рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Тема 1. Основні положення технології будівництва

Тема 1. Основні положення технології будівництва - раздел Философия, Тема 1. Основні Положення Технології Будівництва Земляного Полотн...

Тема 1. Основні положення технології будівництва
земляного полотна

 

1. Визначення технології.

2. Визначення земляного полотна.

3. Природні фактори.

4. Різновиди робіт у дорожньому будівництві.

 

1. Визначення технології.

Енциклопедія тлумачить технологію як сукупність засобів переробки матеріалів, виготовлення виробів та процеси, що супроводять ці види робіт. Дмитро Менделєєв, здавалось би, чистий теоретик, систематик, дав свого часу таке визначення: Технологія – це вчення про вигідні (себто такі, що потребують найменше людського труда й енергії природи) засоби переробки природних продуктів у продукти, необхідні (корисні чи зручні) для застосування в житті людей.

Хоча технологія за своїм змістом не є якимось соціально-економічним вченням, але між ними ми бачимо тут багато прямих та побічних зв'язків, бо економія (збереження) труда й матеріалів (сировини), а через них часу та сил, складає найперше завдання будь-якого виробництва… Справа технології – дати найвигідніші засоби виробництва, відбирати з різних можливостей ту, яка легше інших застосовується, тобто найвигіднішу до саме тих умов, часу та місця, щоб продукт був найдешевшим, маючи ті форми та можливості, яких ми домагалися. Виходячи з цього, можна сказати, що технологія не має вищих та абсолютних вимог, на відміну від абстрактних наук, щодо зовнішньої та внутрішньої природи… Її зміст повинен змінюватися залежно від обставин… технологія збуджує науку.

Дещо старомодні міркування, але в них щось є. Отже ХІХ сторіччя технологію і породило.

Технологія буває різна: щодо металів, пошивного виробництва, залізобетону, харчів… Та дорожня технологія – це сукупність засобів і методів переробки сировини для спорудження дороги. Вона повинна приймати до уваги конструкцію об'єкта, різновиди та якість матеріалів, що застосовуються, кліматичні умови й засоби механізації.

2. Визначення земляного полотна.

Земляне полотно (ЗП) – це елемент дорожньої конструкції (ДК), що через дорожнє покриття (одяг) сприймає навантаження від рухомого транспорту. ЗП повинно ефективно протистояти дії цього навантаження та факторів клімату. В свою чергу ДК (рис. 1.1.) – це ЗП та дорожнє покриття (ДП), якщо їх розглядати з точки зору напружено-деформованого стану. Отже, можна записати узагальнену формулу:

ДК=ЗП+ДП.

ДП в свою чергу складається з шарів безпосереднього покриття та шарів основи:

ДП=П+О.

Вартість ЗП зростає з підвищенням категорії дороги й становить близько 30-40% для доріг V категорії та 5-10% для доріг І категорії від загальної вартості дороги, оскільки на дорогах високих категорій штучні споруди та ДП складні й потребують значних коштів.

У будь-якому випадку ЗП являє собою найважливіший елемент дороги, бо є фундаментом ДП. Від його якості залежить рівність проїзної частини і, таким чином, всієї ДК у цілому. Тут можна провести аналогію з іншими інженерними спорудами, наприклад з фундаментами побутових та промислових будівель. Але ЗП працює в багато гірших умовах в аспекті взаємодії з навколишнім середовищем та навантаженням від рухомого транспорту.

Ґрунт ЗП (інакше – підстеляючий ґрунт) за нормами – це спланований та ретельно ущільнений верхній шар ЗП, на який укладаються шари ДП. На підстеляючий ґрунт передається тиск від транспорту. Форма й розміри ЗП повинні бути такими, щоб забезпечувалася стійкість укосів та ґрунтів основи під насипом, безпека руху, снігонезаносимість, морозостійкість шарів ДП. Тому інколи між шарами основи та підстеляючим ґрунтом на ділянках з несприятливими кліматичними або гідрологічними умовами влаштовуються додаткові шари. Такі шари повинні мати морозозахисні, теплоізолюючі або дренуючі властивості. Бувають також пароізолюючі прошарки, протизамулюючі та ін.

Отже, ЗП повинно забезпечувати сприятливий водно-тепловий режим (ВТР) ДК у цілому, тобто такі закономірності розподілу температури та вологості під дією природних факторів, щоб протягом строку служби її геометричні форми зберігалися цілком і повністю.

3. Природні фактори.

В загальному комплексі природних факторів можна виділити три угрупування: погодно-кліматичне, фізико-географічне, інженерно-геологічне.

Ці фактори мають різне походження, хоча значною мірою взаємно обумовлюються, але вони діють на ДК у сукупності. Розглянемо перше угрупування.

Стан атмосфери залежить від метеорологічних елементів: температури, атмосферного тиску, вологості та прозорості повітря, напряму та швидкості вітру, хмарності, опадів. З такої точки зору (в такому аспекті) погода – це стан атмосфери в деякий момент або відрізок часу, який обумовлюється фізичними процесами, що в ній (атмосфері) протікають за рахунок взаємодії сонячної енергії із земною поверхнею.

