способом осуществляют по специальным нормам [9] и применяют для отсыпки насыпей на болотах всех типов в следующих случаях:
- разработка «на выброс» траншей на болотах I типа при выторфовывании до минерального дна;
- удаление торфа из-под отсыпанной ранее насыпи;
- рыхление дерново-корневого покрова;
- устройство канав-торфоприемников на болотах I и II типов при посадке насыпи на дно болота;
- разрыхление сплавины на болотах III типа.
В любом случае необходимо, чтобы указанные виды работ, связанные со взрывным способом, были отражены в проекте производства работ и соответствующих технологических схемах и регламентах. Рационально применение взрывного способа в зимнее время.
6.2. Возведение насыпей с сохранением в основании слабых грунтов
6.2.1. Насыпь следует возводить послойно, по возможности сразу на полную проектную толщину (сумма рабочей отметки и расчетной величины осадки). В случае, если слабое основание не обладает необходимой устойчивостью, в проекте производства работ необходимо предусмотреть метод постепенного нагружения с расчетным режимом [7].
6.2.2. Для улучшения условий производства работ при устройстве нижних слоев насыпей, в основании насыпи рекомендуется укладывать прослойки из геосинтетического материала.
Прослойки из геосинтетических материалов (разделительные или армирующие) в основании или в нижней части земляного полотна укладывают на всю ширину насыпи с выводом краев полотнищ от 0,5 до 1,0 м за ее границы, или анкерированием краев в откосных частях путем заворачивания концов полотнищ длиной от 1,5 до 2,0 м на заранее сформированные валики высотой от 0,5 до 0,6 м из отсыпанного поверх геотекстиля слоя грунта или на края грунтового слоя. Полотнища материала следует стыковать внахлест с перекрытием смежных полос на 0,5 м. Для пропуска строительных машин геотекстиль должен быть перекрыт слоем грунта насыпи толщиной не менее 0,6 м.
При наличии пней, кочек, углублений и других неровностей на поверхности основания перед укладкой геотекстиля отсыпают песчаный выравнивающий слой, толщина которого должна быть не менее возвышения неровностей.
6.2.3. Способ постепенного нагружения (предварительной консолидации) применяется при сооружении насыпей на болотах I и II типа в том случае, когда основание не может воспринимать сразу без нарушения устойчивости нагрузку от всей проектной насыпи. Отсыпку насыпи ведут в режиме, при котором каждая последующая ступень нагрузки прикладывается после соответствующего упрочнения грунта (консолидации) за счет его уплотнения под предыдущей ступенью. Технологический режим нагружения устанавливают в проекте производства работ на основе соответствующих расчетов и в технологическом регламенте.
6.2.4. При отсыпке насыпи регистрируют фактическую осадку основания во времени. Осадку замеряют путем нивелирования наблюдательных марок, установленных по подошве насыпи. Марки представляют собой металлические штыри диаметром 5 – 10 мм, приваренные к опорной плите размером 3030 см из листовой стали толщиной 3 – 5 мм. Отсыпку второго и последующих слоев начинают после достижения расчетной осадки основания от предыдущего слоя насыпи [7].
6.2.5. Для ускорения осадки насыпей на болотах I и II типа может быть применена временная пригрузка насыпи дополнительным слоем грунта. Толщину слоя временной пригрузки и время ее выдерживания устанавливают в проекте производства работ. Как правило, временную пригрузку назначают в виде слоя грунта, из которого отсыпана насыпь толщиной до 2 м, время выдерживания в соответствии с проектом – от одного месяца до одного года [5].
После достижения расчетной осадки пригрузочный слой должен быть быстро снят. Грунт из пригрузочного слоя используют для насыпей, не требующих длительного выдерживания на других участках.
На протяженных переходах через болота с однотипными условиями следует вести работы по схеме укрупненного потока, при которой производительность отсыпки насыпи подбирают таким образом, чтобы пригрузочный слой находился на определенном участке насыпи расчетное время и постепенно перемещался вслед за фронтом отсыпки.
6.2.6. Осадку насыпи с временной пригрузкой контролируют по маркам (оценка вертикальных отметок). Если в процессе отсыпки временной пригрузки будут обнаружены признаки выпора или выдавливания слабых грунтов из-под насыпи, работы необходимо прекратить и возобновить их только после проверки устойчивости основания.
6.2.7. Нижнюю часть насыпи на промороженном основании отсыпают толщиной, определяемой проектом, из малоразложившегося подсушенного в валах торфа. Торф для этой цели получают из боковых резервов или из специальных карьеров (в зависимости от экологической ситуации).
Работы по сооружению насыпи ведут в зимний период после промерзания основания на величину, близкую к максимальной. В целях ускорения промерзанияс полосы отвода заблаговременно удаляют мохо-растительный покров и очищают поверхность от снега.
6.2.8. Вертикальные дрены устраивают с целью ускорения осадки основания. Вертикальные дрены сооружают в виде плоских дрен из геотекстильных и других ленточных дренирующих материалов или в виде скважин, заполненных песком или иным дренирующим материалом. Разновидностью вертикальных дрен являются продольные прорези, заполненные песком. Вертикальное дренирование целесообразно сочетать с методом временной пригрузки.
6.2.9. Дренажные прорези устраивают на слабых основаниях, в том числе и на болотах I типа, глубиной до 4 м для ускорения осадки насыпей, повышения устойчивости основания и снижения упругих колебаний от временной нагрузки [4, 6].
Дренажные прорези в летнее время рекомендуется устраивать баровыми рабочими органами на базе экскаватора, а в зимнее время при глубине промерзания до 0,3 м – экскаватором, оборудованным обратной лопатой, или многоковшовым экскаватором. Экскаватор, работая на первой захватке, отрывает прорези на проектную глубину. В это время на второй захватке бульдозер заполняет отрытые траншеи песком из заранее подготовленного вала, а на первую захватку подвозят песок. Разработку прорезей одноковшовым экскаватором ведут захватками от 8 до 10 м летом и от 5 до 6 м зимой с одной стоянки. На другую стоянку экскаватор переходит под углом 45° – 60° к оси дороги. Торф или другие слабые грунты размещают и разравнивают бульдозером с уширенным отвалом с открылками.
Для разработки дренажных прорезей целесообразно применять многоковшовые экскаваторы болотной модификации с удлиненным транспортером. В этом случае величину рабочей захватки назначают в зависимости от консистенции торфа и погодных условий и в увязке с темпом отсыпки насыпи.
Вертикальные дрены и песчаные сваи располагают по определяемой проектом треугольной, шахматной или квадратной сетке с шагом ленточных дрен от 1 до 2 м, песчаных дрен от 2 до 4 м и свай от 1 до 2 м.
Для заполнения вертикальных песчаных дрен применяют песок с коэффициентом фильтрации согласно проекту или гравийно-песчаную смесь с диаметром частиц до 60 мм. Нижнюю часть насыпи (рабочую платформу) отсыпают из дренирующего грунта с коэффициентом фильтрации более 3 м/сут.
6.2.10. Песчаные сваи устраивают из песков, пригодных для отсыпки насыпи без дополнительных ограничений. В случае, если песчаные сваи предполагается использовать и как дрены, требования к материалу для их заполнения такие же, как и при устройстве вертикальных дрен.
Осушающий и уплотняющий эффект дрен и свай повышается при введении в состав заполнения негашеной извести.
Диаметр вертикальных песчаных дрен и песчаных свай, в зависимости от оборудования и длины, может быть в пределах 300 – 800 мм, минимальное поперечное сечение ленточных дрен – 4×100 мм.