Чернение откосов растительным грунтом
Травосмесь для укрепления откосов и склонов
Открытые склоны, косогоры, берега рек, каналов, отработанные карьеры и рукотворные горы — терриконы необходимо укреплять для исключения их обрушения или появления оползней.
Такие места, помимо опасности обрушения являются источниками загрязнения атмосферы пылью, которая, в случаях, если она идёт от мест разработки рудных и нерудных ископаемых может нести массу вредных элементов, в том числе и соединений тяжёлых металлов, что ухудшает экологическую обстановку в целом.
Существуют многие способы укрепления откосов и косогоров. Тут и постройка подпорных стенок и укладка георешёток, упрочнение поверхности тяжёлыми катками, но все эти способы, при их несомненной эффективности дороги, трудозатратны.
Применение растений для укрепления откосов
Наиболее простым способом укрепления таких мест является применение травяного покрытия для фиксации поверхностного слоя обнажения.
Требования к травам для укрепления откосов, склонов, косогоров
Травы должны иметь крепкую корневую систему, которая должна не только глубоко проникать в почву, но и иметь разветвлённую приповерхностную сеть с многочисленными корешками, образующими плотный дёрн. Трава должна быть многолетней и очень устойчивой к разнообразным факторам как климатического, так и техногенного происхождение.
Она должна стойко выдерживать как зимние морозы, так и летнюю засуху, которая усугубляется тем, что атмосферные осадки с крутых склонов быстро скатываются к подножью и количество влаги, впитавшейся в грунт может быть небольшим.
Травосмеси для засевания откосов
Ведущие агрофирмы мира готовы предоставить потребителям травосмеси практически для любой имеющейся области применения. Не составляет исключения и область для засева трав таких проблемных участков, как обочины дорого, склоны, откосы.
Рассмотрим для начала продукцию агрофирмы «Русские травы». Все семена этой агрофирмы имеют высокое, профессиональное качество, что подтверждается сертификатом России ГОСТ Р 52325-2005.
Семена районированы для всех регионов России, которые обладают уникальными особенностями, отличиями от регионов других стран мира. Ни одна другая страна не имеет такого набора различных климатических особенностей как Россия. У нас нет только влажных тропиков, все остальные климатические зоны представлены в полном объёме.
Травосмесь Откос — экстра
Обладает мощной сетью из корней, которые не только густо ветвятся в приповерхностном слое, но и уходит в глубину, что обладает хорошим укрепляющим действием на грунт.Прекрасно растёт на обочинах автомагистралей, с их непростыми экологическими условиями. Травы, входящие в этот состав можно использовать даже в качестве партерного газона, так как обладают высокой декоративностью.На сотку надо высевать от 4 до 5 килограмм семян.
Рекомендуется скашивать посевы на высоту 6-7 сантиметров.
Травосмесь Откос Экстра обладает высокой стойкостью к зимним условиям, остальные показатели — на среднем уровне.
На треть (до 35%) состоит из овсяницы красной. Райграсы пастбищный и однолетний вместе составляют до 25%. Овсяница тростниковая и Ежа сборная составляют по 20% смеси.
Травосмесь Придорожная
Специально разработана для использования на обочинах магистралей, вследствие чего ей не вредят ни загазованность, ни засолённость мест обитания. Всходит трава быстро, газон получается зелёный и однородный. Прекрасно подходит для связывания грунта на откосах и склонах. В связи с относительно небольшой ценою на смесь семян экономична.
Травосмесь Придорожная не любит тени, быстро отрастает, не любит физических нагрузок. Хорошо зимует, не слишком декоративна.
Скашивать рекомендуют до 6-8 сантиметров, на одну сотку расходуется до пяти килограмм семян.
На 40% состоит из Тимофеевки луговой, столько же занимает смесь семян Ежи сборной, пырея ползучего, Донника и Овсяницы тростниковой, остальные 20% отданы однолетнему Райграсу.
Травосмесь Для укрепления откосов и склонов
Эта травосмесь для укрепления откосов прекрасно подходит при их крутизне более 20 градусов.
Используется для задернения всяческих склонов, в оврагах, для озеленения обочин дорог, как в городе, так и в селе.
Образуют плотный дёрн, который хорошо укрепляет склоны, быстро и дружно прорастают, не боятся загрязнений, не требуют большого ухода и мирятся с любым типом почвы, устойчивы к зимним условиям и к некоторой засухе. Расход семян — до 5 килограмм на 100 квадратных метров.
