Розділ 6: Штучні споруди на автомобільних дорогах.

Мета: навчальна: засвоїти види штучних споруд;

Тема :Розвиваюча: розвивати вміння систематизувати та узагальнювати інформацію, виділяти головне;

Виховна: виховувати наполегливість, самостійність, акуратність.

Тип заняття: лекція.

Література:

      1.     https://studopedia.su/4_46592_lektsiya--vidi-shtuchnih-sporud-elementi-mostovogo-perehodu-i-mostiv-osnovni-viznachennya-i-poznachennya-shcho-vikoristovuyutsya-v-mostah.html

Хід заняття

5.1.            Види штучних споруд на автомобільних і міських дорогах.

Автомобільні дороги, пролягаючи по різноманітній місцевості, перетинаються між собою або із залізницями, а також з різними перешкодами: ярами, ущелинами, гірськими хребтами, струмками, річками, озерами, морськими затоками і протоками. У цих ситуаціях для забезпечення безперешкодного руху на дорогах будують різні споруди: труб, мостові споруди, тунелі, галереї, балкони і підпірні стінки.

Труби використовуються для пропуску під дорогою невеликих водотоков (водопропускні труб), транспортних засобів, пішоходів, а в сільській місцевості і худоби. Вони влаштовуються в тілі земляного полотна дороги (мал. 1.1) із збірних об'ємних або плоских елементів, при цьому земляне полотно дороги не розривається, що сприяє комфортнішим умовам руху. У загальній кількості малих штучних споруд труби на автомобільних дорогах складають близько 70 %. 

Мал. 1.1. Схема розташування водопропускної труби в тілі земляного полотна: 1 – рівень проїзної частини; 2 – земляне полотно; 3 – елемент оголовка труби.

Мостові споруди (мал. 1.2) використовуються для пропуску доріг над водними перешкодами, ущелинами, ярами і над іншими дорогами.

На відміну від труб вони перекривають земляне полотно дороги своїми конструкціями, що складаються з пролітних будов і опор. При цьому пролітні будови перекривають простір між опорами, сприймають навантаження від транспортних засобів, що переміщаються по них, і передають його і власну вагу на опори. Опори сприймають зусилля від пролітних будов і передають їх через фундаменти на грунти основи. Різновидом мостових споруд є власне мости (мал. 1.2, а), шляхопроводи (мал. 1.2, б), віадуки (мал. 1.2, в), акведуки і естакади (мал. 1.2, г).

Міст – споруда для пропуску дороги над якою-небудь водною перешкодою.

Шляхопровід – мостова споруда, яка служить для пропуску однієї дороги над іншою в різних рівнях.

Віадук – мостова споруда на переході через глибокий яр, ущелину, суходіл, лощину з високим розташуванням проїзду над дном перешкоди. Характерною особливістю віадуків є опори великої висоти (від декількох десятків до сотень метрів).

5.1. Класифікація дорожніх машин. Машини для підготовчих робіт. Землерийно-транспортні машини.

Для виконання підготовчих робіт використовують кущорізи, розпушувачі, корчувачі, канавокопачі.

Кущорізи призначенні для зрізання на рівні землі кущів і дрібного лісу діаметром до 25 см. Вони представляють собою навісне обладнання у вигляді трикутного відвалу з ножем, розташованим попереду трактора. Навісне обладнання кущорізу Д – 514А Змонто­вано на тракторі Т-100 МГП і складається з робочого органу, огорожі трактора, універса­льної штовхаючої рами, змінної головки, приводу шліфувальної головки. Робочий орган складається з відвалу з ножами і амортизаторів. Відвал представляє собою А – подібну раму, зварену з кутиків Ножі кущорізу взаємно змінні. Шліфувальні головки призначені для заточування ножів. Керування робочим органом кущорізу – гідравлічне від гідросис­теми трактора.

