Возведение земляного полотна автомобильных дорог
Покупка
Основная коллекция
Тематика:
Транспортное строительство
Издательство:
Инфра-Инженерия
Год издания: 2019
Кол-во страниц: 324
Дополнительно
Вид издания:
Учебное пособие
Уровень образования:
ВО - Бакалавриат
ISBN: 978-5-9729-0339-9
Артикул: 721924.01.99
Изложены научные основы технологии возведения земляного полотна автомобильных дорог с теоретическим обоснованием способов обеспечения водоотвода разработки, транспортирования, разравнивания и уплотнения грунтов в различных условиях рельефа местности и климата. Технология возведения земляного полотна дана с учетом комплексной механизации и поточного метода организации работ. Для студентов строительных специальностей.
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- ВО - Бакалавриат
- 08.03.01: Строительство
- ВО - Специалитет
- 08.05.01: Строительство уникальных зданий и сооружений
- 08.05.03: Строительство, эксплуатация, восстановление и техническое прикрытие автомобильных дорог, мостов и тоннелей
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
С. Г. Цупиков, Н. С. Казачек, Л. С. Цупикова ВОЗВЕДЕНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ Учебное пособие Москва Вологда «Инфра-Инженерия» 2019
УДК 625.731(075.8) ББК 39.311-09 Ц86 Рецензенты: кандидат технических наук, доцент, заведующая кафедрой энергетики теплотехнологий и газоснабжения Ивановского государственного энергетического университета О. Б. Колибаба; кандидат технических наук, доцент, генеральный директор ООО «Ивановодорпроект» А. М. Борцов Научный редактор: кандидат технических наук, профессор С. Г. Цупиков Цупиков, С. Г. Ц86 Возведение земляного полотна автомобильных дорог : учебное пособие / С. Г. Цупиков, Н. С. Казачек, Л. С. Цупикова. – Москва ; Вологда : ИнфраИнженерия, 2019. – 324 с. : ил., табл. ISBN 978-5-9729-0339-9 Изложены научные основы технологии возведения земляного полотна авто мобильных дорог с теоретическим обоснованием способов обеспечения водоотвода, разработки, транспортирования, разравнивания и уплотнения грунтов в различных условиях рельефа местности и климата. Технология возведения земляного полотна дана с учетом комплексной механизации и поточного метода организации работ. Для студентов строительных специальностей. УДК 625.731(075.8) ББК 39.311-09 ISBN 978-5-9729-0339-9 Ó С. Г. Цупиков, Н. С. Казачек, Л. С. Цупикова, 2019 Ó Издательство «Инфра-Инженерия», 2019 Ó Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2019
ОГЛАВЛЕНИЕ Введение ............................................................................ 7 Исторический обзор и перспективы развития дорожной отрасли .... 9 Контрольные вопросы................................................................ 12 Глава 1. Общие сведения о возведении земляного полотна ............................................................ 13 1.1. Состав дорожно-строительных работ ................................ 13 1.2. Особенности дорожно-строительных работ и пути снижения их стоимости .................................................................. 15 1.3. Основы комплексной механизации и автоматизации технологических процессов ............................................. 16 1.4. Оптимальное использование землеройно-транспортных машин при возведении земляного полотна ........................ 19 1.5. Выбор землеройно-транспортных машин ......................... 24 1.6. Методы организации дорожно-строительных работ ............ 28 Контрольные вопросы ............................................................... 36 Глава 2. Подготовка дорожной полосы......................... 37 2.1. Восстановление и закрепление трассы .............................. 37 2.2. Расчистка дорожной полосы ............................................ 39 2.3. Разбивка земляного полотна............................................. 43 2.4. Удаление растительного слоя ........................................... 48 Контрольные вопросы ............................................................... 51 Глава 3. Строительство водоотводных устройств и сооружений................................................... 52 3.1. Отвод поверхностных вод ................................................ 52 3.2. Понижение уровня и отвод грунтовых вод ........................ 57 3.3. Устройство водонепроницаемых и капилляропрерывающих слоев .............................................................................. 61 3.4. Строительство водопропускных труб ................................. 64 Контрольные вопросы............................................................... 69 Глава 4. Грунты и порядок их взаиморасположения в теле насыпи .................................................. 70 4.1. Классификация грунтов ................................................... 70 4.2. Расположение грунтов в теле насыпи ............................... 76 Контрольные вопросы............................................................... 79