Безпосередньо сонячним промінням атмосфера не нагрівається. Вона одержує тепло головним чином від земної поверхні. Тому температура повітря різко різниться за висотою і в плані, залежить від розташування ділянки на поверхні землі та властивостей цієї поверхні. Те саме можна твердити щодо вологості, щільності, атмосферного тиску. Неоднорідність цих елементів у газовому середовищі утворює передумови для неперервних місцевих та загальних переміщень повітря. Вони переносять теплоту та вологу в просторі, за рахунок чого й утворюється циркуляція атмосфери. Горизонтальну складову зміщення в метеорології називають вітром. Вітер характеризується напрямом, тобто вказівкою на сторони горизонту (основного румбу), звідки він дме, а також швидкістю в метрах на секунду або в кілометрах на годину.

Коли змінюється температура, вологість і тиск (t, W, P), в атмосфері виникають різні утворення води які носять загальну назву гідрометеорів. Гідрометеори, що випадають на землю, називаються атмосферними опадами (дощ, сніг, град, роса, паморозь, іній, ожеледиця тощо).

Багаторічний типовий для даного району режим погоди називають кліматом. Клімат характеризується тими самими елементами, що й погода. Але для цього застосовують їх узагальнені, типові для даних географічних умов значення, які одержують на основі великої кількості однорідних довготривалих спостережень.

Характеристики клімату тісно пов'язані з фізико-географічними умовами місцевості залежно від її рельєфу, висоти над рівнем моря, особливостей рослинності. Тому клімат часто відрізняється в пунктах, що розташовані поряд. Окрім того, на метеоелементи впливають особливості земної поверхні. Тому можна вести мову про різницю клімату, наприклад лісу, поля, міста, виїмки, насипу і т. ін. Тоді вже мова йде про мікроклімат.

Радіацією в метеорології називають теплове сонячне випромінювання. На земну поверхню радіація спрямовується у двох різновидах. Головну частину приносять прямі сонячні промені. Це пряма радіація. Інша частина – значно менша, приноситься разом з розсіяним в атмосфері світлом. Це вже розсіяна радіація. Загальний тепловий потік складає, таким чином, суму Q+q. Через Q позначається теплова енергія прямої сонячної радіації, q – розсіяної.

Земна поверхня відбиває деяку частину радіації назад в атмосферу. Цю властивість називають альбедо й характеризують у долях одиниці (рідше у відсотках), так само, як і вологість, і позначають буквою А. Отже тепловий потік, що сприймає земна поверхня:

QT=(Q+q)(1-Ee) (1.1)

Таким чином, земна поверхня, нагріта сонячним промінням, сама стає джерелом теплового випромінювання. Частина променистої теплоти йде через атмосферу в світовий простір. Цю частину теплоти, яка назавжди втрачається для Землі, називають ефективним випромінюванням Ee. Тоді зрозуміло, що радіаційний баланс:

R0=(Q+q)(1-A)-Ee (1.2)

Влітку в денні години R0>0. Надлишок теплоти йде на прогрівання ґрунту, підвищення температури повітря й випаровування вологи. Вночі напрям теплового потоку змінюється, бо пряма й розсіяна радіація в цей час відсутня. Діє лише ефективне випромінювання. В цьому випадку R0<0. Але в цілому влітку радіаційний баланс позитивний, взимку – від'ємний, а сумарний за рік – завжди позитивний.

Повітряні маси істотно впливають на клімат, температуру, вологість і тиск відповідно до клімату областей формування. З Арктики в помірні широти приходять холодні повітряні маси, з тропіків – теплі та вологі.

Зіткнення теплових та холодних мас призводить до величезних атмосферних вихорів на значних частинах простору атмосфери – циклонів і антициклонів.

Циклони виникають внаслідок зниженого атмосферного тиску в центрі, тому вітер має напрям від периферії до центру. Напрям вітру поступово змінюється, в циклоні він повертається і закручується проти стрілки годинника.

У біблійного Еклезіаста: віє вітер на південь, і на північ повертається, крутиться він та й іде, і на круг свій вертається…

Величезний вихор – майже сто кілометрів – рухається зі швидкістю 35…40 км/год, нагадуючи насос, що перекачує тепле повітря з периферійних околиць у верхні шари атмосфери. Потім може утворитися хмарність. Тому в циклоні і похмура погода. Бувають сильні вітри. Але там, де тепле повітря перемагає й відбиває холодне, йдуть довготривалі дощі, буває завірюха.

Антициклон виникає завдяки підвищеному атмосферному тиску. Повітря в ньому обертається за стрілкою годинника й тече від центру до периферії. Його заміщує холодне повітря зверху, яке нагрівається з часом і знижує вологість, тому зникають хмари. Діаметр антициклону досягає 1000 км швидкість – 25 км/год.

Циклони й антициклони йдуть різними шляхами, але в їхньому русі можна відшукати закономірність. Звісно, вони впливають на клімат, а тому й на погоду. Цікаво було б розглянути щодо України вплив циклонів та антициклонів на меридіональну дорогу Санкт-Петербург – Київ – Одеса.

4. Різновиди робіт у дорожньому будівництві.

За часом виконання роботи поділяють на підготовчі та основні. Вони детально розглядаються в наступних лекціях.

За обсягами та зовнішніми умовами роботи поділяють на лінійні та зосереджені. Лінійними називають роботи, які рівномірно розподіляються на всій довжині дороги. Лінійні роботи можливі тоді, коли слабо розрізняються рельєф, конструкція ЗП, об'єми робіт та ґрунтові умови.