Розпушувачі призначені для розпушування щільних ґрунтів, пронизаних корінням, а також ґрунтів з валунами та камінням. Використовувані в комплекті з бульдозерами, скреперами екскаваторами, розпушувачі в 3 – 5 разів збільшують продуктивність цих ма­шин. Розпушувачі бувають причіпні і навісні. Перевага навісних полягає в тому, що їх вага менша і більша маневреність. При невеликих об’ємах робіт ґрунти можуть бути розпушені простими і дисковими боронами, що використовують в лісовому і сільському господарс­тві. Д-162А – канатно-блочні, Д-515А – гідр.

Корчувачі призначені для викорчування пеньків, очищення полів від крупних каменів, їх транспортування на невеликі відстані, валки дерев і інших підсобних робіт. Д-496А – корчувачі з канатним керуванням. Д-513А – з гідравлічним від гідростатичного трактора.

Корчувач складається із універсальної рами змінного обладнання(відвал з зу­бами). Рама універсальна і може бути використана для навіски робочих органів кущорізу і бульдозеру.

Канавокопачі призначенні для риття кюветів, нагірних і водовідвідних канав. При будівництві доріг місцевого значення можна використовувати навісні і причіпні канавоко­пачі, які формують профіль за один прохід.

Машини для земляних робіт за технічним призначенням можуть бути розділені на основні групи:

· землерийно-транспортні: бульдозери, скрепери;

· машини для розробки і завантаження ґрунту в транспортні засоби: екскаватори;

· машини для придання земляному полотну заданого поперечного і повздовжнього профілю: автогрейдери;

· ґрунтоущільнюючі машини: котки, трамбувальні машини, віброущільнювачі.

Бульдозери призначені для різання і переміщення ґрунту на великі відстані (50 – 100 м), а також планування поверхні. Крім того бульдозери можуть виконувати такі доро­жньо-будівельні роботи: зняття рослинного шару; планування і розрівнювання ґрунту при відсипці його іншими машинами; засипка траншей і ям; розчистку трас від чагарників пе­ньків і невеликих дерев і таке інше. Бульдозери можуть виконувати насипи висотою до 1,5-2 метри і рити виїмки з переміщенням ґрунту в насипи і кавальєри.

По типу базової машини бульдозери бувають на гусеничному і на колісному трак­торах. Робочий орган бульдозера – відвал укріплюється спереду базової машини перпен­дикулярно її руху. За системою керування бульдозери бувають канатними і гідравлічними. Гідравлічна система забезпечує примусове заглиблення відвалу, канатна – під дією власної ваги.

Скрепери призначені для пошарової розробки і транспортування ґрунту, пошарової укладки його в насип. Скрепери можуть також розрівнювати ґрунт і частково ущільню­вати його по свіжо укладеному шарові. Скрепер представляє собою ківш, вмонтований на колісній рамі і забезпечений механізмами керування, які дозволяють йому різати, транс­портувати і вивантажувати ґрунт. Робочий процес скрепера складається із наступних опе­рацій: набір ґрунту, транспортування навантаженого скреперу, вивантаження, повернення порожнього скреперу.

Екскаватори бувають одноковшеві і багатоковшеві (ланцюгові і роторні). Багато­ковшеві мають більшу потужність і вони є доцільними при великих об’ємах земляних ро­біт. Одноковшеві доцільні при невеликих об’ємах робіт. Вони можуть бути гусеничними і на гумовому ходу а також мати змінне обладнання: пряма і обернена лопата, драглайн, грейдер, кран і копер. Найбільш поширений гусеничний екскаватор Э-652А з ковшем 0,5-0,65 м3.

Автогрейдери і грейдери призначені для улаштування ґрунтових доріг, профілю­вання земляного полотна, планування насипів, виїмок і відкосів насипів (висотою до 1 ме­тра) при сприятливих гідрогеологічних умовах, при ритті та очищенні канав.

 При зведенні насипів грунт відсипають шарами товщиною 1 -15 м з послідовним ущільненням. При ущільненні частинки грунту зближуються, повітряні простори, що знаходяться між ними, ліквідуються, а зайва вода вичавлюється. Ущільнення грунтів виконують укочуванням, трамбуванням, вібруванням і вібротрамбуванням.

