1.1 Физико-географическая характеристика района строительства

1.1.1 Рельеф

Карелия имеет сильно расчлененную поверхность с относительными высотами до 350 м. Важную роль в создании современного рельефа Карелии сыграло неоднократное оледенение ее территории. Ледники и ледниковые воды придали рельефу специфический облик: сглаженные валуны и скалы - «бараньи лбы», волнистые песчаные равнины, вытянутые галечно-песчаные насыпи - озы, вытянутые с северо-запада на юго-восток каменистые гряды и кряжи - сельги.

Тип местности по степени увлажнения - I и III, имеются участки с затрудненным поверхностным стоком.

Для большей части района характерна частая смена возвышенностей и заболоченных или занятых озерами понижений.

1.1.2 Растительность и почвы

Карелия расположена в хвойнолесной, таежной зоне. Болота и заболоченные земли занимают до 30% ее площади и расположены в основном в проточных логах, замкнутых и сточных котловинах, долинах рек, на террасах осушенных озер и плесов.

Общая площадь, занятая по лесом, составляет примерно 15 млн. га (около 87% территории) и на большей части республики подвергались лесоустройству. В Карелии преобладают сосновые леса (около 69%), что объясняется распространением песчаных отложений. Ель господствует на суглинистых и глинистых почвах, главным образом в южной части среднетаежной полосы.

На немногих изолированных участках побережья Онежского озера ельники сочетаются с липой и кленом, а на юго-востоке Карелии - ельники и сосняки с лиственницей сибирской. Из лиственных наиболее распространены береза пушистая, осина и ольха серая. В южных районах попадается карельская береза, отличающаяся от обычной пестрой окраской, плотностью и свилеватостью древесины.

В районе строительства дороги почвенно-растительный слой имеет мощность 0,2-0,3 метра. Под почвенно-растительным слоем залегают пески крупные и средней крупности.

В местах прохождения трассы есть участки лесополосы, представленные берёзой пушистой. Заболоченные участки покрыты порослями мелкой сосны, ели, а также кустарником.

1.1.3 Климат

Карелия отличается продолжительной, относительно мягкой зимой, коротким прохладным летом, значительной облачностью. Годовое количество осадков на северо-востоке республики 400 мм, на юго-западе более 600 мм. Из-за частых циклонов погода в Карелии неустойчивая: зимой продолжительные оттепели с обильными снегопадами, сменяющиеся резким похолоданием, летом понижение температуры, сильные ветры, интенсивные дожди.

Зима на севере края начинается с середины октября, а в первой половине ноября устанавливается повсеместно. Холодный период с температурой ниже 0С длится на севере 190, на юге - 150 дней. С ноября образуется устойчивый снежный покров высотой 40-60 см (в редкие годы - до 100 см). Зимние температуры по годам подвержены резким колебаниям (от 0 до -50С). Самый холодный месяц - февраль: на севере средняя температура около -14С, на юге -10С мороза. Облачные дни зимой составляют 70-80%.

Весна начинается с конца марта. Уже в середине апреля плюсовая температура. Во второй половине апреля вскрываются реки, а в мае - озера. Во второй половине мая почва заметно подсыхает. Заморозки прекращаются в конце мая (на севере - примерно 10 июня).

Лето приходит в начале июня в южных и во второй половине июня в северных районах. К этому времени средняя суточная температура выше +10С. Летний период длится от 2,5 месяцев на севере до 3,5 месяцев на юге. Средние температуры достигают максимума в июле: +14,6С на севере и +16,2С на юге. Наиболее высокие температуры июля в иные годы доходят до +34С, но возможно и похолодание до 0С, а на болотах и низинах ниже 0С. В среднем продолжительность безморозного периода увеличивается с севера на юг от 90 до 125 дней. Летом нередки ливневые дожди, число дней с грозами - 14 на юге и 7 на севере.

Осень длится со второй половины августа до середины октября, когда уже замерзают водоемы. Погода делается пасмурной, усиливаются ветры, особенно у побережья Белого моря. Среднемесячная температура октября обычно +1 -2С. В северных районах выпадает снег.