Глава 5. Возведение земляного полотна в нескальных грунтах ............................................................. 80 5.1. Рыхление нескальных грунтов ......................................... 80 5.2. Возведение земляного полотна из боковых резервов автогрейдерами .............................................................. 82 5.3. Возведение насыпей из боковых резервов грейдер-элеваторами ....................................................... 87 5.4. Возведение земляного полотна из боковых резервов бульдозерами .................................................................. 91 5.5. Возведение земляного полотна из боковых резервов и грунтовых карьеров скреперами..................................... 97 5.6. Особенности возведения земляного полотна на косогорах .103 5.7. Возведение земляного полотна из привозного грунта ........105 5.8. Разработка выемок в нескальных грунтах бульдозерами....110 5.9. Разработка выемок и возведение насыпей скреперами .....113 5.10. Разработка выемок экскаваторами ..................................117 Контрольные вопросы ..............................................................124 Глава 6. Возведение земляного полотна зонально-комплексным методом ................. 126 6.1. Взаимодействие машин при возведении земляного полотна..........................................................................128 6.2. Разбивка трассы на характерные участки .........................129 6.3. Разбивка характерных участков на зоны работ .................132 6.4. Разработка технологических схем возведения земляного полотна зонально-комплексным методом ..........................135 6.5. Особенности технологии и организации возведения земляного полотна зонально-комплексным методом .........137 Контрольные вопросы...............................................................139 Глава 7. Уплотнение грунтов....................................... 140 7.1. Теоретические предпосылки основ уплотнения земляного полотна......................................................................... 140 7.2. Определение оптимальной плотности и влажности грунта ....142 7.3. Требования к плотности грунта в теле насыпи ..................146 7.4. Выбор машин для уплотнения земляного полотна..............150 7.5. Производство работ по уплотнению земляного полотна .....156 7.6. Контроль качества уплотнения насыпей ...........................161 Контрольные вопросы...............................................................166 Глава 8. Возведение земляного полотна в особых условиях ....................................................... 167 8.1. Особенности сооружения земляного полотна в условиях карста и оползней...........................................................167 8.2. Возведение земляного полотна на засоленных грунтах ......172 Контрольные вопросы.............................................................. 177
Глава 9. Возведение земляного полотна в скальных грунтах ........................................................... 178 9.1. Особенности возведения земляного полотна в горных условиях ........................................................................178 9.2. Бурение скальных пород .................................................180 9.3. Взрывчатые вещества, способы и средства взрывания.......183 9.4. Технология производства взрывных работ ........................187 9.5. Действие и расчет взрыва ...............................................188 9.6. Возведение земляного полотна в скальных грунтах ...........193 9.7. Техника безопасности при производстве взрывных работ.....196 Контрольные вопросы...............................................................198 Глава 10. Гидромеханический способ производства земляных работ ............................................. 199 10.1. Условия и эффективность гидромеханизации ...................199 10.2. Краткие сведения по гидромеханизации .......................... 201 10.3. Разработка грунта гидромониторами ............................... 202 10.4. Разработка грунта землесосными снарядами.................... 207 10.5. Комбинированный способ разработки грунта ................... 210 10.6. Транспортирование и укладка грунта .............................. 211 Контрольные вопросы ..............................................................215 Глава 11. Возведение земляного полотна на болотах ... 216 11.1. Типы болот и способы возведения на них насыпей ...........216 11.2. Возведение земляного полотна на поверхности болота .....219 11.3. Возведение земляного полотна на болоте после полного или частичного выторфовывания .....................................221 11.4. Возведение земляного полотна на болоте после устройства дренажных прорезей или дрен...............228 Контрольные вопросы ..............................................................230 Глава 12. Возведение земляного полотна в зимнее время ............................................. 231 12.1. Правила производства земляных работ в зимнее время .....233 12.2. Предохранение грунтов от промерзания ...........................236 12.3. Рыхление мерзлых грунтов ..............................................246 12.4. Оттаивание мерзлых грунтов ...........................................248 12.5. Технико-экономическое обоснование способа подготовки грунта к разработке в зимнее время.................................250 12.6. Влияние температуры воздуха на надежность работы землеройной техники ......................................................254 12.7. Особенности возведения земляного полотна в зимнее время...............................................................255 12.8. Контроль качества возведения земляного полотна в зимнее время...............................................................259 Контрольные вопросы...............................................................260