Вследствие низкой декоративности,травосмесь Для укрепления откосов и склонов , рекомендуют высевать в по обочинам дорог местного значения, где не имеются физические нагрузки.
По 25% содержится Тимофеевки луговой и Ежи сборной.Смесь семян Костреца и тростниковой Овсянки занимает до 30%; Остальное занимает Райграс однолетний.
Травосмесь датского агроконцерна ДЛФ Трифолиум (DLF Trifolium)РОАД.
Используется для быстрого озеленения придорожных газонов. Первые всходы пробиваются через 4 -5 дней после высева. Качество газонов при этом традиционно для семян фирмы ДЛФ Трифолиум высокое. При всех её достоинствах цена на травосмесь Роад невысока, что позволяет сильно экономит средства при залеживании таких протяжённых объектов как обочины магистралей, железнодорожных путей, городских газонов и для озеленения парков.
Травы, входящие в эту травосмесь прекрасно противостоит всем неблагоприятным факторам городской среды и среды вдоль автомагистралей.
Обладает большой скоростью роста, высевают от 3,5 до 4 килограмм на сотку.
Не слишком засухоустойчива, остальные показатели — средние.
Наполовину состоит из смеси семян Райграса пастбищного (35%) и Райграса однолетнего многоукосного (15%). Овсяница красная и Мятлик луговой составляют по 45% и 5% соответственно.
Датские семена так же сертифицированы по ГОСТ Р 52325-2005.
Ваше право и обязанность — выбрать травосмесь, наиболее подходящую для вашего региона.
ТК 08-03-89 Укрепление откосов одерновкой сплошным покровом
МИНДОРСТРОЙ УССР
УКРЕПЛЕНИЕ ОТКОСОВ НАСЫПЕЙ
И ВЫЕМОК ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ КАРТЫ
Разработаны трестом Оргдорстрой
Миндорстроя УССР
Рекомендованы Главным научно-техническим
управлением Миндорстроя УССР для внедрения
в дорожно-строительное производство
КИЕВ «БУДИВЭЛЬНЫК» 1990
Разработали: И.М. Кравченко, Е.Н. Суходуб
Редакция литературы по жилищно-коммунальному хозяйству
Зав. редакцией М.С. Литвин
Редактор Н.И. Курбанова
Приведены рациональные решения по организации и технологии производства работ, способствующие повышению производительности труда, улучшению качества и снижению стоимости строительства, реконструкции и капитального ремонта автомобильных дорог.
Для специалистов и рабочих дорожно-строительных организаций.
Технологические карты на укрепление откосов земляного полотна разработаны в целях обеспечения дорожного строительства рациональными решениями по технологии и организации дорожно-строительного производства, способствующими повышению производительности труда, улучшению качества и снижению себестоимости строительно-монтажных работ.
В комплект включены технологические карты на укрепление откосов насыпей и выемок травами, дерном, синтетическими материалами, грунтами, обработанными вяжущими (ТК-08-01-89 . ТК-08-07-89), а также на укрепление откосов каменными материалами и бетонными плитами (ТК-08-08-89 . ТК-08-15-89).
При составлении технологических карт были использованы материалы республиканского патентного фонда УкрНИИНТИ, производственный опыт работы передовых дорожно-строительных организаций Миндорстроя УССР.
Технологические карты предназначены для практического применения при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте автомобильных дорог, при разработке проектно-технологической документации, а также для обучения рабочих и инженерно-технических работников дорожно-строительных организаций передовой технологии и организации работ.
Организационно-технические и технологические решения, которые легли в основу при разработке карт, соответствуют требованиям действующих строительных норм и правил (СНиП), единых норм и расценок на строительные и монтажные работы (ЕНиР) и обеспечивают достижение высоких технико-экономических и качественных показателей.
Во всех случаях применения технологических карт необходима привязка их к местным условиям.
1. Область применения
1.1 . Технологическая карта разработана на укрепление одерновкой сплошным покровом откосов насыпей высотой до 3 м с крутизной откоса не более 1 : 1,5. Грунт супесчаный.
1.2 . Одерновка откосов сплошным покровом применяется для укрепления откосов насыпей, периодически подтопляемых на короткое время, при высоте волн не более 0,2 м и скорости течения воды до 1 м/с.
