Cel mai important proces tehnologic în construcția platformei rutiere este un sigiliu care asigură forța și stabilitatea necesară a solului. Valorile reale ale modulului de elasticitate, unghiul de frecare internă și aderență depind de calitatea lucrărilor de compactare și, în consecință, de capacitatea designului de pavaj pentru a-și menține rezistența pentru o durată de viață dată.
În solurile cu densitate scăzută, sub influența încărcăturilor de transport, se acumulează deformări reziduale. Solurile insuficient compactate sunt eterogene, mai puțin dense, au subsidențe, ceea ce duce la întreruperea netedă a șoselei de drum. Pe măsură ce crește densitatea solului, permeabilitatea la apă scade. Cu cât solul este mai dens, cu atât mai puține variații ale umidității solului se schimbă sub influența fenomenelor atmosferice și, în consecință, cu atât mai puține sunt probabilitățile de îngheț.
Abordarea fundamentală pentru determinarea densității dorite a solului este de a avea ca rezultat o densitate de compactare a devenit, la care nu se va produce acumularea de tulpini reziduale din subgrade repetate sarcinile și schimbările de umiditate a solului de proiectare existente. Creșterea densității solului la valorile dorite ale principalilor parametri asigură o rezistență de stabilitate a solului, făcându-le puțin influențat de variația de temperatură sezonieră și solurile vlazhnosti.Uplotnenie compensat prin economiile realizate prin reducerea grosimii pavajului, reduce costurile de reparații și de a reduce traficul rutier raskhodov.Obsledovaniya și diagnosticarea autostrăzilor indică faptul că unul dintre cauzele daunelor prematură este densitatea insuficientă a solului de către proprietarii de pământ despre panza. Acest lucru se aplică tuturor secțiunilor de drumuri situate pe panza de pământ și în diguri și în crestături. Din aceste motive, atât solurile în vrac, cât și bazele malurilor și straturile de suprafață ale bazelor de sol în crestături trebuie compactate. Este necesară subgrade de etanșare și această cerință este înregistrată de codurile de construcție aplicabile și reglementărilor tehnologice pentru construcția de drumuri subgrade [83, 86, 87].
Pe baza unei reprezentări elementare a solului ca sistem trifazic, fără a ține seama de caracteristicile sale structurale, se folosește următoarea expresie pentru volumul unitar de sol:
? - densitatea scheletului solului, g / cm3;
Y este densitatea particulelor minerale, g / cm3;
W este fracția de masă a umidității solului,%;
V este volumul de aer,%;
1 este volumul unitar al solului (1 cm3).
Prin urmare, densitatea solului:
Valoarea lui Y este schimbat într-un interval îngust: pentru sol argilos nisipos Y = 2,65-2,55 g / cm3 pentru argilă și sol argilos nămolos Y = 2,68; pentru lut greu și lut greu Y = 2,7; pentru argilă Y = 2,6. Cea mai mare densitate corespunde porozității solului în intervalul de 4-6% (6% pentru nisip și sol argilos nisipos, 5% aluvionar, argilos și argilă și 4% - argilă grea și argilă prăfoasă).
Procesul de compactare constă în eliminarea aerului din porii solului, stoarcerea apei și reducerea grosimii filmelor de apă, obținută prin acțiunea mecanică a mașinilor de etanșare. Apăsarea apei de la sol este lentă și nu joacă un rol semnificativ în procesul de compactare datorită timpului scurt de acționare al încărcăturilor atunci când este compactat de mașini. Prin urmare, în timpul compactării la umiditatea reală, aerul este îndepărtat în principal.
Pentru a obține structura cea mai densă, este necesar ca umiditatea solului să fie astfel încât volumul aerului prins să se încadreze în limitele specificate mai sus: 4-6%. În acest caz, se formează cele mai durabile cochilii hidratate, care asigură filtrarea minimă și umflarea minimă a solului și, în consecință, cel mai înalt modul posibil de elasticitate. Dacă umiditatea solului este mai mică, adică volumul porilor ocupați de aer este mai mare decât valoarea specificată, nu se creează o structură stabilă și, când este umezită, solul se umflă ușor și cu cât este mai mare umiditatea, cu atât este mai mare. În caz de densitate insuficientă, dimpotrivă, devine mai densă și oferă o pescaj. Modulul de elasticitate scade în ambele cazuri. Atunci când conținutul de umiditate al solului crește în timpul compactării, o parte din pori este umplută cu apă, care deplasează aerul. Structura solului devine instabilă, în special prin compresia șocurilor, iar modulul de elasticitate scade.
