5.8. Особенности строительства насыпных сооружений в зимнее время

Для возведения насыпей в зимнее время без ограничения могут применяться предварительно разрыхленные скальные грунты, щебень, гравий, крупный и средней крупности песок. Глинистые грунты допускаются для отсыпки, если их влажность не превышает влажности на границе раскатывания.

До наступления устойчивых отрицательных температур проводят комплекс подготовительных мероприятий. При этом выполняются геодезическая разбивка осей основных сооружений, контуров карьера; расчистка от древесно-кустарниковой растительности площадей под сооружения и карьеров; устройство нагорно-ловчих каналов, открытой дренажной сети для осушения верхнего слоя грунта карьеров и основания плотины и защиты его от поверхностного стока; замена слабых грунтов основания плотины, если это предусмотрено проектом; строительство подъездных и землевозных дорог; защита грунтов карьера и основания сооружения от промерзания.

Мероприятия по предохранению грунтов основания и карьера от промерзания аналогичны рассмотренным ранее.

Объем земляных работ, выполняемых зимой, больше, чем выполняемых летом, на величину объема V₁ мерзлого грунта, удаляемого с поверхности карьера, и на величину V₂ объема мерзлого грунта, удаляемого с насыпи в связи с задержками и перерывами в работе:

V_зим = V_лет + V₁ + V₂ = V_лет + К₁V_лет + К₂V_лет = V_лет (1 + К₁ + К₂);

Величина коэффициента К₂ составляет 0,05–0,17 при температуре воздуха –4…–20 ^оС соответственно при односменной работе; 0,01–0,08 при той же температуре и непрерывной работе без длительных перерывов.

Существенно уменьшить объемы земляных работ можно за счет мероприятий по уменьшению глубины промерзания, а также в период непосредственного выполнения работ. Для этого необходимо организовывать и обеспечивать непрерывную разработку и укладку грунта с такой интенсивностью, чтобы он не успевал охлаждаться и промерзать. Переход на круглосуточную работу позволяет уменьшить объемы дополнительных работ более чем в 2 раза по сравнению с односменной работой, о чем можно судить по величине коэффициента К₂.

Удовлетворительное качество укладки может быть достигнуто только при условии концентрации, непрерывности работ и сосредоточении отсыпки в одном месте на минимально возможных площадках. Рабочие операции по укладке грунта следует по возможности выполнять одновременно. Наибольшая площадь карты, в пределах которой отсыпаемый грунт не начнет смерзаться к началу отсыпки следующего слоя:

где П – интенсивность укладки грунта, м³/ч;

Т – время до начала смерзания грунта в зависимости от температуры воздуха (например, при t = –5 ^оС Т = 1,5 ч; при t = –10 ^оС Т = 1,0 ч; при t = –20 ^оС Т = 0,7 ч; при t = –30 ^оС Т = 0,35 ч); при сильном ветре (более 3–4 баллов) время уменьшается в 2 раза;

К₃ = 0,8 – коэффициент, учитывающий случайные задержки.

На практике опробована и применяется укладка грунта ярусами высотой до 4–6 м с делением каждого яруса на отдельные призмы (рис. 5.14).

Отсыпка призм обычно ведется продольным способом, при этом грунт укладывается наклонными слоями с коэффициентом заложения 7–9. Такой способ обеспечивает благоприятные условия для перекрытия отсыпаемых слоев с минимальными потерями тепла. Разбивка на призмы в поперечном по отношению к оси направлении не допускается, так как возможно образование сосредоточенных очагов фильтрации поперек тела плотины. Во избежание ухудшения устойчивости низового откоса призмы следует отсыпать, начиная со стороны нижнего бьефа.

Верхняя горизонтальная поверхность каждой призмы перед отсыпкой вышележащего яруса должна быть очищена от снега, наледи и обработана раствором поваренной соли. Раствор температурой не ниже 30 ^оС из расчета 1–2 л/м² и концентрацией 0,25–0,30 кг/л обеспечивает отогрев и оттаивание грунта на площади контакта с отсыпаемым слоем. Боковые поверхности при отсыпке примыкающих призм также очищают от снега и наледи и обрабатывают раствором соли.

Рис. 5.14. Деление сооружения на ярусы и призмы укладки грунта

при возведении насыпного сооружения в зимнее время:

а – разбивка на ярусы и призмы укладки грунта в насыпь;

б – укладка грунта наклонными слоями; 1 – верхний бьеф;

2 – призмы укладки; 3 – наклонная площадка; 4 – выгрузка грунта

скрепером; 5 – путь движения скреперов в карьер

Попадание снега и льда в тело плотины не допускается. Отсыпанный и замерзший до уплотнения грунт должен быть убран за пределы плотины. Доставку грунта из карьера организуют автосамосвалами с обогревом кузова или с брезентовыми покрывалами. Доставляемый из карьера грунт во избежание больших потерь тепла следует отсыпать кучно, укрывая по возможности пленкой. Для уменьшения намерзания грунта дно кузова следует посыпать сухими опилками или шлаком, а также смазывать концентрированным раствором NaCl и CaCl₂. Объем накапливаемого на карте грунта должен быть не менее 100–150 м³; после чего пленку убирают и бульдозером разравнивают грунт слоем максимально возможной толщины. Влажность грунта должна быть на 2–4 % ниже оптимальной.

Нельзя оставлять транспортные средства на время перерывов полностью или частично не разгруженными.

При строительстве дорог на болотах возможна укладка грунта на промерзшее торфяное основание. Однако при этом надо учитывать, что грунт под насыпью оттаивает неравномерно по ширине насыпи и в течение длительного периода (при глубине промерзания 30–50 см примерно до июня). Неравномерность оттаивания, а следовательно, и неравномерность осадки торфа, наличие мерзлых комьев грунта и снега вызывают при оттаивании заметное разуплотнение насыпи. В связи с этим такие дороги нельзя эксплуатировать в течение первого года. Они требуют, как правило, дополнительных работ в летний период по профилированию и уплотнению. В течение первого года происходит стабилизация осадки и уплотнение под действием собственной силы тяжести и проходящих механизмов. При устройстве в зимних условиях земляного полотна на болотах можно уменьшить требования к уплотнению грунта, ограничившись тщательным разравниванием и уплотнением его гусеницами тракторов.