5.4.1. Общие сведения о карьерах и резервах

При строительстве профильных насыпей (грунтовых плотин, дамб, земляного полотна дорог) наиболее рационально использовать грунт из профильных выемок – котлованов под сооружения, каналов.

Таблица 5.1. Ведомость баланса грунтовых масс

При отсутствии профильных выемок, а также если грунт из выемок не пригоден для использования в насыпи, необходимое количество грунта берут из карьера (резерва).

Карьер – сосредоточенная непрофильная выемка, предназначенная для добычи горных пород (грунтов) открытым способом и использо-вания их при строительстве насыпных сооружений.

Резерв – линейно-протяженная выемка вдоль протяженной насыпи (дамба, дорога), в которой берут грунт для использования в насыпи.

Объем грунта, который следует взять в карьере,

W_к = W_н – W_п,

где W_н – профильный объем насыпи, м³;

W_п – объем грунта из профильных выемок, м³.

Объем с учетом уплотнения грунта в насыпи

где γ_н, γ_е – плотность грунта, соответственно проектная в насыпи и в естественном сложении;

k_п – коэффициент, учитывающий потери грунта в процессе транспортировки из карьера в насыпь.

Площадь карьера в среднем сечении по его глубине

где Н_к – средняя толщина слоя пригодного грунта в карьере.

Карьер должен располагаться по возможности ближе к месту укладки, с тем расчетом, чтобы груженый ход транспортных средств происходил преимущественно под уклон. Для плотин с небольшой длиной по гребню карьеры обычно размещают на коренных берегах, а при большой длине – в пойме вдоль тела насыпи, при этом сокращается дальность возки. В последнем случае следует иметь в виду, что нельзя выбирать грунт до слоев с большими коэффициентами фильтрации при размещении карьера в верхнем бьефе. Важно также располагать карьер не ближе 50 м от подошвы верхового откоса плотины. Это необходимо для обеспечения статической устойчивости насыпи.

Карьер в нижнем бьефе следует располагать от уреза воды не ближе чем (8…10)Н (Н – разность отметок уровня воды в верхнем бьефе и подошвы карьера). После выбора места расположения карьера, учитывая площадь по среднему сечению, определяют размеры карьера на поверхности земли.

Размеры резервов определяют аналогично, оперируя удельными объемами на 1 м насыпи. Для разработки грунта в карьерах и резервах используют преимущественно скреперы и одноковшовые экскаваторы с оборудованием прямая лопата, не исключаются драглайн и обратная лопата, особенно с гидроприводом.

Отсыпка дорожных насыпей возможна следующими способами:

1) из привозного грунта автомобилями – стоимость при этом в 4–8 раз больше, чем бульдозерами из резервов;

2) из притрассового резерва бульдозерами или грейдерами насыпи отсыпаются в два слоя. Высокие дамбы (~ 2,5 м) – бульдозерами в два яруса по четыре слоя каждый. Рекомендуется траншейный способ разработки.

Возможна отсыпка с одновременным разравниванием, при этом грунт частично уплотняется гусеницами бульдозера.

При использовании автогрейдеров разработку резерва следует на-чинать от его внутренней бровки. Необходимо обращать особое вни-мание на первое зарезание-пробивку. Борозда, проведенная первым хо-дом, определяет направление последующих проходов и дает возмож-ность выдерживать правильные размеры резерва. Разбивка первого хо-да сводится к установке кольев на расстоянии от оси

и между ними 25–30 м. Работа ведется тремя захватками по 200–300 м;

3) из притрассового резерва скреперами. Движение скрепера вы-полнять «змейкой» (см. далее рис. 5.10). Толщину стружки рекоменду-ется постепенно уменьшать, целесообразна также шахматно-гребенча-тая схема (см. далее рис. 5.11). Отсыпка выполняется от бровки к сере-дине насыпи;

4) грунтом из каналов при их устройстве на минеральных грунтах;

5) вдоль каналов и из резервов экскаваторами на торфяных грунтах:

а) слой торфа при разработке канала укладывается налево (на об-ратную от дороги сторону), подстилающий грунт – частично в насыпь для первого слоя насыпи, частично – в кавальер для второго слоя.

Если объема минерального грунта из канала недостаточно, его можно взять из притрассового резерва на противоположной стороне насыпи. Рекомендуется оставлять перемычки в резерве. После устрой-ства насыпи резерв засыпается торфом с устройством кювета.

Практически исключается операция по уплотнению грунта: грунт находится в насыщенном водой состоянии, а при обезвоживании (вы-сыхании) самоуплотняется. В контактном слое между торфом и пес-ком содержится большое количество окислов и при обезвоживании об-разуются прочные цементационные связи. Поэтому такой грунт имеет большую прочность, чем такой же по механическому составу грунт из карьера.

Так как после отсыпки дороги резерв засыпается, то взятый из него объем минерального грунта частично или полностью компенсируется объемом торфа из канала с дополнительным перемещением бульдозе-ром во временный кавальер или срезкой с прилегающей территории. При большой глубине торфа возможна доставка недостающего грунта автотранспортом из карьера;

б) в качестве варианта может быть рекомендовано следующее: первый экскаватор снимает слой торфа и укладывает его в основание насыпи, второй – частично на слой торфа, частично – в кавальер;

в) экскаватор разрабатывает грунт (торф) в канале или резерве и укладывает его во временный кавальер (зимой) для просыхания одно-временно из привозного минерального грунта устраивается часть се-чения дамбы (первая очередь) – послойно с уплотнением пневмокат-ками – высотой 1,5 м.

В летний период экскаватором, движущимся по отсыпанной части дамбы, торф из временного кавальера перемещается в ядро слоями 25–40 см с уплотнением шестью – десятью проходами трактора по одному следу (вторая очередь) (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Конструкция дамбы и технологическая схема ее устройства:

1 – притрассовый резерв торфяного грунта; 2 – позиция экскаватора при разработке

грунта в резерве; 3 – отвал торфяного грунта; 4 – ядро из торфа (вторая очередь

строительства); 5 – пригрузка минеральным грунтом (третья очередь строительства);

6 – основная ось сооружения; 7 – ось первой очереди строительства сооружения;

8 – позиция экскаватора при укладке торфа в ядро; 9 – первая очередь строительства

дамбы; 10 – линия возможной осадки основания

Во избежание разуплотнения торфа предусматривается пригрузка торфяного ядра привозным минеральным грунтом слоем 0,7 м по вер-ху и 0,5 м по откосу (третья очередь).

Рис. 5.5. Схема посадки насыпи на минеральное основание:

1 – минеральное основание; 2 – заряд взрывчатого вещества;

3 – разжиженный взрывом торф; 4 – призма обрушения;

5 – граница оползания призмы обрушения

Через 3–4 месяца после завершения осадки основания и усадки тела дамбы выполняется профилирование и крепление откосов;

6) при устройстве дорожной насыпи на болотах и необходимости большого объема выторфовки есть производственный опыт использования взрывного способа. В таком случае на переднем фронте насыпи создается резерв отсыпкой привозного грунта (рис. 5.5).

При взрыве заряда взрывчатого вещества торфяная залежь прихо-дит в разжиженное состояние и вследствие уменьшения угла внутрен-него трения грунта резерва и собственной силы тяжести происходит его посадка на минеральное дно.