До лінійних робіт відноситься влаштування ЗП у невеликих насипах (у межах робочих позначок), шарів ДП, малих штучних споруд, установка дорожніх знаків тощо. Лінійні роботи за об'ємом, як правило, не перевищують 80000 м3 на 1 км дороги. Зосередженими називають роботи, які виконуються на коротких відрізках дороги. Це глибокі виїмки та високі насипи, місця влаштування середніх та великих мостів, дороги в скелястих ґрунтах. Зосереджені роботи бажано закінчувати до початку виконання лінійних.

Поділяти земляні роботи на зосереджені та лінійні необхідно за умов виконання робіт. Складні з точки зору геологічних, ґрунтових та водних умов ділянки відносять до зосереджених.

Автомобільну дорогу, земляне полотно, дорожнє покриття та інші елементи треба намагатися будувати поточним методом. Цей метод прийшов у дорожнє будівництво із заводських конвеєрів. Завдяки цій ідеї американець Генрі Форд став мільярдером, бо конвеєрний метод виявився настільки продуктивним, що підпорядкував собі всі технологічні ідеї масових виробництв.

Різниця між конвеєром та потоком полягає в тому, що в першому випадку виріб рухається уздовж поставлених у лінію агрегатів, які виконують різні елементарні операції, в другому – агрегати рухаються вздовж виробу, що виготовляється, залишаючи позаду готову продукцію.

Отже, поточний – це такий метод, за яким безперервно та рівномірно будуються елементи дороги, відповідно рівномірно та безперервно використовуються матеріальні та трудові ресурси. Всі роботи виконуються спеціалізованими підрозділами в жорсткій технологічній послідовності. Ці підрозділи взаємно ув'язані щодо продуктивності.

Суть методу полягає в тому, що, по-перше, в рівні короткі проміжки часу (зміну, добу) закінчується будівництво однакових за довжиною ділянок дороги, тобто дорога наростає безперервною стрічкою в одному напрямку. По-друге, всі роботи виконують механізовані загони (підрозділи), що спеціалізуються на окремих видах робіт та обладнуються відповідними комплектами дорожньо-будівельних машин.

Основною організаційною одиницею за поточного будівництва є спеціалізований потік, тобто комплекс усіх матеріально-технічних та трудових ресурсів, необхідних для будівництва елементів дороги.

Комплексний потік – це сукупність лінійних потоків, що об'єднані в безперервному і ритмічному будівельному процесі.

 

Література.

1. ВСН 46-83. Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа. – М.: Транспорт, 1985 – 157 с.

2. Першин С.П. Железные дороги (Вводный курс). – М.: МИИТ, 1970.

 

 

Тема 2. Принципи технології будівництва
земляного полотна

 

1. Дії (види впливу) на земляне полотно.

2. Деформації ЗП.

3. Головні принципи технології будівництва земляного полотна.

 

1. Дії (види впливу) на земляне полотно.

ЗП – один із головних конструктивних елементів дороги. Воно повинно протягом строку служби дороги ефективно чинити опір різним впливам, не руйнуючись і не змінюючи своєї геометричної форми.

На ЗП впливають статичні та динамічні навантаження, його власна маса та сукупність природних факторів. Ці впливи утворюють у тілі ЗП напружено-деформований стан і змінні поля вологості й температури (W i t). (Під полем слід розуміти сукупність значень величин W i t у різних точках геометричного об'єму ЗП).

Найбільші напруження в ДК виникають по вертикалі і збігаються з віссю прикладеного навантаження. З глибиною вони швидко затухають, тоді як напруження від власної маси збільшуються. Найімовірніше виникнення деформацій у межах активної зони (рис. 2.1.), в якій напруження від зовнішнього навантаження перевищують напруження від власної маси і відіграють вирішальну роль в роботі ЗП. Глибина активної зони za визначається за умовою, щоб напруження від рухомого транспорту σ1 на її границі визначалися формулою:

, (2.1)

де (див. рис.2.1.); n=5…10; γ – щільність ґрунту. Для сучасних навантажень від автомобільного руху za=1,6…1,8.

За формулою Буссіне для пружного напівпростору (див. рис.2.1.), коли z=1,7 м, а навантаження на колесо становить P=2т, напруження на глибині za:

=0,03 кг/см2=0,003 МПа

І хоч насправді матеріал шарів, які утворюють ДК, за своїми властивостями не можна віднести до пружних тіл, малі значення напружень на глибині za досить вірогідні. Отже верхній шар ЗП відносно дії на нього механічного навантаження перебуває в складніших умовах, ніж шари, які розташовані нижче. Дія природних факторів характеризується типом водно-теплового режиму (ВТР) для місцевості, де розташоване ЗП. ВТР визначає характер тепло- і масообміну, що його спричинюють коливання кліматичних, гідрологічних та геологічних умов. Ці коливання якраз і визначають закономірності сезонних змін властивостей ґрунтів ЗП.

На ЗП діє декілька джерел зволоження. Це насамперед атмосферні опади 1 і капілярне зволоження 2, зволоження у вигляді пари 3, просочення води з боку кюветів (рис. 2.2.). Узбіччя і укоси насипів зволожуються переважно атмосферними опадами 1 та поверхневим стоком з оточуючої території 4. В зонах зволоження міцність ґрунту значно знижується, що може призводити до руйнування укосів та узбіч ЗП.

