Строительные дороги
Строительные площадки крупных гидроузлов, как известно, привязываются к ближайшим магистральным железным дорогам, от которых при необходимости специализированными организациями строятся ветки внутрипостроечных железных дорог. Эти ветки соединяют основные железнодорожные магистрали с базами строительства и с монтажной площадкой здания ГЭС. В отдаленных неосвоенных и горных районах такая возможность отсутствует и тогда главными транспортными коммуникациями являются автомобильные дороги. Даже при наличии подъездных железных дорог, протяженность внутрипостроечных автодорог, связывающих строительную площадку с карьерами, подсобными предприятиями, складскими базами бывает очень велика. При возведении Братской ГЭС было построено более 152 км. автомобильных дорог. А для строительства Саяно-Шушенской ГЭС только подъездная дорога от железнодорожной станции Абакан до створа ГЭС имеет протяженность свыше 125 км.
В зависимости от назначения, в общем случае различают две группы дорог: дороги общего пользования и дороги промышленного транспорта. Первые делятся на государственные, федеральные и местные, имеют пять категорий, в зависимости от интенсивности движения и проектируются (табл. 4.7) в соответствии с требованиями СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги».
Строительные дороги относятся ко второй группе, т.е. к дорогам промышленного транспорта и проектируются в соответствии с требованиями СНиП 2.05.07-91 «Промышленный транспорт», глава 5. Автомобильный транспорт.
Эти дороги подразделяются на внешние и внутриплощадочные, межплощадочные, карьерные и служебные. Применительно к строительству эти дороги имеют следующие назначения:
• Внешние автомобильные дороги - подъездные дороги, соединяющие строительство с дорогами общего пользования (железнодорожными станциями, портами и др.)
• Внутриплощадочные дороги - дороги внутри отдельных предприятий (базы, гравийно-сортировочного хозяйства, бетонного завода и т.д.)
• Межплощадочные дороги - дороги между отдельными предприятиями (бетонный завод - сооружение и др.)
• Карьерные дороги - дороги от карьеров местных строительных материалов до места их применения.
• Служебные дороги - для обслуживания предприятий и протяженных сооружений (ЛЭП, каналы и др.)
Внешние (подъездные) автодороги и внутренние дороги, подлежащие в перспективе включению в состав сети дорог общего пользования перестраиваются в процессе эксплуатации в соответствии к требованиям сети дорог общего пользования или сразу проектируются и строятся в соответствии с ними.
Поперечный профиль автодорог в общем случае включает следующие элементы: проезжую часть, обочины, упорные бровки - бермы, кюветы и полосу обреза защитных земных насаждений (Рис. 4.6.).
Наличие или отсутствие отдельных элементов зависит от категории дорог.
Основные параметры поперечного профиля внутриплощадочных и межплощадочных автодорог принимаются в соответствии с табл. 4.10.
Типы дорожных одежд, основные виды покрытий, материалы и способы их укладки выбираются в зависимости от класса дороги, наличия местных дорожно-строительных материалов с учетом природных условий района, опыта проектирования, строительства и эксплуатации, автомобильных дорог в данном районе.
Превышение верхней части земляного полотна над поверхностью земли или уровня грунтовых вод зависит от типа грунта и природно-климатических условий.
По природным условиям для строительства дорог территория Российской Федерации разделена на пять дорожно-климатических зон (Рис. 4.7.). В соответствии с этим превышение земляного полотна колеблется от 0,3 до 2,4 м над поверхностью земли или уровнем грунтовых вод.
Сооружение, на котором располагается дорожное полотно, называется земляным, полотном. В зависимости от рельефа местности оно может быть в выемке или насыпи. Главное требование к земляному полотну — устойчивость и обеспечение прочности дорожного полотна. Это достигается съемом растительного слоя, тщательным уплотнением, отводом поверхностных и грунтовых вод. Дорожное полотно должно быть выше поверхности снегового покрова на 0,4—0,6 м., в зависимости от дорожно климатической зоны.
Конструктивно дорожное полотно может состоять из нескольких слоев, в том числе верхнего покрытия (слоя износа), основания покрытия и подстилающего слоя. Типы покрытия назначаются в зависимости от категории дороги капитальным или облегченным. В качестве капитального покрытия применяется цементобетонные, асфальтобетонные черные щебеночные, укладываемые в горячем состоянии. К облегченным покрытиям относятся покрытия из щебеночных и гравийных материалов, обработанных битумом, из холодного асфальтобетона, из грунта, обработанного вязкими битумами. Дороги Ш категории могут иметь щебеночные, шлаковые, гравийные, грунтовые покрытия, обработанные вяжущими или сборные колейные покрытия из железобетонных плит. Во всех случаях земляное полотно под дорожным покрытием должно быть дренировано со стоком воды в сторону кюветов.