1.3 . Одерновку сплошным покровом следует применять при наличии дерна в непосредственной близости от места производства работ.
1.4 . В состав работ входят:
нарезка дерна дернорезом-дерноукладчиком;
перемещение и разравнивание растительного грунта на откосе;
укладка дерновых лент на откосе;
2. Организация и технология производства работ
2.1 . До начала производства работ по укреплению откосов необходимо проверить готовность земляного полотна и его соответствие требованиям СНиП 3.06.03-85 «Автомобильные дороги» и СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты».
2.2 . Для одерновки следует применять свеженарезанный луговой дерн из мест с плотным травяным покровом. Перед нарезкой дерна трава должна быть скошена.
Применение болотного и поросшего мхом дерна не допускается. Качество дерна выше, если он содержит клевер и злаковые растения (пырей, мятлик).
2.3 . Нарезанный дерн хранить более трех дней не рекомендуется. При необходимости хранения дерн следует складировать в штабеля травой к траве, корнями к корням. При жаркой сухой погоде дернины необходимо поливать.
2.4 . Работы по одерновке откосов сплошным покровом ведутся комплексной механизированной бригадой на двух захватках площадью 200 м 2 каждая (рисунок).
Схема организации и производства работ.
Операции, выполняемые на захватках:
1- я захватк а — выгрузка растительного грунта на откос автосамосвалом III; разравнивание грунта на откосе автогрейдером I;
2- я захватк а — укладка дернин на откос дерноукладчиком II; закрепление дернин спицами.
1, 2 — последовательность проходов автогрейдера. Стрелкой указано направление потока.
2.5 . Численность комплексной механизированной бригады 5 чел.:
Машинист дернореза-дерноукладчика 5 разр. 1
Машинист автогрейдера 6 разр. 1
Дорожный рабочий 2 разр. 2
2.6 . Н a первой захватке выполняются следующие технологические операции:
нарезка дерна дернорезом-дерноукладчиком;
перемещение грунта на откос и его разравнивание автогрейдером.
Дернорез-дерноукладчик конструкции СоюздорНИИ (ПКБ) представляет собой сменное оборудование к экскаватору ЭО-2621А (Э-153). Оборудование состоит из двух частей, одна из которых предназначена для нарезки полос дерна, другая — для разрезания полос на отдельные карты и укладки их в транспортные средства или на откосы. Производительность дернореза при нарезке дерна 3500 м 2 /ч, рабочая скорость 4 км/ч.
Срезать дерн следует на глубину главной корневой системы, но не менее чем на 6 см. Для лучшего перекрытия швов дернины нарезают со скосом.
При одерновке сплошным покровом используются ленты дерна шириной 0,25 и длиной 2 . 3 м или штучные дернины (карты) шириной 0,2 . 0,3 и длиной 0,3 . 0,5 м.
Ленты дерна разрезают на отдельные карты с помощью ножа, установленного на раме захвата дернореза, а подъем и укладка карт производятся с помощью шипов захвата, также находящихся на раме захвата.
Перед укладкой дерна откосы должны быть покрыты растительным грунтом слоем толщиной не менее 6 см.
Растительный грунт доставляется на место работ автомобилями-самосвалами. Выгружать грунт следует так, чтобы основная его часть попадала сразу на откос.
Разгрузку очередного автомобиля-самосвала следует производить на расстоянии l от места разгрузки предыдущего:
l = q/(bh),
где q — объем грунта в кузове автомобиля-самосвала; b — длина откоса; h — толщина слоя растительного грунта.
Растительный грунт разравнивают автогрейдером ДЗ-31-1, оборудованным откосником, за два прохода начиная с верхней части откоса. Автогрейдер движется вдоль подошвы откоса.
2.7 . На второй захватке выполняются следующие технологические операции:
укладка дерна на откос;
закрепление дерна спицами.
Дернины укладывают снизу от подошвы откоса сразу по всей длине захватки горизонтальными рядами. Возле бровки откоса вдоль земляного полотна укладывают дерновые ленты.
Подошву откоса укрепляют дерновыми лентами в три ряда с перевязкой швов. Ленты нижнего ряда должны врезаться в грунт основания на 10 см. Их заделывают местным грунтом заподлицо с поверхностью земли.
Уложенный дерн прикрепляют к поверхности откоса спицами. Их забивают на расстоянии 5 . 6 см от края дернины по ее углам, а также вдоль краев на расстоянии не более 40 см друг от друга.