1.2 Основные технические нормативы и показатели дороги

Согласно заданию, курсовой проект по возведению земляного полотна разработан для дороги III категории.

Таблица 1.1 - Основные параметры, принятые при проектировании

Согласно [6] данная дорога соответствует третьей технической категории.

2. Проектные решения по земляному полотну

2.1 Конструкция земляного полотна

Устойчивость - это сохранение предусмотренного проектом положения в пространстве без смещений и просадок.

Главным условием устойчивости земляного полотна дороги является то, что расчетное значение касательного напряжения должно быть меньше допустимого значения касательного напряжения, т.е. ф<ф_доп [8].

, (2.5)

, (2.6)

, (2.7)

, (2.8)

где Р - давление от веса насыпи;

z - расстояние от подошвы насыпи до плотного основания, м;

a - заложение откоса земляного полотна, м;

R₁,…, R₄ - вектора видимости;

б ₁,…, б₃ - углы между векторами, измеряются по чертежу (рисунок 2.2), рад;

г - удельный вес грунта, ;

Н_ср - средняя отметка насыпи, м;

m - коэффициент заложения откоса;

с - сцепление грунта, МПа;

ц - угол внутреннего трения, ⁰.

Расчет:

МПа

м

МПа

МПа

Так как расчетное значение касательного напряжения меньше допустимого значения касательного напряжения (ф < ф_доп)_, то условие считаем выполненным.

Рисунок 2.2 - Схема для расчета устойчивости земляного полотна

3. Проект организации и производства строительно-монтажных работ

3.1 Подготовка дорожной полосы

Перед началом строительства автомобильной дороги требуется провести подготовительные работы. Они заключаются в расчистке отведенной полосы земли под строительство от кустарника, мелколесья, пней и крупных камней. Также к подготовительным работам относиться снятие, перемещение растительного слоя.

Состав работ:

1. Восстановление и закрепление трассы

2. Расчистка дорожной полосы (прорубка просеки, корчёвка пней, уборка валунов, удаление растительного слоя)

3. Устройство сооружений для регулирования водно-теплового режима земляного полотна.

3.1.1 Валка деревьев

Ширина полосы отвода для третей технической категории дороги составляет 36 м (В₀). Протяженность лесопокрытой зоны 400 м (L).

Площадь, занимаемая лесом на всей дороги, составляет:

, (3.1)

где S_общ - общая площадь дороги,

В_отв - длина полосы отвода,

L_уч - длина дороги.

Ведущая машина ТДТ - 55, П_см = 50 м³/смену

Лесопокрытая площадь определяется:

 (3.2)

(3.3)

Пятидневная рабочая неделя, следовательно переходной коэффициент будет находится по формуле:

. (3.4)

Следовательно время окончание работ будет равно:

(3.5)

3.1.2 Корчевка пней

Вслед за валкой и трелевкой деревьев специализированные звенья корчуют пни и удаляют их с дорожной полосы. Производительность каждого звена повышается, если корчевка производится поздней весной, когда грунт еще сохраняет повышенную влажность.

Ведущая машина - корчеватель ЛД - 9.

= 0,15 га/час

(3.6)

где П_ч - часовая производительность 0,15 га/ч;

Т - продолжительность смены;

К_в - коэффициент использования рабочего времени.

3.1.3 Снятие растительного слоя

При сооружении земляного полотна всегда недостает растительного грунта для укрепления его откосов. В связи с этим независимо от высоты насыпи и профиля земляного полотна необходимо на полную его ширину с учетом ширины боковых канав или резервов срезать и перемещать растительный грунт к границам дорожной полосы.

Толщина растительного слоя на залесенных участках составляет 15-20 см.

Существуют различные схемы срезки и перемещения растительного слоя, но в данном проекте применяем челночную схему.

Снятие, перемещение и обвалование растительного плодородного слоя производят с помощью бульдозера. Выбираем бульдозер ДЗ 18.

Длина участка покрытого лесом участка составляет - 400 м.

Нормативный документ §Е2-1-5 [4], табл. 1, п. 2б.

