За конструкцією котки діляться на три види: гладкі, кулачкові та на пневматичних шинах.

Ущільнююча машина вибирається за трьома параметрами: за межею міцності ущільнюючого грунту, по товщині ущільнюючого шару грунту і по довжині гону, що залежить від розмірів карти укладання.

Для гладких котків, котків на пневматичних шинах і трамбовочних плит максимальний тиск на грунт (Ϭ_макс) має дорівнювати або бути дуже близьким до межі міцності грунту (Ϭ_г), але не більше його. За рекомендацією М. Я. Хархута.
(13.20)

 

Для кулачкових котків тиск на грунт допускається більше межі
міцності грунту:

(13.21)

Питомий тиск і максимальна глибина ущільнення вказуються у технічних характеристиках ущільнюючих машин. Величина межі міцності конкретного грунту встановлюється дослідним шляхом в грунтовій лабораторії.

При призначенні товщини відсипаного шару грунту на карті укладання керуються оптимальною глибиною ущільнення, яка складає приблизно 0,6…0,7 від максимальної глибини.

При вологості грунту менше оптимальної глибини активної зони ущільнення знижується в раз. Зв’язні грунти можна ущільнювати всіма видами котків, не зв’язні, всіма крім кулачкових. Розпушені незв’язні і слабозв’язні грунти природної вологості і водонасичені можна ущільнювати глибинними вібраторами. В стиснених умовах ущільнення насипу здійснюється віброплитою або трамбівками масою від 0,5 до 2 т. Глибина ущільнення складає до 0,8 м при 4…6 проходах по одному сліду.

Ущільнення грунту виконується від брівок насипу до середини, з перекриттям кожної смуги на 10…15 cm.

Планування укосів. Після укладання грунту в тіло греблі укоси її повинні бути доведені до проектного профілю. Планування укосів допускається тільки шляхом зрізання надлишків грунту.

Раніше знятий з основи греблі рослинний грунт переміщується на спланований низовий укіс греблі і розрівнюється шаром товщиною 0,15 м. При висоті греблі до 10…15 м рослинний грунт переміщується зазвичай за допомогою бульдозерів, а для більш високих – автосамоскидами, скреперами з подальшим розрівнюванням бульдозером, грейдером або екскаватором з ковшем–планувальником.

Гребінь греблі досипають до проектної відмітки грунтом, що отриманий в результаті зрізання бульдозерами з укосів греблі.

13.5. Особливості будівництва гребель з ядром,
екраном і понуром

Однорідні греблі зазвичай відсипаються рівномірно по довжині та ширині. При будівництві неоднорідних і руслових гребель в певній послідовності зводять їх окремі частини: екран, понур, ядро, бічні призми тощо.

Влаштування екрану. Екран укладають після того, як тіло греблі зведено на проектну висоту і отримало достатню осадку. У деяких випадках укладання екрану здійснюють одночасно з насипанням тіла греблі, але так, щоб він зводився безперервно.

Грунт укладається в екран шарами з ретельним ущільненням. Зведену частину негайно привантажують грунтом захисного шару. При влаштуванні екрана використовуються ті ж машини, що і при зведенні тіла греблі.

Влаштування понура. Понур можна будувати незалежно від часу укладання грунту в тіло греблі, проте його зведення повинно бути закінчене до початку укладання грунту в екран. Грунт укладається у понур шарами з ретельним ущільненням.

Влаштування ядра. Ядро в греблі може бути вертикальним центральним або похилим. Масивне центральне ядро з кутом нахилу укосів, рівним куту внутрішнього зсуву матеріалу ядра, зводять з випередженням росту бічних призм греблі на 3…4 шари. При будівництві гребель з обтиснутим ядром бічні призми і ядро відсипається одночасно. Для цього потрібно встановити необхідні потоки грунту в ядро і в бічні призми греблі на кожному рівні її зведення.

Розрахунковий потік грунту в бічні призми греблі обчислюється за формулою:

(13.22)

де V_б.п. — об’єм грунту, що укладається в бічні призми греблі, м³;

Т — термін будівництва греблі, в добах.