Se consideră că pentru fiecare sol există umiditate optimă și densitate, în funcție de compoziția sa mineralogică și granulometrică. Umiditatea optimă corespunde lucrărilor specifice necesare pentru compactarea solului. Această lucrare este determinată de masa rola și de numărul de treceri sau de masa încărcăturii consolidate, de înălțimea căderii și de numărul de impacturi. Un conținut de umiditate optim mai scăzut corespunde muncii mai compacte. În Fig. 2.4 arată cum se schimbă densitatea și umiditatea optimă pentru diferite valori ale lucrărilor de compactare. Cu aproximație, putem presupune că umiditatea optimă este apropiată de umiditatea moleculară maximă, adică de umiditatea la care toată apa din sol este într-o stare legată.
În zonele de sud în care conținutul natural de umiditate este mai mic, solul trebuie să fie pre-umezit sau lucrările de etanșare trebuie crescute pentru a atinge densitatea necesară.
Valorile estimate ale umidității,%, pentru cele mai comune soluri sunt prezentate mai jos:
nisip fin și silice 8-13
nisip argilă lumină și grele 9-15
lumina luminii 12-18
grele și silice grele 14-20
argiloase siltice și grele nisipoase, argilă ușoară de siliciu 15-22
argilele sunt silice și nisipoase 16-26
lut grăsime 20-30
Cerințele pentru compactarea solului și asignarea densității necesare sunt stabilite în funcție de nivelul stării de rezistență a construcției pardoselii rutiere. Se ia în considerare faptul că partea superioară a terasamentului, denumită uneori stratul de lucru, prezintă tensiuni dinamice din vehicule și este cel mai expusă efectelor atmosferice. Aceste tensiuni se diminuează cu adâncimea. Cealaltă parte a stresului în lenjeria de pământ, cauzată de greutatea terasamentului, dimpotrivă, crește cu adâncimea. Astfel, în partea de mijloc a digului, nivelul de stres și, în consecință, cerințele pentru densitatea solului sunt mai mici decât în partea superioară și inferioară.
Schimbarea densității optime și a umidității optime pentru compacții diferite:
1 - compactare standard (URSS); Consolidarea consolidată (SUA); 3 linii de pori zero
Densitatea necesară a solului este de obicei determinată de următoarea formulă:
?- densitatea maximă în funcție de dispozitivul de compactare standard, g / cm3;
Kukl - coeficient de compactare, stabilit de SNIP 2.05.02 -85.
Compactizarea solului se realizează prin una din următoarele metode: rulare, amortizare și vibrare. În funcție de metoda de compactare, agenții de etanșare sunt împărțiți în role, mașini de etanșare sau plăci și compactori de plăci sau plăci de vibrații. Sunt posibile mijloace combinate sub formă de role vibratoare, care, împreună cu acțiunea statică, au, de asemenea, o acțiune vibratorie la sol. Caracteristicile detaliate ale mașinilor și echipamentelor pentru compactarea solurilor sunt prezentate în secțiunea. 38.4.
Compactorii de sol pot fi tractați, semi-tractați și autopropulsați. Mișcarea rolelor tractate și a semiremorcilor este efectuată de tractoare sau tractoare speciale.
Cele mai comune mașini de etanșare în construcția drumurilor sunt remorcile și rolele autopropulsate. Pentru a compacta solul, se folosesc cel mai adesea următoarele tipuri de role: rulou neted, camă și vibratoare. Rolele cu cilindri netede sunt utilizate pentru compactarea suprafețelor coezive și libere, cu straturi de cel mult 0,25 m.
Atunci când se efectuează lucrări de săpături în timpul iernii și când este necesară compactarea solului cu bulgări congelate, se folosesc roți de grâu care mănâncă astfel de bucăți și compactează solul. Cilindrii roșii sunt, de asemenea, utilizați pentru a compacta solurile clod uscat.
Trapa este o metoda universala de compactare, potrivita pentru majoritatea solurilor. Se folosește pentru compactarea bazelor de sol, a terasamentelor existente, precum și pentru compactarea solului în vrac în condiții de îngheț. Prin împrăștiere, este posibilă compactarea solului cu straturi de grosime mare. Tumblingul vă permite să atingeți densitatea solului peste nivelul maxim. Această metodă permite compactarea solului cu umiditate deasupra și sub nivelul optim. Tramping-ul poate fi folosit pentru a compacta soluri durabile, de tip clod, inclusiv solurile clastice grosiere. La compactarea straturilor de grosime mare (1-2 m), precum și pentru a atinge densitatea solului peste densitatea maximă standard, se utilizează liber 2 - 15 plăci de înfundare care se scurg de la o înălțime de 2-6 m.
