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

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 G12 м³ при плотности грунта =1400 кг/м³).

Тип землевозной дороги — III (параметры скорости движения автосамосвала: математическое ожидание m_V=28 км/ч; дисперсия D_V=81 (км/ч)²; параметр частоты α_V=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

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

В результате расчета получены температурно-технологические параметры процесса, обеспечивающие его теплофизическую надежность на уровне 0,95.