Міцність ґрунту залежить, головним чином, від його вологості W, щільності ρ, гранулометричного складу с:

R=f1(W,ρ,c) (2.2)

В свою чергу щільність також є функцією вологості та гранулометрії:

R=f2(W,c) (2.3)

Від цих самих параметрів залежить модуль пружності, особливо від вологості W. Модуль різко зменшується, коли вологість ґрунту зростає.

2. Деформації ЗП.

Дія названих факторів, можливі недоліки конструкції та технологічні похибки при будівництві часто призводять до руйнування ЗП. Досить поширені просідання насипу, які виникають внаслідок консолідації ґрунтів, з яких вона збудована (рис. 2.3,а).

Просідання виникають, якщо застосовують нестабільні або погано ущільнені ґрунти. Причиною може бути також різниця в фільтраційних показниках ґрунтів, а також наявність у масиві брил мерзлого ґрунту, льоду, снігу, що маємо при виконанні робіт взимку. Ліквідація таких руйнувань пов'язана з регулювання водовідводу та досипанням деформованого насипу дренуючим ґрунтом.

Осідання земляного полотна (рис. 2.3,б) виникають за недостатньої міцності та недопустимої деформативності ґрунтів основи, на якій відсипаний насип. Осідання може виникати також через деякий проміжок часу, коли деформації ґрунту наростають дуже повільно. Шляхи ліквідації пошкоджень аналогічні до попереднього випадку.

Випинання ґрунту в нижній частині насипу (рис. 2.3,в) відбувається внаслідок інтенсивного капілярного зволоження. В цьому випадку проїзна частина дороги втрачає рівність, спотворюються обриси укосів, узбіч, зменшується висота насипу та збільшується його ширина внизу. Щоб запобігти цьому руйнуванню, можна досипати дренуючий матеріал або влаштувати одно- чи двобічні контрбанкети.

Розповзання насипу (рис. 2.3,г) зустрічається, коли застосовуються водонестійкі ґрунти, шари ґрунту погано ущільнені, насип відсипаний у глибоку калюжу; ті самі порушення відбуваються при земляних роботах узимку. Найефективнішими засобами боротьби у цьому випадку є використання дренуючих матеріалів, влаштування контрбанкетів, надання укосам меншої крутизни.

Пучення (рис. 2.3,д) виникає внаслідок інтенсивного капілярного та паровидного зволоження. Це руйнування детально розглядається в курсі експлуатації автомобільних доріг, тому на них зупинятися не будемо.

Руйнування узбіч (рис. 2.3,е) спостерігається в тих випадках (особливо часто на сільських дорогах), коли по перезволожених узбіччях рухається транспорт. Основний засіб боротьби – укріплення узбіч.

Сповзання насипу по поверхні косогору (рис. 2.3,є) або на похилому мінеральному дні болота спостерігається в разі недостатнього зчеплення насипу з ґрунтовим масивом основи. Стримати або уповільнити сповзання можна, якщо збудувати з боку низового укосу підпірну стінку або відсипати контрбанкет.

Перелічені деформації – лише приклади, вони не охоплюють усіх можливих випадків руйнування земляного полотна, наприклад розвіювання насипів вітром у пустелях, провали насипів у карстові воронки, утворення термокарсту, коли під насипом розтає лінза льоду товщиною в кілька метрів в умовах вічної мерзлоти.

Крім того, варті уваги найрізноманітніші пошкодження укосів, місцеві осідання, розливи тощо.

Найбільш характерними пошкодженнями укосів є змиви (рис. 2.3,ж), які виникають під дією атмосферних опадів та періодичного промерзання і розмерзання. Такі явища відбуваються за недостатнього укріплення укосів, перезволоження ґрунтів, через порушення в роботі системи дорожнього водовідведення. При розмерзанні верхнього шару він може утримувати в своєму тілі значну кількість води. Його вологість може перевищувати межу текучості, і ґрунт не зможе утримуватися в такому стані на похилій площині укосу й потече вниз. (Рясна весняна злива може сприяти такому стану). Пошкодження, що виникли, потребують відновлення обрису поперечного профілю укріплення укосів, регулювання поверхневого стоку води. Як найпростіший захід – відсипати і спланувати який-небудь дренуючий матеріал.

Спливи укосів (рис. 2.3,з) пов'язані зі зміщенням верхніх шарів ґрунту товщиною 1…2 м із збереженням загальної стійкості укосу. Такі деформації характерні для високих насипів та глибоких виїмок (Дуже поширені, наприклад, на Південнобережному шосе в Криму, автомобільній дорозі Полтава-Кишинів та ін.). Причиною їх виникнення є порушення принципу пошарової відсипки насипу та необхідного ущільнення, а також інколи пов'язані з циклічним промерзанням та розмерзанням ґрунтового масиву. В цьому випадку треба зменшувати крутість укосів, можна влаштувати термоізоляцію.

Сповзання укосів (рис. 2.3,и) під дією сили тяжіння через порушення загальної стійкості укосу спостерігається тоді, коли на поверхню укосу виходять ґрунтові води у верхній його частині (характерно для глибоких виїмок, наприклад на дорозі Полтава-Кишинів), при вивітрюванні порід, що утворюють укіс. У таких випадках треба зменшити крутість укосу, будувати підпірні стіни, регулювати систему поверхневого водовідводу, посилювати укоси захисними покриттями.