, (3.1.3.1)

где Т - продолжительность рабочего дня, ч;

ЕД - единица (1000 м²);

Н_вр - норма времени (1,60).

Длина захватки для лесопокрытой площади составит:

, (3.1.3.2)

где П_см - сменная производительность бульдозера;

L - длина участка, м;

S_у - площадь, на которой проводятся данные работы, м².

Длина участка с луговой растительностью составляет - 3960 м.

Нормативный документ §Е2-1-5, табл. 1, п. 2б.

В качестве ведущей машины выбираем - бульдозер ДЗ 18.

Н_вр = 0,69 на 1000 м².

(3.1.3.3)

(3.1.3.4)

Срезанный растительный слой укладываем в пределах полосы отвода, для укрепления земляного полотна.

3.1.4 Уплотнение естественного основания

Применяем круговую технологию уплотнения.

Назначаем ведущую машину - каток ДУ 31А;

Количество проходов по одному следу - 4.

Нормативный документ § Е2-1-31 т 16 п 2б[4].

Н_вр =0,29 на 100 м³

(3.1.2.1)

(3.1.2.2)

 (3.1.2.3)

3.2 Разбивочные работы при возведении земляного полотна

До начала земляных работ подрядчик восстанавливает трассу и закрепляет на местности все основные точки проектной линии дороги. Освидетельствование трассы и установление соответствия проектных данных местным условиям производит заказчик совместно с подрядчиком.

В состав разбивочных работ входят:

Ш установка высотников и повторителей; обозначение границ насыпей, выемок, боковых резервов, кавальеров и положения откосов;

Ш установка через 25-50 м в наиболее характерных местах выемок (по оси дороги над линиями наружных бровок канав) и резервов вех, колышков с указанием глубины разработки грунта;

Ш разбивка трассы, водоотводных сооружений с отметками на колышках их глубины;

Ш разметка линии хода некоторых землеройных машин.

На ровных склонах с небольшими уклонами скатов (до 3-4^о) при разбивке поперечных профилей насыпи (рис. 3.2) на местности закрепляют положение осевой точки О₁, проекции бровок С-С₁ и подошвы насыпи В-В₁.

При производстве разбивочных работ на местности закрепляют положения осевой точки , точки и бровку выемки . Таким образом, задаётся профиль в виде трапеции . От осевой точки в обе стороны откладывают отрезки . Точки закрепляют высотниками срезки (5) (колья), на которых подписывают пикетажное положение точки, расстояние () от оси (4) и глубину выемки. Затем от точек отмеряют заложение откоса и закрепляют точки бровки выемки (2).

Рисунок 3.2 - Схема организации разбивочных работ при возведении насыпи ПК0-ПК1: 1 - высотник насыпи: 2 - обозначение подошвы земляного полотна и уклона насыпи; 3 - обозначение ширины насыпи; 4 - осевой геодезический знак

Выемку вырабатывают скрепером до отметки, не доходящей на 0,2-0,3 м до проектной поверхности. На полученной поверхности выполняют второй этап разбивочных работ: уточняют положения оси дороги и разбивают основные точки поперечного профиля земляного полотна и канав.

Рисунок 3.3 - Схема организации разбивочных работ при разработке выемки: 5 - высотник срезки; 6 - обозначение водоотвода земляного полотна (дно канавы)

3.3 Строительство сооружений для регулирования водно-теплового режима земляного полотна

полотно земляной дорога строительство

Для регулирования водно-теплового режима земляного полотна используется комплексный подход, направленный на исключение попадания воды в рабочий слой насыпей и выемок, с целью предохранения конструктивных слоев дорожной одежды от деформаций, связанных с потерей несущей способности. К таким деформациям относится, в первую очередь, пучение.

В соответствии с требованиями СНиП 2.05.02-85 основным решением для обеспечения устойчивости и прочности земляного полотна и дорожной одежды является возвышение поверхности покрытия над расчётным уровнем грунтовых вод, верховодки или длительно (более 30 суток) стоящих поверхностных вод, а также над поверхностью земли на участках с необеспеченным поверхностным стоком или над уровнем кратковременно (менее 30 суток) стоящих поверхностных вод, которое должно соответствовать, например, для II дорожно-климатической зоны от 1,1 до 2,4 м в зависимости от грунта рабочего слоя.