Розрахунковий потік грунту в ядро греблі:

(13.23)

де V_я — обсяг матеріалу, що укладається в ядро греблі, м³.

Тривалість відсипання бічних призм або ядра між будь-якими рівнями дорівнює відношенню обсягів їх між цими рівнями до потоку.

Похиле ядро зводять з випередженням зростання верхової призми, але з відставанням від зростання низової призми греблі.

Руслову греблю зводять, після того, як закінчено влаштування заплавних частин греблі, верхової та низової огороджувальних перемичок.

Будівництво руслової греблі ведуть у наступному порядку:

1-й етап — відводять воду з русла ріки, зводять кам’яний банкет, який у період будівництва служить низовою перемичкою, а в період експлуатації – дренажною призмою; зводять верхову земляну перемичку, яка повністю входить до складу тіла греблі; осушують котлован, готують основу греблі (видаляють деревні залишки, розчищають русло, видаляють слабкі грунти тощо);

2-й етап — під кутом 45° зрізають бахрому на кінцях заплавних частин греблі для кращого контакту її з русловою частиною, а зрізаний грунт укладають в тіло руслової греблі; пошарово зводять руслову греблю з грунтів кар’єра за такою ж технологією, що і заплавні греблі.

13.6. Будівництво якісних насипів способом
відсипки грунту у воду

Якісні насипи (дамби, греблі) можна зводити шляхом пошарового відсипання будь-яких зв’язних грунтів у воду (рис. 13.8.).

Основні будівельні операції виконуються в такій послідовності:

- підготовка основи і розбивка її на карти укладання (чеки);

- зведення дамб обвалування по зовнішньому контуру карт укладання;

- наповнення водою чеків;

- відсипання грунту у воду на картах укладання.

Цей спосіб виключає такі будівельні операції, як розрівнювання та ущільнення грунту, які виконуються при сухому способі зведення насипів. Ущільнення грунту відбувається під дією власної ваги і проїзду транспорту по ньому. Відсипання грунту у воду можна виконувати в дощову погоду, а якщо підігрівати воду, то й при мінусовій температурі. Завдяки цьому є можливість подовжити будівельний період.

Розміри карт укладання зазвичай призначають за величиною потоку грунту. Товщина шару відсипання грунту залежить від глибини води в чеку (h). Сухий запас відсипаного шару (Δh) залежить від властивості грунтів і вантажопідйомності машин.

 

Рис.13.8. Схема будівництва якісного насипу відсипанням грунту у воду:
1 – дамби обвалування чеків; 2 – відсипка грунту у воду; 3 – труба для зливу надлишкової води; 4 – сусідня карта; 5 – поверхня карти.

Глибина води в чеку, в основному, залежить від здатності дамб обвалування утримувати її на карті укладання.

Для прискорення консолідації глинистого грунту в тілі насипу влаштовують систему водовідведення у вигляді вертикальних і горизонтальних дрен. Горизонтальні дрени укладаються рядами через кожні 3…4 м по висоті з виходом у вертикальні колодязі. Вода з колодязів піщаними дренами зводиться в трубчастий колектор і по ньому за межі насипу. Дамби обвалування влаштовуються насухо за допомогою бульдозерів. Рівень води в чеку підтримується на постійній позначці на рівні 0,3…0,75 м нижче поверхні відсипаного шару грунту. Надлишкова вода витісняється грунтом і по трубі переливається на сусідню карту (чек).

13.7. Підготовка чаші водосховища

До початку накопичення води чаша водосховища повинна бути очищена від лісу, чагарнику, корчів, сміття тощо. Ці роботи виконуються за допомогою механічних пил, корчувачів-збирачів, кущорізів та інших механізмів.