Зустрічаються на дорогах також пошкодження бічних канав (кюветів) у вигляді розмиву та замулювання (рис. 2.3,і,ї). Розмиви виникають тоді, коли швидкість течії води перевищує допустиму для даного типу ґрунту чи конструкції укріплення. Знизити швидкість можна за рахунок штучної шорсткості поверхні дна та укосів кювету, влаштування перепадів та водобійних колодязів.

Замулювання відбувається в умовах, коли живий переріз поступово заповнюється ґрунтовими частинками, що змиваються водою з укосів та поверхні дорожнього покриття, куди вони заносяться колесами транспорту. Але головна причина в розмивах все-таки недопустиме збільшення швидкості течії на одних ділянках кювету і зменшення на інших. Відповідно повинні підбиратися і методи боротьби з такими явищами.

Як запобігти руйнуванням та пошкодженням ЗП? Окрім того, що його необхідно правильно проектувати, з не меншою відповідальністю треба ставитися до його будівництва згідно з принципами, які висунуті наукою та обґрунтовані багаторічною практикою.

3. Головні принципи технології будівництва земляного полотна.

3.1. Для будівництва треба використовувати водостійкі ґрунти. З цією метою найчастіше застосовуються дрібнозернисті ґрунти, розмір частинок яких рідко досягає 2 мм. Крупніші частинки можуть зустрічатися переважно в гірських районах.

Фізико-механічні властивості ґрунтів значною мірою залежать від кількості та властивостей глинистих частинок. Навіть їх невелика присутність істотно впливає на гідрофільність, міцність, водопроникність та набрякання ґрунтів.

Яскравими представниками глинистих мінералів є гідрослюди, каолініт та монтморилоніт. Найпоширенішими можна вважати гідрослюди. Потім іде монтморилоніт, а за ним каолініт.

Так звані вторинні глинисті мінерали – продукт хімічної зміни первинних.

Каолініт – стійкий мінерал, має малу здатність до набрякання.

Монтморилоніт складається з дуже дрібних частинок, пластичний, за зволоження збільшує свій об'єм у 10…20 разів.

Гідрослюди за своїми властивостями займають проміжне місце.

Для зведення ЗП використовують пухкі та зв'язні уламкові гірські породи. Що визначає кількісну різницю між ними?

Зв'язності ґрунтам надають глинисті частинки. Залежно від їх кількості ґрунти поділяються на:

- зв'язні (глинистих часток більше 12%);

- малозв'язні (3-12%);

- незв'язні (пухкі) (менше 3%).

Такий поділ досить зручний, хоча й умовний. Різкі зміни властивостей ґрунтів на цих границях не існують.

До водостійких ґрунтів відносять щебенисті, галькові, гравійні, жорствяні, піски гравіюваті та крупні, дрібні та середньої крупності. Такі ґрунти можна використовувати для зведення ЗП в будь-яких умовах.

Глинисті ґрунти (супіски, суглинки, глини) придатні для ЗП за обмеженого зволоження.

Деякі ґрунти мають високу природну вологість. З надмірного зволоження вони дуже розмокають й під дією навантаження втрачають стійкість. До таких ґрунтів можна віднести:

- мули та мулисті ґрунти – в природному стані мають вологість, яка перевищує межу текучості;

- торфи, заторфовані ґрунти, сапропелі – в природному стані мають значну вологість, дуже деформативні для зведення насипів практично не використовуються;

- загіпсовані ґрунти (вміст гіпсу перевищує 5%) – застосовуються за обмеженого зволоження (гіпс легко розчиняється у воді);

- особливі ґрунти: леси; аргіліти та алевроліти; глинисті мергелі та мергелисті глини; трепели; опоки (це кремнієві гірські породи, що вміщують аморфний кремнезем та домішки оксидів заліза, натрію, магнію); крейда. Особливі ґрунти розбухають за зволоження, мають низьку морозостійкість.

До слабких відносять зв'язні ґрунти, що мають міцність на зсув в умовах природного залягання менше ніж 0,075 МПа (при випробуванні за допомогою приладу обертального зрізу) чи деформацію більше ніж 500 мм/м при тиску 0,25 МПа.

До дренуючих відносять ґрунти, що мають за максимальної щільності і стандартного ущільнення коефіцієнт фільтрації не менший за 0,5 м/добу.

Стійкість полотна також порушується, якщо ґрунти відсипати безсистемно, не зважаючи на їх фізико-механічні властивості.

3.2. Ґрунти в насипі відсипають шарами так, щоб забезпечувався сприятливий водно-тепловий режим (ВТР). Шари ґрунту укладають горизонтально. Товщина шарів призначається такою, щоб за даних технологічних можливостей можна було досягти стандартної щільності. Особливо шкідливим є попадання в тіло насипу брил та грудок, які за розміром перевищують 20 см; вони перешкоджають нормальному ущільненню, а якщо це мерзлий ґрунт, лід тощо, то при розтаванні може різко зрости вологість у тілі насипу.

Різні за властивостями ґрунти необхідно відсипати, враховуючи положення рівня ґрунтових вод (РГВ). Якщо РГВ знаходиться близько від земної поверхні, тоді в нижню частину відсипають дренуючий ґрунт, для якого характерна мала висота капілярного підняття. Поверхню шару роблять горизонтальною (див. рис. 2.4,а). Якщо ґрунтові води залягають глибоко, добре дренуючі ґрунти треба відсипати поверх зв'язних. Поверхню нижнього шару треба робити похилою в бік укосів (2…4%), що сприяє відведенню води від

 
 

дощів (рис. 2.4,б).