Спицы заготавливают дорожные рабочие 2 разр. Процесс заготовки включает: выбор материала (ивовый хворост, обрезки бревен, досок и т.д.); разметку его по длине 25 . 30 см; распиливание материала согласно разметке; раскалывание полученных заготовок на спицы сечением 25 ´ 25 мм; заострение спиц.
Уплотнение грунтов откосов и посев семян многолетних трав
По окончании планировки необходимо грунт на откосах дополнительно уплотнить. Практика показала, что даже при строгом соблюдении требований к послойному уплотнению грунтов (см. гл. 11) поверхностные слои откосов толщиной до 0,5 м остаются неуплотненными. В связи с этим насыпи, возведенные из песчаных и связных грунтов высотой до 2 м с пологими откосами, дополнительно уплотняют катками на пневматических колесах.
Откосы насыпей из горных пород целесообразно уплотнять площадочными самопередвигающимися вибраторами массой не менее 500 кг. Откосы насыпей высотой до 10 м уплотняют вибрационным катком массой более 4000 кг, подвешенным к стреле экскаватора-драглайна или специально оборудованному трактору (рис. 15.10). При большей высоте насыпей откосы уплотняют в процессе их возведения по ярусам.
Рис. 15.10. Уплотнение грунта откоса насыпи виброкатком 1 — трактор; 2 — лебедка; 3— кронштейн с блоком; 4—канат; 5 — дополнительная колесная опора; 6—виброкаток
Если на откосах не могут произрастать травосмеси, то их нужно прикрыть слоем растительного грунта толщиной 10 см. При жирных глинах, а также одноразмерных мелких песках толщину растительного грунта увеличивают до 15 см. Для лучшего сцепления с растительным грунтом поверхность откосов разрыхляют на глубину 10—15 см рыхлителем. При планировке откосов планировочным ковшом экскаватора-драглайна дополнительное рыхление грунта на откосах не требуется, но тогда нарезают борозды глубиной 10—15 см через 1 м, параллельные бровке земляного полотна. Если с той же стоянки в нижней части откоса делают лунки, то ковш экскаватора забрасывают к подошве откоса. Затем его перемещают вверх по откосу, сообщив ему ныряющее движение (поднимая и опуская заднюю часть ковша). В процессе движения ковш режущей кромкой образует лунки, которые не должны соединяться в сплошную борозду, способствующую размыву откоса поверхностными водами.
По подготовленной поверхности откосов распределяют растительный грунт, ранее снятый и сложенный в валы вдоль красных линий; его перемещают бульдозером к подошве насыпи или внешней бровке выемки. Если такого грунта нет, используют грунт, взятый с заболоченных или заторфованных участков, характеризующийся обычно кислой реакцией, поэтому его предварительно нейтрализуют известью (0,5—1 % массы). Подготовленный заторфованный грунт распределяют любой планировочной машиной по поверхности откосов за 1—2 прохода (по одному следу) с перекрытием следов на 1/3. В местах вогнутых вертикальных кривых для сброса поверхностной воды на откосах до их укрепления укладывают телескопические лотки. Основным видом укрепления незатопляемых откосов является засев их многолетними травами (гидропосев травосмесей с мульчированием), особенно если отсутствует качественный растительный грунт.
Для укрепления откосов, как и при создании травяного покрова на полосах зеленых насаждений, применяют те же семена трех биологических групп (см. гл. 9). Укрепляют не только откосы и разделительные зеленые полосы, но и газоны, лужайки, конуса и подходы к искусственным сооружениям, а также скверы.
Укрепление откосов дорог посевом трав
Обочины и откосы вдоль дорожного полотна должны иметь надежное укрепление.Нельзя допустить, чтобы их конструкции размывались поверхностными или грунтовыми водами. В основе современной технологии земляных сооружений лежит укрепление откосов дорог посевом трав.
Сеять многолетние травы можно начиная с ранней весны и до поздней осени, хотя лучше выбрать такой период, когда почва наиболее насыщена влагой.
Высаживаются на откосах смеси многолетних растений, которые произрастают на данной территории и являются устойчивыми к засухе и морозам. Корневая система трав должна углубляться на 1 метр в землю. Она должна питаться значительным количеством влаги.