При наявності в ложі водосховища відкритих каверн (карстів) їх ліквідовують у наступному порядку:

– за допомогою буріння на глибину 4…6 м визначають межу розповсюдження карстів. Ознаками наявності карстів у ґрунтовій товщі є характерний гул при ударно-обертальному бурінні, раптовий провал інструменту тощо;

– на великих площах карсти можна знищити вибуховим способом із залученням для цієї роботи спеціалізованих організацій;

– після обвалення карстів вибухом воронку засипають суглинком або глиною з пошаровим ущільненням до щільності не менше 1,7 т/м³;

– після закладання воронок поверхню карстової зони покривають екраном з ущільнених грунтів. Товщину і щільність грунту екрана визначають розрахунком.

Рис. 13.9. Схема зведення руслової частини греблі гідровузла: а – склад гідровузла; б – етапи будівництва; 1 і 3 заплавні частини греблі; 2 – руслова частини греблі; 4 – водоскидні споруди; 5 – русло річки; 6 – кам’яний банкет;
7 – підготовка основи; 8, 9 – відвідний канал; 10 – верхова земляна перемичка; 11 – укладання грунту в руслову частину греблі. 1-й етап – організація пропуску будівельних витрат; 2-й етап – зведення руслової частини греблі.

При розташуванні ложа водосховища на сильно фільтруючих грунтах передбачаються протифільтраційні пристрої, які повинні забезпечувати водонепроникність ложа в допустимих межах, не втрачати протифільтраційних властивостей під впливом атмосферних факторів і при спорожненні водосховища. Основні елементи протифільтраційних пристроїв: основа, екран і захисне привантаження (рис. 13.10.)

*26 Кизима В. Технологія виконання та проектування земляних робіт в будівництві

Існує кілька типів екранів: екран-основа, екран-пластир і екран із синтетичних матеріалів.

Рис. 13.10. Екрани для ложа водосховища та їх конструктивні елементи:
а – екран-основа; б – екран-пластир; в – екран з поліетиленової плівки;
1– шар ущільненого місцевого грунту; 2 – екран; 3 – привантаження;
4 – природна основа.

Склад будівельних операцій із влаштування екрану-основи:

– зняття родючого шару і переміщення його за межі ділянки екранування бульдозерами або скреперами;

– оранка ложа водосховища на глибину 30…40 см причіпними або навісними плугами до тракторів потужністю 75 або 100 к.с.;

– розпушення зораного шару дисковими боронами;

– зволоження розпушеного шару до оптимальної вологості (автоцистерни, поливальні машини або тимчасовий водопровід та шланги);

– ущільнення шару котками до проектної щільності;

– переміщення раніше знятого родючого шару грунту в якості привантаження на ущільнений екран-основу з пошаровим розрівнюванням і укатки привантаження в один-два проходи по одному сліду. Шар привантаження необхідний для захисту екрана від впливу атмосферних опадів у період будівництва, спорожнення водосховища в період експлуатації і для зменшення ефекту розущільнення грунту при його набуханні. Як привантаження може бути використаний будь-який грунт, але кращими вважаються гравій, пісок і легкі супіски.

Склад будівельних операцій при будівництві екрану-пластиру:

– зняття переміщення рослинного грунту з ложа за межі ділянки екранування (бульдозери, скрепери);

– ущільнення грунтів основи котками за один-два проходи по одному
сліду (якщо грунти основи розпушені);

– навал грунту, що доставляється з резерву (скрепери, автосамоскиди); пошарове розрівнювання грунту в тілі екрану (бульдозери, грейдери);

– зволоження грунту до оптимальної вологості (водопровідні машини, автоцистерни, вручну з тимчасового водопроводу і з гнучких шлангів);

– пошарове ущільнення грунтів (котки, трамбувальні машини);

– відсипання шару привантаження з ущільненням за один-два проходи по одному сліду.

При товщині екрана понад 30 см і наявності придатних для тіла екрана грунтів в основі будується комбінований екран. Нижній шар основи водосховища товщиною 30 см влаштовується як екран-основа, а верхній – як екран-пластир.

Екран із синтетичних матеріалів (наприклад, з поліетиленової плівки) будують в наступному порядку: готують основу, як для екрану-пластиру, килимами плівку в основі у вигляді окремих смуг (шматків); смуги зварюють між собою на місці укладання, а потім піонерним способом відсипається привантаження.