3.3. Ґрунт ЗП треба ретельно ущільнювати. Особливу увагу слід приділяти ущільненню ґрунтів у межах активної зони za. Щільність ґрунту розраховується залежно від складу та інтенсивності руху, міцності ДО, типу ВТР, який характеризується показником Wp – розрахунковою вологістю ґрунту полотна (найнесприятливіша вологість, що спостерігається за N років). Для доріг І категорії такий інтервал часу становить 100 років, для II-V категорії – 50 років.

Споруджувати ЗП рекомендується завчасно, тобто за 6…10 міс. До влаштування ДО, щоб дати можливість насипу осісти під дією власної ваги та природних факторів, тобто щоб відбулась консолідація. Консолідаційні процеси з часом затухають. Час затухання залежить від початкової щільності ґрунту, його типу, вологості та ін.

 

Література

1. Сиденко В.М., Батраков О.Т., Леушин А.И. Технология строительства автомобильных дорог. Ч.І. – К.: Вища школа, 1970. – 236 с.

2. Хархута Н.Я., Васильев Ю.М. Прочность, устойчивость и уплотнение ґрунтов земляного полотна автомобильных дорог. – М.: Транспорт, 1975. – 285 с.

 

 

Тема 3. Ущільнення ґрунтів

 

1. Механізм (природа) ущільнення.

2. Стандартна щільність та оптимальна вологість.

3. Просушування та дозволоження ґрунтів.

4. Методи ущільнення ґрунтів.

 

Ущільнення – це найдешевший та найдійовіший спосіб підвищити несучу здатність ґрунтів. Відомий він з давніх-давен, його знали ще римляни. Так, римські дороги мали спеціальні прошарки з глини, що захищали дорожній одяг від шкідливої дії вологи. Ці прошарки ретельно ущільнювалися трамбуванням.

До початку ХХ ст. дороги ущільнювалися головним чином кінськими копитами та колесами возів. Спеціальні засоби для ущільнення були примітивними й звичайно являли собою кам'яні або дерев'яні причіпні котки масою до 5 т.

1. Механізм (природа) ущільнення.

Ґрунти являють собою багатофазові системи, міцність яких залежить від дисперсності мінеральної частини, тобто вмісту різних фракцій гірських порід у даному об'ємі, щільності та вологості.

По-різному ущільнюються зв'язні і незв'язні ґрунти (поділ ґрунтів на зв'язні і незв'язні розглянуто в темі №2). Мінеральні частки й агрегати в зв'язних ґрунтах розділяються між собою водяними плівками. В тонких плівках вода перебуває під особливою дією міжмолекулярних сил, що визначає їх надзвичайні властивості. Ці плівки мають підвищену в'язкість, можуть чинити опір зсуву.

Коли ґрунт перебуває під дією зростаючого навантаження, спочатку відбувається взаємне зміщення агрегатів часток і вже потім почнуть зміщуватися частки всередині агрегатів, бо зчеплення всередині агрегатів частіше перевищує зчеплення між агрегатами. Зближаючись, частки та агрегати спочатку дотикаються один до одного водно-колоїдними плівками, які в місцях контактів починають сприймати місцевий тиск. Унаслідок цього товщина плівок на контактах зменшується, тобто плівкова волога витискується з напруженіших місць в менш напружені (їх міцність при цьому зростає). Напрям руху води визначається гравітаційними силами, характером напруженого стану та структурними особливостями об'єму ґрунту. Вільна волога, проходячи через пори та тонкі капіляри, зустрічає значний опір, тому вона переміщується досить повільно.

Коли зусилля, які виникають у зонах контактів між частками і агрегатами, перевищують граничний опір плівок зсуву, тоді ґрунт руйнується. В товщих водяних плівках сили міжмолекулярної взаємодії слабкіші, тому такі плівки чинять менший опір. Тому граничний опір зсуву, модуль пружності та деформації зменшуються зі збільшенням вологості.

Таким чином, за тривалої дії навантаження збільшиться кількість точок контактів між мінеральними частинками, а навантаження на кожний окремий контакт зменшиться. Зі збільшенням щільності зростає опір ґрунту зсуву, модуль пружності та деформації. Тому зрозуміло, чому ущільнення сприяє збільшенню міцності ґрунту.

Раніше вже йшлося про те, що водяним плівкам притаманні в'язкі властивості. Тому вода із зон контактів витискується повільно протягом деякого часу. Час дії ущільнюючих засобів дуже малий і коливається в межах 0,05-0,07 секунди за одну дію. Ось чому і виникає необхідність в декількох прикладеннях навантаження.

2. Стандартна щільність та оптимальна вологість.

Метод стандартного ущільнення був запропонований Проктором. Його суть полягає в тому, що ґрунт за різної вологості ущільнюється ударами гирі в спеціальному приладі, розміри якого та режим ущільнення стандартизовані. Випробування проводяться за допомогою приладу СоюздорНДІ пошаровим трамбуванням ґрунту ударами гирі масою 2,5 кг, яка падає з висоти 30 см. Загальна кількість ударів прийнята 120.