Существует несколько способов высевания травы для прочности склонов: гидропосевом
и механизированными сеялками. При отсутствии качественного растительного грунта применяют гидропосев травосмесей с мульчированием. С помощью этого метода создается густой дерновый покров. Для его произрастания нужна предпосевная обработка грунта, качественные семена трав и удобрения. Если откосы обнажены, то их накрывают слоем грунта, который заблаговременно был снят с дорожной полосы или взят на заболоченных участках.
Перед тем, как произвести укрепление откосов дорог посевом трав, необходимо произвести рыхление почвы. Это проделывают экскаватором при помощи навесного оборудования. Семена трав загружают в машины с мешалками вместе с удобрениями и мульчей. Затем в насосе нагнетается сильное давление, при помощи которого вся эта смесь распыляется по откосу. Мульчирующий материал, которым могут быть опилки или солома, впоследствии начинает гнить, чем создает питательную среду для травяной смеси.
Под воздействием сильной струи воды, семена вдавливаются во влажную землю. Так проводится гидропосев многолетних растений, приживаемость которых даже в сильную жару достигает 90%. Через каждые две недели поверхность дорожных склонов поливается, а после появления всходов принимается выполненная работа.
Укрепление откосов дорог посевом трав проводится с использованием современных стимуляторов роста растений. Для этого в сеялки, кроме минеральных удобрений, мульчирующего состава и семян трав, добавляют латексную эмульсию, аммиачную воду и диметилгексан. Такой состав называется гидросмесью.
Все применяемые вещества не токсичны и безопасны для окружающей среды. Гидросмесь хорошо стимулирует рост растений и положительно влияет на качество дорожных откосов. Для того, чтобы семена лучше прижились, применяется битумная эмульсия, которая способствует образованию специальной защитной пленки.
Проводя посев травы механизированными сеялками, семена высаживаются вразброс, но нельзя их заделывать слишком глубоко, поскольку это может повлиять на всхожесть трав. При этом применяют посевной агрегат с трехсекционной бороной, но на крутых откосах очень сложно использовать сельскохозяйственную технику.
На размытых грунтовыми водами и поверхностными осадками склонах применяются сборные бетонные и решетчатые укрепления. Для этого рыхлят откосы на глубину 10 см, а затем вдавливают элементы сборной конструкции. В ячейки между элементами засыпается растительный грунт, а затем проводят гидропосев семян. Благодаря укрепленной поверхности, травяная смесь, мульча и удобрения меньше стекают по отвесной поверхности. Такие конструкции надежно укрепляют склоны, а также украшают общий вид дорожного полотна.
Биологический метод укрепления откосов способствует долговечности дорожных покрытий и позволяет минимизировать затраты на озеленительные работы.
Как временно закрепить стенки выемок, защитить откосы и уплотнить грунт?
При устройстве котлованов и траншей в стесненных условиях городской застройки, на территории действующих предприятий и в других случаях, когда не представляется возможным разрабатывать выемку с откосами, ее устраивают с вертикальными стенками.
В зависимости от вида и состояния грунта СНиП устанавливает допустимую глубину выемок с вертикальными стенками для песчаных грунтов 1 м и для глинистых до 1,5 м. При большей глубине возникает необходимость временного крепления вертикальных стенок, чтобы избежать их обрушения.
Устройство крепления вертикальных стенок выемок требует значительных трудозатрат и усложняет как разработку грунта, так и выполнение строительно-монтажных работ в траншее или котловане, поэтому устройство выемки с вертикальными стенками, способ и тип крепления должны иметь технико-экономическое обоснование и применяться, когда невозможно выполнить откосы или прокладку подземных коммуникаций другими способами.
Выемки, разрабатываемые в сложных гидрогеологических условиях, крепят сплошным ограждением из деревянного или металлического шпунта, который забивают по периметру выемки до начала разработки грунта.
В зависимости от условий производства работ и назначения выемки применяют различные типы крепления стенок (рис.5). Крепление распорного (горизонтально-рамного) типа наиболее простое в исполнении и применяется, как правило, при устройстве траншей глубиной до 4 м в сухих или незначительной влажности грунтах.
Рис.5. Схемы крепления вертикальных стенок выемок:
а — стоечно-распорное; б — консольное; в — консольно-распорное; г — анкерное; д — подкосное; 1 — щиты (доски); 2 — стойка; 3 — распорка
Крепление консольного типа состоит из стоек — свай, защемленных нижней частью в грунте на 2-3,5 м глубже дна выемки. Они служат опорами для щитов (досок, брусьев), непосредственно воспринимающих давление грунта. Крепление консольного типа целесообразно при глубине выемки до 5 м.