Організація робіт при влаштуванні екранів наступна. Всю площу екранування ложа водосховища розбивають на карти (ділянки). На кожній карті виконують одну з перерахованих будівельних операцій. Розмір карти визначається за тим же принципом, що і при будівництві насипних земляних гребель і дамб. Залежно від виконання будівельних операцій в їх технологічній послідовності машини переходять з карти на карту. Провідною будівельною операцією при влаштуванні екрана-основи є укатка грунту. Провідним будівельним процесом при будівництві екрану-пластиру служить укладання грунту в тіло екрану, а екрану з поліетиленової плівки — укладання плівки.

Контрольні питання.

1. Описати загальні відомості будівництва земляних гребель і дамб.

2. Організація і проведення робіт в кар’єрі.

3. Організація транспорту для перевезення грунту з кар’єру в греблю. Влаштування і підтримка шляхів.

4. Описати укладання грунту в тіло дамб і гребель. Схема укладання.

5. Будівництво якісних насипів способом відсипки грунту у воду. Схеми робіт.

6. Описатим підготовку чаші водоймища. Дати схему екранів, їх типи.

14. Будівництво каналів зрошувальних
і осушувальних систем

14.1. Особливості будівництва каналів

Зрошувальні канали залежно від їх призначення в системі можуть мати ширину по дну від 0,2 до 12 м та глибину від 0,2 до 8 м і більше, коефіцієнт закладення укосів m=1…4 і пропускну здатність від 10 л/с до декількох десятків і навіть сотень кубометрів за секунду. Довжина каналів може досягати декількох десятків і навіть сотень кілометрів.

Щоб задовольнити експлуатаційним вимогам, дно каналу проектують нижче або вище природної поверхні землі залежно від характеру елементів рельєфу по трасі. У зв’язку з цим розрізняють ділянки каналів, що проходять цілком у виїмці або цілком у насипу, або в напіввиїмці-напівнасипу (рис. 14.1). Склад будівельних операцій, комплект машин, способи виконання робіт і в цілому технологія виробництва робіт на ділянках каналу у виїмці, насипу і в напіввиїмці-напівнасипу будуть різними.

Осушувальні канали зазвичай проходять у виїмках за зниженими місцями осушуваної території, де, як правило, несприятливі гідрогеологічні умови ускладнюють виконання робіт. З цієї причини форма поперечних перерізів осушувальних каналів буває:

– трапецеїдальних з шириною по дну від 0,4 до 3 м і більше з закладанням укосів m = 1…2,8 та глибиною до 4 м і більше;

– параболічна і полігональна з відношенням ширини по урізу води до глибини води рівним 6 …14.

Будівництво осушувальної мережі ведеться від великих каналів до дрібних в напрямку від гирла до верхів’я. Це забезпечує швидке скидання води з осушуваного масиву і відведення її від забою землерийної машини. На грунтах з малою несучою спроможністю і заболочених ділянках на будівництві осушувальних каналів застосовуються землерийні машини з розширеними гусеницями (екскаватори, бульдозери). Іноді в цих умовах екскаватори можуть працювати тільки на спеціальному настилі – сланях, яке виготовляються з колод діаметром 20…25 см і довжиною 6 м (рис. 14.2.). Кожні три таких колоди скріплюють в щити за допомогою болтів, скоб або хомутів. При роботі екскаватора під кожною гусеницею має бути такий щит, а два інших щити попереду по ходу руху. У міру влаштування каналу екскаватор переходить на попереду покладену пару щитів, а звільнену ззаду пару щитів перекидає знову вперед по ходу руху. Для зручності перекидання слані-щити мають кільця, а на ковші екскаватора є захватне тросове пристосування. Після перекидання щитів це пристосування з ковша знімається.

Будівельним роботам передують підготовчі роботи, до яких відносяться:

– виноска в натуру траси каналу і осей споруд;

– очищення траси від чагарників, корчів, дерев, каміння;