Глава 13. Возведение земляного полотна в районе вечной мерзлоты ........................................... 261 13.1. Краткие сведения о вечной мерзлоте .............................. 261 13.2. Особенности проложения трассы в районе вечной мерзлоты....................................................................... 266 13.3. Поперечные профили земляного полотна..........................268 13.4. Характеристика условий строительства земляного полотна в районе вечной мерзлоты...............................................276 13.5. Технико-экономическое обоснование и технология производства работ........................................................ 281 Контрольные вопросы...............................................................288 Глава 14. Планировочные и укрепительные работы ... 289 14.1. Планировка земляного полотна........................................289 14.2. Укрепление земляного полотна .......................................293 Контрольные вопросы ..............................................................300 Глава 15. Контроль качества земляного полотна и правила его приёмки................................. 301 15.1. Контроль геометрических параметров земляного полотна..........................................................................301 15.2. Приемка земляных работ.................................................305 Контрольные вопросы...............................................................311 Глава 16. Охрана природной среды при возведении земляного полотна ...................................... 312 16.1. Сохранение плодородия земель ...................................... 313 16.2. Рекультивация земель.................................................... 315 Контрольные вопросы.............................................................. 317 Заключение .................................................................. 318 Библиографический список ......................................... 319
ВВЕДЕНИЕ Дисциплина «Технология и организация строительства автомобильных дорог» является базовой в подготовке инженеров по специальности «Автомобильные дороги». Автомобильная дорога – это комплекс сложных и дорогостоящих инженерных сооружений, без которых не может работать автотранспорт, перевозящий около 80 % грузов страны. Транспортная сеть влияет на размещение производственных сил, освоение новых районов и природных богатств, способствует повышению эффективного использования местных ресурсов и сельскохозяйственных угодий. Чтобы народное хозяйство работало в нормальных условиях, необходимо иметь 500…600 км автомобильных дорог на 1 тыс. км2 территории. В настоящее время автодорожная сеть Российской Федерации составляет менее 50 км на 1 тыс. км2 территории. Согласно открытым источникам сети интернет, плотность автомобильных сетей РФ значительно ниже, чем в странах Европы и США. Сравнительная диаграмма представлена на рис. 1.1. Рис. 1.1. Плотность общей сети автомобильных дорог с твердым покрытием, км на 1000 м2 территории: 1 − Германия, 2 − Великобритания, 3 − Франция, 4 − США, 5 − Финляндия, 6 − Россия Сравнительная диаграмма уровня автомобилизации тех же стран, то есть количество индивидуальных автомобилей в стране, приходящихся на 1000 человек населения, представлена на рис. 1.2.
Рис. 1.2. Уровень автомобилизации различных стран: 1 − Германия, 2 – Великобритания, 3 – Франция, 4 – США, 5 – Финляндия, 6 – Россия От плотности дорожной сети и ее качества зависит эффективность исполь зования автомобильного транспорта и безопасность дорожного движения. Освоение северных и северо-восточных районов страны немыслимо без развития сети автомобильных дорог. Строительство дорог в этих районах связано со значительными трудностями, поскольку приходится прокладывать их в сложных природных условиях (пересеченный рельеф, вечная мерзлота, болота, малая продолжительность летнего строительного сезона и др.). Рост объемов дорожно-строительных работ требует не только дальнейшего укрепления производственной мощности дорожно-строительных организаций, но и полного и рационального использования техники, существенного улучшения организации и технологии строительства. Дисциплина «Технология и организация строительства автомобильных до рог» – это раздел науки о физических, механических, химических, конструкционных, технологических и эксплуатационных свойствах, способах и процессах изготовления и применения материалов, в результате которых создают отдельные элементы дорожных сооружений и дорогу в целом. Эти процессы называют технологическими. Технологические процессы возведения земляного полотна сводятся к разработке, перемещению, укладке и уплотнению грунтов с последующей планировкой, отделкой и укреплением откосов. Большое значение при строительстве и эксплуатации дорог имеют эколо гические проблемы. Проектировщики и строители должны исключить возможность вредного влияния дороги на окружающую среду.