При невозможности обеспечения требуемого возвышения покрытия над расчётными уровнями поверхностных и грунтовых вод должны быть предусмотрены следующие мероприятия: устройство морозозащитно-дренирующего слоя; регулирование водно-теплового режима земляного полотна с помощью гидроизолирующих, теплогенерирующих, дренирующих или капилляро-прерывающих прослоек; укрепление или улучшение грунта рабочего слоя с помощью вяжущих; использование армирующих геосинтетических прослоек; понижение уровня подземных вод с устройством дренажа. Указанные мероприятия особенно эффективны при их комплексном использовании.

Водоотводные и дренажные сооружения являются непосредственными элементами земляного полотна согласно СНиП 2.05.02-85. Они подразделяются:

Ш на сооружения открытого водоотвода: водоотводные канавы, кюветы, водоотводные и водосбросные лотки;

Ш сооружения закрытого водоотвода: дренажи траншейные (подкюветный, закюветный, перехватывающий), откосные, горизонтальные, застенные, пластовые.

В данном проекте в качестве сооружений для регулирования водно-теплового режима земляного полотна используются водоотводные канавы и железобетонные трубы.

3.3.1 Строительство водоотводных канав

На участке дороги предусмотрено строительство водоотводных канав с трапецеидальным сечением, на протяженности дороги в выемке 720 м.

, (3.3.1.1)

где V_р^кан - объем канавы, м3;

b_к - ширина дна канавы, м;

h_к - высота канавы, м;

m и n крутизна откосов;

L_к - длина канавы.

. (3.3.1.2)

Общий объем работ

(3.3.1.3)

Нормативный документ § Е2-1-8.

Назначаем экскаватор ЭО-4225 с вместимостью ковша 1,25 мі,

Н_вр =1,1 маш/час, ЕД=100 м³.

(3.3.1.4)

(3.3.1.5)

(3.3.1.6)

3.3.2 Строительство водопропускной трубы

На участке для перепуска воды в пониженных местах проектом предусмотрено строительство железобетонных труб диаметром d=1,0 метр, предназначенных для пропуска под насыпью дороги небольших, постоянных или периодически действующих водотоков.

Строительство водопропускных труб следует выполнять летом, когда дешевле и лучше обеспечить их укладку, гидроизоляцию и засыпку грунтом с необходимым уплотнением. Далее определим время окончания работ:

3.4 Комплектование специализированного отряда и выбор ведущих машин

Для комплектования специализированного отряда машин и выбора ведущих необходимо знать объемы работ и дальности перемещения и транспортировки этих объемов.

По продольному профилю автомобильной дороги определяем объемы выемки и дальность перемещения грунта из выемки в насыпь. Дальность перемещения грунта выемки в насыпь, определяют по графику распределения земляных на масс на продольном профиле.

V_н = 74894 м³;

V_B = 13608 м³;

L_ср^в-н = 204 м.

Объем грунта, который необходимо перевести из карьера в насыпь определяется по формуле:

Cредняя дальность возки грунта из карьера определяется по формуле и составит:

,

где V_р1 - объем работ на участке, м3;

L_уч1 - длина участка, м;

L_к - длина карьерной дороги, м.

Выбор ведущих и комплектующих землеройных машин производят из условий увязки между собой их выработки. При этом основные машины с целью полного их использования иногда могут выполнять и вспомогательные операции (при наличии необходимого оборудования). Комплексное производство земляных работ требует комплектование землеройных отрядов различными машинами, соблюдая принцип типажа и взаимодействия их в комплекте. При комплектовании механизированных отрядов, бригад или звеньев руководствуются повышением до возможного максимума производительности каждой машины.

Чтобы не ошибиться при выборе средств комплексной механизации земляных работ требуется тщательно изучить:

Ш особенности местных природных условий;

Ш закономерности изменения влажности и плотности верхней почвенно-грунтовой толщи (характерной для каждого сезона года);

Ш реальную продолжительность строительного сезона.

3.4.1 Определение скорости потока.