Vibrația de etanșare este utilizată pentru a compacta solurile grosiere, nisipoase și alte zone legate lent. Nisipurile unidimensionale sunt efectiv compactate numai prin vibrații. Se recomandă tractoare cu vibrații autopropulsate cu greutăți de 4-5 tone pentru a compacta solul cu straturi de 0,40-0,50 m, rolele cu o masă mai mare pot compacta solurile nisipoase la o adâncime de 0,6-0,8 m. 2.13 rezumă condițiile pentru aplicarea diferitelor metode de compactare.
Sigiliul și condițiile de lucru
O gamă largă de mijloace de compactare a solului produse de întreprinderile autohtone și străine stabilește sarcina de a selecta mijloacele de etanșare pentru fiecare organizație de construcție implicată în efectuarea lucrărilor de excavare în construcția autostrăzilor. Pe de altă parte, atunci când lucrați într-o anumită unitate în anumite condiții, este, de asemenea, necesar să se rezolve sarcina de a alege dintr-o flotă de mașini disponibile în organizație.
La alegerea mașinilor de etanșare se iau în considerare condițiile climatice și climatice, proprietățile fizice și mecanice ale solurilor, limitele de timp și ritmul de lucru al direcției. Criteriul pentru alegerea opțiunii optime este costul minim pentru a obține calitatea necesară de compactare atunci când sunt îndeplinite limitele fiecărui obiect.
Mașinile pentru compactarea solurilor fac parte din detașamentele mecanizate, în cazul cărora principalele mașini de împrăștiere a pământului. Prin urmare, performanța mașinilor de compactare ar trebui să corespundă performanței detașării.
În conformitate cu mașina selectată, trebuie dezvoltată o tehnologie de compactare pentru compactarea solului. În acest caz, trebuie stabilită grosimea stratului de etanșare, modul de etanșare - numărul de treceri ale rolei de-a lungul unei piste sau numărul de curse ale plăcii de strângere, viteza rolei, schema de mișcare a mașinii de compactare.
La determinarea grosimii stratului compactat, este necesar să se ia în considerare tipul și varietatea solului, densitatea sa inițială, tipul cilindrului, masa acestuia, densitatea necesară a solului. Grosimea optimă a stratului de etanșare sau numărul de curse (curse) ale mașinilor de etanșare de-a lungul unei piste necesare pentru a atinge densitatea necesară poate fi stabilită prin încercarea la rulare sau calculată prin următoarele formule:
numărul de treceri pentru rolele (10)
numărul de curse pentru mașinile de strângere
Lucrarea specifică a mașinilor pentru compactarea solurilor coezive la Kuple = 0,95 - 0,20 J / cm3; la Kuple = 0,98 - 0,40 J / cm3; când Kuple = 1 - 0,60 J / cm3; pentru solurile deconectate, valorile Au sunt reduse cu un factor de 1,5;
Dar - grosimea stratului condensat într-un corp dens, cm;
q - presiunea liniară a rolei, N / cm;
qo - presiunea statică a mecanismului de strângere a mașinii, N / cm2;
Q - masa rolei sau plăcuței de strângere, N;
B - lățimea zonei de lucru a rolei, cm;
F este zona de rezistență a plăcii de strângere, cm 2;
f - coeficient de rezistență la mișcarea rolei;
În cazul utilizării rolelor cu came, grosimea stratului de etanșare și numărul de treceri, respectiv
l este lungimea camei, cm;
b - dimensiunea minimă a părții suport a suprafeței camă, cm;
hp este grosimea stratului liber la suprafață, cm;
S este suprafața rolei, cm2;
F - suprafața de sprijin a camei, cm 2;
m este numărul total de camă;
k este un coeficient care ține seama de inegalitatea suprapunerii de suprafață a camelor, valoarea medie a cărora poate fi considerată 1.3.
Grosimea straturilor de sol depuse, de regulă, ar trebui să fie aceeași, iar numărul de treceri ale rolei poate fi diferit, în funcție de cerințele privind densitatea solului, variind de la localizarea stratului de-a lungul înălțimii terasamentului. Conținutul de umiditate al solului în timpul compactării ar trebui să difere de cel maxim optim decât cel indicat în tabelul. 14.
Abaterea de la umiditatea optimă Wo la Kuple