Максимальна щільність, яка виникає внаслідок такого ущільнення, може бути названа максимальною стандартною щільністюmax), а та щільність, яку необхідно забезпечувати в споруджуваних насипах для забезпечення їх стійкості протягом строку служби – потрібною щільністюп).

Методом стандартного ущільнення разом з максимальною щільністю визначається також значення оптимальної вологості Wо, за якої щільність ρmax досягається з меншою затратою механічної енергії. (рис. 3.1).

Цей метод має суттєві недоліки. Він малопридатний для незв'язних ґрунтів, оцінює ґрунти насипу тільки з точки зору щільності. Здатність ґрунтів чинити опір дії факторів клімату та навантаження від рухомого транспорту не оцінюється. Як відзначалось, максимальна щільність ρmax досягається при Wо. Очевидно, ρmax відповідає точці екстремуму кривої стандартного ущільнення за координатою вологості. Оптимальну вологість досить наближено можна визначити через межу текучості за такою залежністю:

Wo=kWL, (3.1)

де k=0,70…0,75 для супісків, 0,55…0,60 для суглинків і 0,45…0,50 для глин. Отже, k залежить від гранулометричного складу ґрунту.

Таким чином, наведені в літературі границі оптимальної вологості також є наближеними (орієнтовними) – для піску Wо=8…13%, для глин 20…30%.

Визначити щільність можна за формулою:

, (3.2)

де Δ – питома вага мінеральної частини ґрунту, г/см3; Vn – об'єм повітря в долях одиниці, яке утримується в ґрунті при ρmax.

Ущільнення ґрунту до ρmax потребує значних затрат енергії машин, які виконують цю роботу. Тому насипи ущільнюють до потрібної щільності ρп, яка за величиною дещо менша від ρmax. Невелике зниження стандартної щільності не призводить до відчутного зменшення водостійкості та міцності ґрунту, що підтверджується практикою.

ρпу ρmax, (3.3.)

де ку – максимальне потрібне значення коефіцієнта ущільнення, який приймається залежно від категорії дороги, висоти насипу та дорожньо-кліматичної зони, в межах якої будується дорога. Коефіцієнт ущільнення ґрунту – це відношення щільності скелету ґрунту в конструкції до максимальної щільності того самого ґрунту при стандартному ущільненні за ГОСТ 22733-77.

Принципово можливим в реальних умовах є переущільнення ґрунтів. При цьому щільність, дещо більша за ρmax, досягається за вологості, яка менша від W0. Можна досягти значення ку=1,02…1,05. Та на жаль, у виробничих умовах дуже важко зберігати тривалий час зменшену вологість ґрунту. Навіть незначне збільшення її зводить нанівець ефект переущільнення. Окрім того, при ущільненні виникає необхідність в інтенсифікації процесу ущільнення – збільшувати масу ущільнювачів, зменшувати товщину, збільшувати кількість проходів і т.ін.

3. Просушування та дозволоження ґрунтів.

Ґрунт у природному заляганні часто має вологість, яка відрізняється від оптимальної. Практично можливі два випадки:

Wо>Wпр (3.4,а)

Wо<Wпр (3.4,б)

де Wпр – природна вологість.

У першому випадку ґрунт потрібно сушити, в другому – зволожувати. При необхідності підсушування виникає задача визначення тривалості часу, а при зволоженні – необхідної кількості води.

Розв'язуючи першу задачу, слід мати на увазі, що в період транспортування ґрунту до місця укладання та під час його розрівнювання деяка частина вологості випаровується. Швидкість просихання ґрунтових шарів залежить від вихідної вологості ґрунту (рис. 3.2). На ділянці від межі текучості WL до максимальної молекулярної вологомісткості Wммв швидкість просихання значна, тому що міграція вологи до поверхні випаровування відбувається в основному в рідкій фазі. Надалі швидкість відчутно падає. В цей час просихання здійснюється переважно у вигляді дифузії пару. Коли вологість ґрунту наближається до межі максимальної молекулярної вологомісткості (Wммв) швидкість просихання незначна.

 

 
 

Реально в процесі спорудження земляного полотна вологість шару ґрунту коливається в межах (0,4…0,9)WL.

Розглянемо можливі ситуації розвитку процесу просихання ґрунтів.

Якщо швидкість вітру Vв=0, а температура повітря tп≠const, тоді закономірність просихання можна описати рівнянням

W=Wпоч-a1T, (3.5)

де W – вологість ґрунту в момент часу Т; а1 – коефіцієнт, який визначається залежно від типу ґрунту і температури повітря.

В іншому випадку, коли tп=const, а Vв≠const, тоді

W=Wпоч-a2T, (3.6)

де а2 – коефіцієнт, який визначається залежно від типу ґрунту і швидкості вітру.

У загальному випадку (tп≠const, а Vв≠const) рівняння просихання має вигляд:

W=Wпоч-(а1+a2)T, (3.7)

На рис. 3.3 показані характерні графіки для визначення коефіцієнтів а1 і a2. Такі графіки побудовані для різних дорожньо-кліматичних зон.

Необхідно встановити такий момент, коли б середня вологість ґрунту становила б Wо.

Час просушування

(3.8)

Перемішування ґрунту скорочує час просихання в 2-3 рази.