Исторический обзор и перспективы развития дорожной отрасли Необходимость связи центра с окраинами породила в Х веке натуральную повинность «повоз». Это означало, что местное население должно было на своих лошадях и повозках доставлять в нужные места княжеских посланцев и груз. В XIII веке в Московском государстве начала создаваться ямская служба. Уже в XIV-XV веках были продолжены дороги до Твери, Костромы, Владимира. При Иване Грозном было построено 300 городков, названных ямами. В XVI веке на смену ямской избе было создано более солидное учрежде ние – ямской приказ, который находился в Кремле. Ямской приказ учреждал новые ямы, выписывал подорожные грамоты. В 20-х годах XVII столетия ямской приказ возглавлял освободитель земли русской князь Дмитрий Пожарский. Во время царствования Алексея Михайловича Тишайшего в 1649 году было принято Соборное Уложение, которое вменяло в обязанность людям в своих вотчинах «учиняти гати и мосты и были бы у них те гати и мосты крепкими и проезжими всяким людям». В ямской избе велась «Поверстная книга», по данным которой выписыва лись прогонные деньги ямщикам. А чтобы эти данные постоянно освежать, работники «ямского» приказа время от времени сами ездили на перекладных от яма до яма – проверяли их состояние, уточняли протяженность дорог, ревизировали отчетные «гонебные» книги. В 1698 году открылась Сибирская линия, которая связала Москву с То больском и Нерчинском. Из-за плохого состояния дорог почта ходила всего лишь 3 раза за лето. Считается, что начало технически грамотному дорожному строительству в России положил сенатский указ, изданный 1 июня 1722 года, по которому было определено приступить к сооружению перспективной дороги между СанктПетербургом и Москвой. В 1746 году строительство дороги протяженностью 728 верст было завершено. В 1785 году Екатерина II издала указ, которым предписала: «Впредь дорог бревнами не мостить, а мостить камнем, а где нет камня там намащивать «плотинами фашинными», мосты стараться строить каменные, наблюдая прочность и выгоду казны».
В 1809 году Александром I было учреждено Главное управление путей со общения, а вся империя в дорожном отношении поделена на 10 округов. В этом же году был создан Санкт-Петербургский институт корпуса инженеров путей сообщения. В 1833 году Николай I самолично начертал целую сеть будущих автомо бильных дорог, которые подразделялись на 5 классов. До 1840 года прирост шоссейных дорог составлял 34 версты в год. Сначала дороги строили за счет казны, но позднее был установлен особый сбор с каждой ревизной души по 25 коп., что давало около 5 млн рублей ассигнациями в год. Кроме этого, начиная с 1834 года, стали взимать плату за проезд по шоссейной (щебеночной) дороге. За 10-верстовой пробег одной лошади взималось: с дилижансом летом – 10 коп., зимой – 5 коп.; с лошади не в упряжи летом – 2 коп., зимой – 1 коп. В 1895 году проехал первый автомобиль по Санкт-Петербургу. В 1910 году автомобильный парк России составлял 3501 автомашин и 1155 мотоциклов. Начиная с 1935 года, ежегодный ввоз в Россию составил 30352 автомобилей и 16133 мотоциклов. Двадцать шестого января 1914 года состоялся 1 съезд деятелей по шоссей ному делу. Характеризуя сеть гужевых дорог по типу покрытий, министр путей сообщения князь Хилков привел такие цифры: 4 % составляют шоссейные дороги, 2 % – мощеные и 94 % – грунтовые. В начале ХХ века считалось, что замена шоссе (щебеночное покрытие) мостовой целесообразна при интенсивности движения более 1500 лошадей в сутки. Первое покрытие из природного асфальта было построено в России в 1866 году, т.е. раньше, чем в Лондоне. Законом от 18 сентября 1916 года в составе Министерства путей сообще ния было создано управление шоссейных дорог. Так было положено начало самостоятельному, в составе МПС, управлению дорожным хозяйством России. К этому времени дорожная сеть с твердым покрытием (булыжные мостовые, щебеночные и гравийные) составила 24,3 тыс. верст. В 1922 году Управление шоссейных дорог и Центральная автомобильная секция ВСНХ были объединены и включены в Центральное управление местного транспорта (ЦУМП) в составе НКПС. Это было первое объединение дорожного хозяйства и автомобильного транспорта. Двадцать восьмого декабря 1928 года было принято постановление ЦИК и СНК СССР, которым ЦУМП НКПС был реорганизован в Центральное управление шоссейных и грунтовых дорог (Цудортранс) НКПС.