В траншеях значительной глубины используют консольно-распорное крепление, отличающееся от консольного тем, что между стойками перпендикулярно оси траншеи устанавливаются распорки. В результате снижается изгибающий момент, воспринимаемый стойкой.
Для крепления стенок глубоких котлованов и траншей большой ширины, когда установка распорок затруднена, устраивают консольно-анкерное крепление.
При отрывке котлованов может применяться подкосное крепление вертикальных стенок. Оно состоит из щитов или досок, прижатых к грунту стойками, установленными на дно котлована и раскрепленными подкосами и упорами. Использование этого крепления ограниченно, так как подкосы и упоры, расположенные в котловане, мешают производству работ.
Крепление вертикальных стенок траншей глубиной до 3 м следует выполнять из индустриальных конструкций. В практике строительства инженерных коммуникаций используются трубчатые распорные, шарнирно-винтовые, объемные крепления и др. ^ В состав их входят инвентарные деревянные щиты, металлические стойки и телескопические распорки, позволяющие легко изменять габариты крепления в зависимости от размеров траншей. Объемное крепление представляет собой пространственную конструкцию, предварительно полностью собранную и устанавливаемую краном в траншею. Оно может по мере надобности переставляться по фронту работ. Индустриальные конструкции крепления имеют небольшую массу и малую трудоемкость при монтаже и демонтаже.
Тип крепления вертикальных стенок выемок определяется проектом производства работ на основе анализа технико-экономических показателей вариантов. Крепление должно быть индустриальным, надежно обеспечивать безопасность производства работ, не стеснять рабочее место, выполняться с минимальными материалоемкостью и трудозатратами.
Защита откосов постоянных выемок и насыпей от размыва поверхностным стоком атмосферных осадков осуществляется тщательной планировкой поверхности откосов с последующим их укреплением.
Укрепление откосов может производиться сплошной укладкой дерна, или укладкой его в клетку, т.е. пересекающимися полосами, промежутки между ними засыпают растительным грунтом с посевом многолетних трав. В местах концентрации стока (сопряжение насыпи с мостами, путепроводами и т.д.) откосы могут защищаться бетонными или железобетонными плитами и устройством водоотводных лотков.
Необходимость уплотнения грунтов возникает при возведении постоянных земляных сооружений, планировке площадок, обратной засыпке траншей и пазух котлованов, подсыпке под полы промышленных зданий и т.д.
В результате уплотнения грунта увеличиваются его плотность, модуль деформации, сопротивление сдвигу, водонепроницаемость и существенно уменьшаются осадки грунта в процессе эксплуатации сооружений.
Уплотнение грунта производится послойно механизированным способом. Толщина слоя зависит от вида грунта и типа грунтоуплотняющих средств. Наиболее эффективно уплотнять связные грунты укаткой и трамбованием, а несвязные — вибрационным и комбинированным воздействием (виброукаткой, вибротрамбованием и т.д.).
Укатку производят катками с гладкими вальцами, кулачковыми и пневмоколесными катками. Прицепные, полуприцепные и самоходные пневмоколесные катки широко используются для уплотнения различных грунтов слоями небольшой толщины (до 0,6 м).
Для уплотнения трамбованием используют трамбующие плиты, подвешенные к стреле экскаватора, различные трамбующие машины и механические трамбовки. Этим способом уплотняют, как правило, связные грунты. Уплотнение достигается многократными ударами трамбующей плиты или башмака по слою отсыпанного грунта. Трамбующие плиты и машины используют для уплотнения грунта в насыпях при максимальной толщине слоя до 0,8-1,5 м. Механическими трамбовками уплотняют грунт толщиной слоя до 0,5 м в непосредственной близи подземных коммуникаций и конструкций, в труднодоступных местах и стесненных условиях при обратной засыпке пазух, подсыпке под полы и т.д. Самоходные вибротрамбовки могут уплотнять как связные, так и несвязные грунты.
Вибрационным способом целесообразно уплотнять несвязные грунты, в которых вибрация вызывает резкое снижение сил внутреннего трения между частицами грунта.