Обчислюючи додаткове зволоження, необхідно врахувати втрату вологи на випаровування за період між процесами додаткового зволоження та ущільнення tу за умови, щоб у момент ущільнення вологість ґрунту дорівнювала оптимальній. З урахуванням цього ґрунт повинен бути дозволожений до потрібної вологості Wп, тобто

Wп=Wо+(a1+a1)tу, (3.9)

Кількість води для зволоження

 

 
 

, (3.10)

де Рг – маса сухого ґрунту.

Дозволоження можна здійснювати в резерві, попередньо розпушуючи ґрунт на глибину 5…10 см, або ж під час укладання ґрунту в насип. Для зволоження використовуються поливальні машини, продуктивність яких визначають за формулою:

, (3.11)

де Тз – тривалість зміни, год; q – місткість цистерни, т; кв – коефіцієнт використання зміни в часі, кв=0,85-0,90; ℓ - відстань транспортування води, км; V1 i V2 – відповідно швидкості руху при завантаженому та порожньому ході, км/год; tн – час набирання води (0,15…0,25 год); Пн – продуктивність насосу цистерни при розливі води, т/год.

4. Методи ущільнення ґрунтів.

У дорожньому будівництві застосовують три основних методи: укочування, трамбування та віброущільнення.

 
 

Найпоширенішим є укочування. Для цього застосовуються найрізноманітніші котки: вальцеві, кулачкові, гратчасті та на пневматичних шинах, які найбільше поширені (табл. 3.1). Вони особливо ефективні за ущільнення зв'язних ґрунтів та певною мірою для решти видів ґрунтів (рис. 3.4).

Таблиця 3.1.

Характеристика пневмокотків

    Кулачкові котки можуть застосовуватися для ущільнення грудкуватих ґрунтів.… При ущільненні важливо створити міцну структуру ґрунту. Якщо напруження за укочування перевищує межу міцності ґрунту,…

Ущільнювати ґрунт необхідно також у виїмках.

Широко застосовується ущільнення ґрунтів трамбуючими плитами на екскаваторах. Екскаватор рухається вздовж осьової лінії насипу і на кожній зупинці… Після трамбування верхній шар має недостатню щільність, його додатково… Продуктивність трамбуючої плити, м3/зміну:

Будівництво дерев'яних мостів малих прольотів

Використовуваний для будівлі ліс повинен задовольняти вимогам по довжині і розмірам поперечного переріза елементів, по якості деревини й ін. Будівництво опор.Способи будівництва опор вибирають насамперед з урахуванням… На коротиші краном установлюють заздалегідь заготовлені рами, що підвозять до опори тракторами на повзункових…

– Конец работы –

Используемые теги: Тема, Основні, положення, технології, будівництва0.084

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Тема 1. Основні положення технології будівництва

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

На тему: Газифікація с. Комиші Сумської області природним газом двохступеневою системою поліетиленовими газопроводами з розробкою газифікації житлового будинку та технології будівництва поліетиленовими газопроводами з висвітленням технології зварювання по
Пояснювальна записка до дипломного проекту На тему Газифікація с Комиші Сумської області природним газом двохступеневою системою поліетиленовими газопроводами з розробкою газифікації...

Тема 1: Вступ до дисципліни Проектування цифрової обробки сигналів та зображень. Основні поняття та визначення 1. Області застосування та основні задачі цифрової обробки сигналів
Тема Вступ до дисципліни Проектування цифрової обробки сигналів та зображень Основні поняття та...

Тема 2. Виробництво і його основні чинники
План... Сутність і структура суспільного виробництва Матеріальне і нематеріальне... Сутність і структура суспільного виробництва...

ТЕМА 1 Основні поняття мови Паскаль
ТЕМА Основні поняття мови Паскаль... Алфавіт мови... Ідентифікатори та правила їх утворення...

Основи роботи з електронними таблицями Excel Знайомство з Excel. Основні положення
ДЕРЖАВНИЙ ВИЩИЙ НАВЧАЛЬНИЙ ЗАКЛАД... УКРАЇНСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ХІМІКО ТЕХНОЛОГІЧНИЙ... УНІВЕРСИТЕТ МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ...

Теоретический раздел → Курс лекций → Раздел 1. Информация и информатика. → Тема 1. Понятие информации → Тема 1. Лекция
Сигналы и данные Данные и методы Понятие об информации Кодирование данных двоичным кодом Единицы представления данных Понятия о... Теоретический раздел Курс лекций Раздел...

По произведениям Александра Блока «Моя тема - тема о России»
Тема России является центральной в творчестве поэта. Особенно мощно она начинает звучать в его лирике во время переломных событий начала века.… Обращаясь к этому миру, Блок утверждает: “не может сердце жить покоем, недаром… Доспех тяжел, как перед боем. Теперь твой час настал.

Курс Мова українських видань вивчається в таких формах: 1. Лекції – виклад матеріалу викладачем в аудиторії з метою розкрити основні положення навчальної програми. Заголовний комплекс сучасного періодичного видання
ВСТУП... Зміст посібника відповідає навчальній програмі з модуля Мова українських... Необхідність такого видання для фахівців видавничо поліграфічної галузі незаперечна адже саме від них залежить...

Лекція 1. Тема: Введення в інформаційні системи 1. Основні поняття і визначення
План... Основні поняття і визначення... Розвиток інформаційних систем Роль інформаційних систем в управлінні організаціями...

0.034
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • По категориям
  • По работам