   Ущільнення укочуванням відбувається в результаті тиску, створюваного вальцями або колесами, перекочується по поверхні грунту. За цим принципом працюють причіпні катки різних типів: гладкі решетчаті  і кулачкові та на пневматичних шинах.

   Ущільнення трамбуванням здійснюють ударом по грунту вільно падаючих тіл з певної висоти. В якості робочих органів в цих машинах можуть бути плити або вантажі. За цим принципом працюють трамбувальні плити, що підвішуються на екскаваторах або тракторах причіпні катки з падаючими вантажами спеціальні причіпні і самохідні трамбують машини і дизель-трамбування.

   Ущільнення вібрацією і вібротрамбуванням здійснюють передачею малозвязним  грунтам коливань, в результаті яких при струшуванні вони набувають-властивості рідини, частки їх інтенсивно переміщаються відносно один одного і ущільнюються. За цим принципом влаштована робота причіпних вібраційних котків і самопересувних  вібраційних плит.

   Гладкий причіпний коток застосовується для ущільнення зв'язних грунтів і складається з гладкого барабана-вальца, що обертається разом з віссю на підшипниках ковзання, встановлених на рамі. Внаслідок малого питомого тиску на грунт для повного ущільнення грунту потрібно 6-10 проходів катка по одному місцю. Глибина ущільнення не перевищує 0,25-0,35 м.

  Кулачковий причіпний коток застосовують для ущільнення малозвязних грунтів нормальної вологості – супіску, суглинку. Валець для збільшення маси заповнюють баластом (піском). Кулачкові катки розвивають високий питомий тиск на грунт завдяки чому товщина шару, що ущільнюється досягає 08 м.

Пневмоколісний причіпний коток забезпечений робочим органом у вигляді чотирьох - восьми коліс з пневматичними шинами, змонтованими в один ряд. Маса катка з баластом досягає 10-25 т. Пневмокатки вельми ефективні для ущільнення як зв'язних, так і незв'язних грунтів, при 4-6 проходах ущільнюють грунт на глибину до 0,4 м і є найбільш економічними і продуктивними ущільнювальними машинами.

Розділ 4: Дорожньо-будівельні матеріали.

Для будівництва, ремонту та утримання автомобільних доріг застосовують різноманітні природні і штучні дорожньо-будівельні матеріали.

До природних матеріалів відносяться такі матеріали, які добуваються в верхніх шарах земної кори і використовуються після нескладної механічної обробки для додання частинкам матеріалу потрібних розмірів, форми і стану поверхні (пісок, глина, щебінь, гравій, природний асфальт і ін.). Штучні матеріали виготовляють з природної сировини або відходів промисловості шляхом їх обробки за спеціальною технологією, що сприяє утворенню нових матеріалів з іншими, ніж у вихідних, властивостями (цемент, бітум, цементобетон і ін.).

Якщо дорожньо-будівельні матеріали отримані з місцевого вихідної сировини і з відходів промисловості, то вони називаються місцевими (пісок, гравій, шлак та ін.) і більш дешеві в будівництві, ніж привізні. Але так як від якості застосовуваних матеріалів, так само як і від якісної технології будівництва доріг, в кінцевому рахунку залежить довговічність дорожнього одягу, застосування менш якісних місцевих матеріалів може бути виправдане не завжди.

Основою природних матеріалів є пухкі осадові гірські породи, які в результаті тривалого впливу змінних температур, розмиву водами і вивітрювання руйнуються до певного стану, утворюючи в залежності від величини частинок, домішок і вологи так звані ґрунти, які мають різні властивості.

До ґрунтів мінерального походження, що використовуються в дорожньому будівництві, відносяться глини, піски, суміші пісків з глинами (супіщані і суглинисті), щебінь, галька, гравій. До грунтів органічного (рослинного) походження належать торф і чорнозем з домішками піску і глини. Грунти з рясними домішками мінеральних солей утворюють солончаки.