Для уплотнения грунтов этим способом применяют виброплиты прицепные, самопередвигающиеся и подвесные. Толщина уплотняемого слоя от 0,6 до 2,0 м в зависимости от массы виброплиты, частоты и амплитуды колебаний.
С целью повышения эффективности уплотнения грунтов используют комбинированные воздействия: укатки и вибрации (виброкатки), удара и вибрации (вибротрамбовки) или увлажнения и вибрации для глубинного уплотнения (гидровибрационные установки).
Интенсивность процесса и степень уплотнения грунтов в значительной мере зависят от его влажности. Оптимальная влажность грунта — это влажность, при которой максимальная плотность грунта достигается с наименьшими энергозатратами. Она составляет для несвязных грунтов 8-12% и для связных- 19-23%.
В процессе производства работ контролируют степень уплотнения грунта. Контроль плотности может осуществляться определением объемной массы грунта в пробах, взятых из возводимой насыпи, плотномерами, погруженными в грунт, и другими приборами с использованием радиоизлучений, ультразвука и др.
Искусственное закрепление грунтов
Закрепление грунтов представляет собой совокупность и многообразие существующих методов, в результате применения которых повышаются прочность грунта, он становится неразмываемым, при использовании отдельных методов грунт дополнительно становится водонепроницаемым, повышается его противодействие агрессивным грунтовым водам.
Закрепление грунтов применяют при создании вокруг разрабатываемых выемок водонепроницаемых завес или повышения несущей способности грунтовых оснований. В зависимости от физико-механических свойств грунта и требуемых прочностных характеристик, на значения закрепления и других свойств укрепленного грунта применяют цементацию, силикатизацию, битумизацию, термический, химический, электрохимический и другие способы искусственного закрепления грунта.
Цементация осуществляется для закрепления крупно- и среднезернистых песков и трещиноватых скальных пород и выполняется путем нагнетания в грунт цементного раствора через инъекторы. Инъектор (рис. 5.8) состоит из отдельных звеньев гладких и перфорированных труб длиной 1,5 м и внутренним диаметром 19…38 мм; внизу он имеет острый наконечник, а в верхней части — наголовник, к которому присоединяется шланг для подачи раствора под давлением. На глубину до 15 м инъекторы погружаются забивкой пневматическими молотами вибропогружателями, при больших глубинах погружения предварительно пробуривают скважины, в которые трубы и опускают.
В зависимости от выявленных характеристик закрепляемых грунтов, расчетных прочностных величин грунта через инъекторы подается цементный раствор состава от 1:1 до 1:10 по массе (цемент: вода); оптимальное давление обычно соответствует 1 атм на 1 пог. м трубы инъектора. Радиус закрепления в трещиноватых скальных породах достигает 1,2…1,5 м, в крупнозернистых песках — 0,5…0,75 м, в песках средней крупности — 0,3…0,5 м. Прочность укрепленных грунтов может достигать 3,5 МПа. Нагнетание раствора в скважину прекращают при достижении заданного поглощения или когда при заданном давлении резко снижается расход раствора (за 20 мин в скважину попадает менее 10 л раствора).
Силикатизация (химический способ) — последовательное нагнетание в грунт водного раствора силиката натрия (жидкого стекла) и ускорителя твердения (раствора соли хлора, обычно хлористого кальция). Часто этот способ называют двухрастворным закреплением. Применима силикатизация в песках, плывунах, лессовидных грунтах, она позволяет повысить прочность, водонепроницаемость и общую устойчивость грунта. Метод может применяться как в сухих, так и насыщенных водой грунтах, даже при высоких коэффициентах фильтрации — от 2 до 80 м/сут. В грунт последовательно нагнетают при давлении до 15 атм (1,5 МПа) раствор жидкого стекла и хлористого кальция, которые в результате химической реакции образуют нерастворимое вещество (гель кремниевой кислоты), прочно соединяющее в единый монолит примыкающий естественный грунт.
Как и при цементации, инъекторы изготовляют из стальных цельнотянутых труб с внутренним диаметром 19…38 мм и толщиной стенки не менее 5 мм. Нижняя перфорированная часть инъектора имеет длину 0,5.-1,5 м. Насосы для нагнетания подбирают с расчетом подачи раствора в каждый установленный инъектор от 1 до 5 л/мин.
