Методы разработки грунта в карьерах при возведении земляного полотна автомобильных дорог в зимнее время. Пример теплофизического расчета возведения земляного полотна автомобильных дорог в холодный период с вероятностью, что по окончанию укладки грунта в тело насыпи содержание мерзлых включений не превысит допустимое.
Переход к круглогодичному строительству обеспечивает повышение экономической эффективности деятельности дорожно-строительных организаций. Особенно это актуально для условий Сибири, учитывая большую продолжительность холодного периода (7–8 месяцев). Качество при этом должно сохраняться на том же уровне, что и для работ, производимых в теплый период, а прибыль, получаемая от продления строительного сезона, превышать зимнее удорожание.
Из всех видов дорожно-строительных работ наиболее предпочтительно для производства в холодный период возведение земляного полотна, составляющее значительную по трудоемкости и продолжительности часть строительства. Центральной проблемой для насыпей, возводимых в холодный период, является обеспечение их прочности и устойчивости, которые в значительной мере определяется количеством и размером мерзлых включений в уплотненном грунте.
Разработка грунтов в зимнее время осложняется их промерзанием и резким повышением сопротивляемости резанию, что влечет за собой удорожание работ, а зачастую и невозможность их разработки имеющимся парком машин. В связи с этим грунты, подлежащие разработке в зимний период, должны быть соответствующим образом подготовлены. Подготовка грунтов может быть произведена одним из трех методов:
Методы, сущность которых заключается в сохранении структурного и энергетического состояния грунта при изменении окружающих условий, т. е. условий теплообмена грунтового массива с окружающей средой;
Методы, при применении которых изменяется энергетическое состояние грунта без нарушения его структуры;
Методы, при применении которых происходит нарушение структуры мерзлого грунта без его оттаивания.
Рассмотренные выше способы подготовки к разработке грунтов в зимнее время весьма разнообразны. При выборе способа подготовки грунтов к разработке в зимний период необходимо руководствоваться соображениями экономии, оперативности и надежности. Технология должна быть проста и базироваться на использовании широко распространяемых материалов или машин, имеющихся в распоряжении строительной организации.
Как показывает сравнение себестоимости разработанного грунта (табл. 1), наиболее выгодно применение методов первой группы. Кроме того, методы третьей группы позволяют укладывать в тело насыпи только мерзлые грунт, что нарушает требования СП 78.13330.2012 автомобильные дороги (актуализированная редакция СНиП 3.06.03–85) по допустимому содержанию мерзлых включений в грунте и при оттаивании насыпи приводит к нарушению ее прочности и устойчивости.
Таблица 1
Себестоимость грунта, разрабатываемого вкарьере
|
Методы подготовки иразработки грунта |
Себестоимость разработанного грунта, руб/м3 (в ценах 1984г.) |
|
Устройство теплоизолирующих слоев: − Снегозадержанием; − из местных материалов; − из пенольда; − из быстротвердеющей пены. Обработка грунта растворами солей: − Оттаивание грунта; − Рыхление мерзлого грунта; − Взрывной способ. |
0,10 0,20…0,80 0,20 0,10…0,80 0,40 052…1,76 0,11…1,00 0,31…0,5 |
Например.
Исходные данные: Место строительства — район г. Омска.
Уплотнение грунта выполняется катком на пневматических шинах, поэтому допустимое относительное содержание мерзлых включений в уплотненном грунте составит 
.
Параметры технологического процесса:
Дальность возки грунта L=15км.
Автосамосвал «КамАЗ-6520» (объем порции грунта в кузове G
12 м3 при плотности грунта 
=1400 кг/м3).
Тип землевозной дороги — III (параметры скорости движения автосамосвала: математическое ожидание mV=28 км/ч; дисперсия DV=81 (км/ч)2; параметр частоты αV=0,45 сут-1).
Расчет:
Прирост относительного содержания мерзлых включений при выполнении транспортных операций 
составил:
где
— площадь поверхности грунта, м2; 
— объем грунта в кузове, м3.
Таблица 2
Результаты расчета прироста относительного содержания мерзлых включений вгрунте при транспортных операциях иоперациях формирования тела насыпи
|
№ операции |
Технологические операции |
Параметры времени, ч |
|
||
|
|
|
|
|||
|
3–5 |
Транспортные |
0,54 |
14·10–3 |
0,78 |
4,4 |
|
6 |
Накопление |
0,30 |
0,02 |
0,55 |
1,6 |
|
7 |
Разравнивание |
0,30 |
0,02 |
0,55 |
1,5 |
|
8 |
Уплотнение |
0,24 |
0,01 |
0,40 |
1 |
,%
Суммарный прирост относительного содержания мерзлых включений в грунте при выполнении транспортных операций и операций формирования тела насыпи составит
Толщина теплоизолирующего слоя грунтового карьера назначается из условия, что относительное содержание мерзлых включений в грунте при вскрытии карьера составит
Допустимая глубина промерзания грунта естественного сложения [h4] при высоте забоя h3=5 м составит [h4]=5·(8/100)=0,4 м.
Таблица 3
Результаты расчета требуемой толщины теплоизолирующего слоя грунтового карьера степлофизической надежностью 0,95
|
Параметры |
Месяцы |
||||
|
XI |
XII |
I |
II |
III |
|
|
МО, |
0 |
0 |
0,01 |
0,03 |
0,08 |
|
Дисперсия |
2,6 |
1,3 |
2,7 |
0,7 |
0,8 |
|
|
0 |
0 |
0,07 |
0,07 |
0,12 |
, м
103, м2
, м
В результате расчета получены температурно-технологические параметры процесса, обеспечивающие его теплофизическую надежность на уровне 0,95.