Глини. У материковому заляганні глини водонепроникні. При певному зволоженні глини стають пластичними, тобто під дією зовнішніх сил набувають здатність зберігати форму.

Піски. Без домішок піски, незалежні від вологості, пластичністю не володіють. Найбільш міцними є кварцові піски (білого кольори). При наявності домішок оксидів заліза піски можуть бути жовтими, бурими або вишнево червоними. Залежно від розмірів частинок піски можуть бути грубозернистими, середньозернистими, дрібнозернистими, дуже дрібнозернистими і тонкозернистим.   Застосовують пісок для підстилаючих шарів дорожніх одягів, основи дренажу, в цементо- і асфальтобетонах. Пилуваті піски в земляному полотні не використовуються, так як при зволоженні набувають властивостей пливунів.

Глинисті грунти. Складаються в основному з глини, але містять незначні домішки піску, практично водонепроникні. Можуть застосовуватися в земляному полотні в сухих місцях, так як при насиченні водою розм'якшуються і втрачають несучу здатність.

Суглинні грунти. Являють собою суміші піску з глиною.

Пилуваті суглинки і важкі пилуваті супіски. Містять велику кількість пилуватих частинок, тому нестійкі до впливу вологи. Набухають при зволоженні, зімойч в них утворюються безодні. Укоси з цих грунтів легко розмиваються і вивітрюються.

Супіщані грунти. Являють собою суміші піску з глиною при утриманні глини від 5 до 20% по масі. У перезволоженому стані не втрачають несучої здатності, що сприяє їх застосуванню при влаштуванні насипів.

Пилуваті супіщані грунти. Ті ж супіщані грунти, але відрізняються великим вмістом піщаних частинок (до 50% по масі). При перезволоженні втрачають несучу здатність. Можуть накопичувати вологу в зимових умовах з утворенням глибин. Можливо застосувати в насипах тільки в сухих місцях.

Гравій. Являє собою окатанні водою уламки гірських порід розміром від 3 до 70 мм.

Добутий в кар'єрі гравій може містити пісок. Якщо піску більше 50%, то матеріал називається гравійно-піщаним. Гравій знаходить застосування в покриттях, конструктивних шарах дорожніх одягів, в дренажах, асфальто- і цементобетону, в якості баластного шару на залізничному полотні.

Щебінь. Являє собою суміш незграбних уламків скельних порід розміром

5-70 мм. Щебінь може бути природний і виготовлений шляхом дроблення. Для дорожнього будівництва застосовують 5 сортів щебеню: великий (40-70 мм), середній (20-40 мм), дрібний (10-20 мм) ,, Клінец (5-10 мм), висівки (меньше 5 мм).

Чорнозем, торф. Застосовуються тільки для облицювання укосів насипів і виїмок з метою створення рослинного покриву, що оберігає укоси від розмиву водами. 

Штучні матеріали, що використовуються у будівництві автомобільних доріг.

Цемент. Відноситься до мінеральних в'язких матеріалів водного твердіння. Портландцемент являє собою гідравлічна в'язка, отримана тонким помелом клінкеру, мінеральних добавок і природного гіпсу. Основною властивістю портландцементу є його здатність тверднути при розчиненні водою, перетворюючись у камневидне тіло. Ця властивість залежить від складу добавок і тонкості помелу клінкеру.( При виробництві клінкеру використовують глину з мінімальною кількістю солей і вапна, що призводить до отримання однорідного матеріалу)

Застосовується портландцемент при укріпленні грунтів, бетонних дорожніх основ і покриттів.

Бітуми. Відносяться до органічних в'язких матеріалів, представляють собою групу природних і штучних твердих, пластичних або рідких речовин, що складаються з суміші органічних високомолекулярних сполук (ароматичні вуглеводні і їх похідні).