При мелких пылеватых песках удобнее нагнетать в грунт под давлением до 5 атм (0,5 МПа) раствор фосфорной кислоты и жидкого стекла, в результате реакции также получается нерастворимый гель (кремниевой кислоты и фосфорнокислого натрия).
Однорастворное закрепление из смеси силиката натрия и отверди-теля применяют для слабодренирующих грунтов с коэффициентом фильтрации менее 0,3 м/сут. Прочность закрепленного грунта находится в пределах 0,3…0,6 МПа.
В лессовидные грунты нагнетают при давлении до 5 атм (0,5 МПа) только раствор жидкого стекла, который вступает в реакцию с содержащимися в этих грунтах солями кальция, также в итоге получается нерастворимый гель (кремниевая кислота + гидрат оксида кальция + сернокислый натрий).
Способом силикатизации укрепляли основание Большого театра, Кремлевской стены, этот метод широко используется при проходке шахт и туннелей при строительстве метрополитенов.
Битумизация применяется для закрепления песчаных и сильно трещиноватых грунтов, но что более важно — прекращение через них фильтрации воды. Горячий битум нагнетают в грунт через инъекторы, Установленные в ранее пробуренных скважинах. К инъекторам, обогреваемым электрическим током, горячий битум подается из котлов насосом по трубам при давлении, достигающем 50…80 атм (5…8 МПа). Инъектор состоит из двух труб, внутренняя с отверстиями для выхода битума, опускается в грунт ниже наружной, защитной трубы. Нагнетание битума осуществляется в несколько приемов. После первого нагнетания под давлением 2…3 атм (0,2…0,3 МПа) битуму дают возможность растечься по всем заполняемым полостям и начать затвердевать, уменьшаясь в объеме. Перед последующими нагнетаниями битум в скважине разогревают электронагревателями инъектора. Песчаные грунты можно закреплять холодной битумной эмульсией.
Термическое укрепление грунтов заключается в обжиге лессовидных и пористых суглинистых грунтов раскаленными газами через пробуренные в грунте скважины диаметром 10…20 см. Скважины пробуривают в шахматном порядке на расстоянии друг от друга 2…3 м и на глубину до 15 м, сверху устье скважины «заканчивается бетонным оголовком, в котором размещается форсунка для сжигания топлива. К этой форсунке по самостоятельным шлангам подается топливо и сжатый воздух. Топливо может применяться жидкое (нефть, мазут, соляровое масло) или газообразное (природный или генераторный газ). Сжатый воздух подается под избыточным давлением, превышающим на 0,15…0,5 атм (15…50 кПа) давление в трубопроводе с топливом, благодаря этому избыточное давление позволяет отрывать пламя от форсунки и распространять его на всю глубину скважины.
В процессе обжига в скважине поддерживается температура 600…1100°С. За счет такой высокой температуры происходит процесс расплавления и последующего спекания грунта. Обжиг может продолжаться 5… 10 сут., в результате образуется керамическая свая диаметром 2…3 м. Расход топлива за весь период обжига составляет до 100 кг/пог.м скважины. Прочность грунта в среднем 1,0… 1,2 МПа, но может доходить до 10 МПа.
Электрическим способом закрепляют влажные глинистые грунты. Способ основан на использовании эффекта электроосмоса, для чего через грунт пропускают постоянный электрический ток с напряженностью поля 0,5… 1 В/см 2 и плотностью 1…5 А/м 2 . В результате действия тока глина осушается, сильно уплотняется и теряет способность к пучению.
Электрохимическое закрепление грунтов. Это способ применяют для глинистых и илистых грунтов. В грунт параллельными рядами через 0,6… 1,0 м забивают металлические стержни или трубы, по которым пропускают постоянный электрический ток напряжением 30… 100 В и силой тока 0,5…7 А на 1 м вертикального сечения закрепляемого грунта
Специфика электрохимического способа заключается в том, что при погружении в грунт чередуют через ряд металлические стержни (аноды) и трубы (катоды), через которые в грунт подается раствор хлористого кальция, силиката натрия, хлорного железа и других химических добавок, увеличивающих проходимость тока, а значит и интенсивность процесса закрепления грунта.
Методы применимы при малых коэффициентах фильтрации грунта — 0,2…2 м/сут. В результате насыщения грунта раствором хлористого кальция и пропускания затем по этому грунту электрического тока в грунте происходят необратимые изменения, в частности они перестают пучиниться, увеличиваются их прочностные характеристики.