Легко з'єднуються з кам'яними матеріалами, утворюють міцну, водостійку плівку. Штучним шляхом бітуми готують з нафти або сланців. Вони діляться на три групи: тверді, рідкі і в'язкі бітуми - в залежності від рухливості при 20-25 ° С і при 120-180 ° С. Показниками бітумів є в'язкість, пластичність і міцність. При зміні температури у бітумів сильно змінюється в'язкість. Так, при зміні температури від - 30 ° С до + 60 ° С бітум переходить з твердого в в'язко-пластичне, а потім в рідкий стан.

При будівництві дорожніх і аеродромних покриттів використовуються штучно одержувані з нафти дорожні в'язкі бітуми марки БНД (бітуми нафтові дорожні), марки БН (бітуми нафтові) і рідкі бітуми марок БГ (бистрозагустівші), СГ (середньозагустівші) і МГ (не швидко загустівші).

           Розділ 3: Спорудження земляного полотна

3.1. Лінійні та зосередженні роботи. Підготовчі, основні, планувальні, оздоблювальні, закріплюючі роботи.

Всі дорожні роботи за характером виробництва поділяються на заготівельні, транспорті та будівельно-монтажні.

Заготівельні роботи(близько 50% обсягу виконуваних робіт) – це роботи, які полягають й заготівлі та зберіганні мінеральних і в’яжучих матеріалів, приготуванні з них суміші, заготівлі штучних виробів та збірних елементів.

Транспортні роботи(вимагають доставку матеріалів на заводи для переробки або на місце вкладання із залізничних станцій, проміжних складів, притрасових кар’єрів, заводів і баз для приготування органічних в’яжучих, емульсій, асфальто- та цементобетонних сумішей, збірних залізобетонних виробів. Транспортні витрати складають 15-20% від загатовільного обсягу робіт і залежать від розташування залізничних станцій постачання та кар’єрів.

Будівельно-монтажні роботи: спорудження земляного полотна, штучних споруд, технічних будівель, тимчасових споруд, основ і покриттів дорожніх одягів, облаштування дороги.

Будівельно-монтажні роботи поділяють:

- за часом виконання - підготовчі й основні роботи.

- за рівномірністю розподілу – лінійні й зосереджені роботи.

Лінійні роботи більш-менш рівномірно розподілені вздовж ділянки дороги й повторюються на кожному кілометрі з невеликими відхиленнями від середніх значень.

До лінійних робіт відносять:

·  зведення земляного полотна у невеликих виїмках і насипах;

·  влаштування дорожніх основ і покриттів,

·  будівництво водоперепускних труб і малих мостів;

·  встановлення дорожніх знаків і огородження.

Найбільш об’ємними лінійними роботами, які більш-менш рівномірно (з невеликими відхиленнями від середніх значень) розподілені вздовж дороги, є зведення земляного полотна та влаштування дорожніх основ і покриттів. Інші роботи (влаштування труб чи малих мостів, встановлення огорож та дорожніх знаків) – періодично повторюються. Лінійні роботи складають 80-90% загальної вартості будівництва.

Зосереджені роботи виконуються на окремих ділянках дороги; за складністю виконання, трудоємкістю й обсягами вони різко відрізняються від робіт на суміжних ділянках.

До зосереджених робіт відносять:

·  спорудження високих насипів і глибоких виїмок;

·  великі об’єми робіт у скельних ґрунтах;

·  спорудження середніх і великих мостів.

Зосереджені роботи бажано закінчувати до початку лінійних робіт.

При будівництві автомобільних доріг застосовують два методи організації робіт: поточний та розосереджений (паралельний). Основним методом будівництва автомобільних доріг є поточний метод.

Поточний метод організації робіт передбачає виконання всіх основних робіт пересувними спеціалізованими будівельними підрозділами, Вони рухаються по дорозі, яка будується, з однаковою швидкістю та в певній технологічній послідовності, після яких залишається повністю закінчена дорога. При поточному методі елементи дороги будуються безперервно й рівномірно з відповідним використанням матеріальних і трудових ресурсів.

Спеціалізовані загони розділені між собою по довжині дороги й працюють на ділянках певної довжини – захватках, де виконуються одна чи декілька технологічних операцій.