Пример одной из строительных дорог Саяно-Шушенской ГЭС дан на рис. 4.8.
Для каждой автодороги определяются основные показатели подобные показателям (паспорт) табл. 4.11.
Технологические дороги в зависимости от срока службы делятся на постоянные и временные. К временным дорогам относятся дороги со сроком службы до одного года.
Особое место в гидротехническом строительстве занимают землевозные дороги. По интенсивности движения они часто должны быть отнесены к 1 или 2 категории. Но поскольку они являются обычно временными, их выполняют без нужды для этой категории покрытия, что ухудшает их эксилостационные качества.
Этот недостаток устраняется такими путями:
- применением специальных автосамосвалов повышенной проходимости с баллонами низкого давления с увеличением размера колес;
- устройством грунтовых дорог со скелетными добавками;
- применением инвентарных покрытий.
В качестве временных покрытий применяют, как правило, железнодорожные плиты или для небольших машин - деревянный настил, которые перекладываются по мере изменения трассы дороги.
Ширина проезжей части временных дорог принимается - 3,5 м - при одностороннем движении, 7,0 м - при двухстороннем движении с обочинами 1 м и более. Обочины не предусматривают в забоях, на отвалах и грунтовых дорогах без покрытий. Предельные уклоны путей не должны быть более 50,8. В порядке исключения выезды из котлованов и карьеров могут иметь уклоны до 0,15. Наименьший радиус поворота - 20 м, желательно не менее 50 м.
Забойные пути представляют собой грунтовые дороги, периодически выравниваемые бульдозерами или грейдерами. Магистральные грунтовые пути периодически выравнивают, уплотняют и улучшают добавками или обрабатывают вяжущими.
Способы устройства автомобильных дорог зависят от их категории. Прокладку грунтовой дороги начинают с профилирования полотна автогрейдером. Разрыхленный грунт укрепляют твердыми скелетными материалами - отходами известняковых карьеров, песчано-гравийными смесями, отходами камнедробильных заводов, металлургическими или котельными шлаками. Толщина укрепляемого слоя - от 10 до 35 см в зависимости от типа и грузоподъемности автомобилей. Укрепленный слой уплотняется катками.
Гравийные и щебеночные покрытия устраиваются толщиной от 15 до 30 см в два слоя: нижний слой из более крупных фракций, верхний - из средних и мелких для возможности максимального уплотнения. Крупным недостатком гравийных и щебеночных покрытий является пылеобразование, с которым приходится бороться поливанием водой. Также покрытия могут быть существенно улучшены путем обработки битумом горячим или холодным.
По мере развития строительства, его производственной базы и увеличения парка автомобилей, дороги перманентно улучшаются. В качестве примера может служить процесс улучшения дорог на строительстве Братской ГЭС типовыми поперечниками, которые представлены в динамике на рисунке 4.9 - они песчано-гравийного покрытия на первой стадии строительства до асфальтобетонных покрытий на заключительной стадии. Покрытия из асфальтобетона укладываются в горячем состоянии толщиной 4-5 см на щебеночном или гравийно-щебеночном основании. Двухслойные покрытия из горячего асфальто-бетона толщиной 6-8 см устраивают толщиной 7-9 см на бетонном или на щебеночном основании. Горячая асфальтобетонная смесь поступает с асфальтобетонного завода с температурой 130 -150°С и разравнивается асфальтоукладчиком и уплотняется виброкатками.
Бетонные покрытия бывают монолитными и сборными. Монолитные бетонные покрытия укладываются толщиной до 25 см с армированием сетками в нижней части плиты и с уплотнением площадочными вибраторами. Основанием для них служит хорошо уплотненная щебеночная подготовка толщиной 15-20 см. В зимнее время бетонные покрытия укладываются с электроподогревом и теплоизоляцией. Технологическая схема бетонирования такого покрытия, применяемая на дорогах БратскГЭССтроя представлена на рисунке 4.10. Сборные бетонные покрытия могут устраиваться по всей ширине проезжей части из дорожных или аэродромных плит ПАГ, а облегченные, временные - из переносных плит колейных покрытий — в карьерах, в забоях экскаватора, на временных подъездных приобъектных дорогах.
Деревянные или лежневые дороги применяются как временные в болотистых местах, на лесоразработках в качестве колейных покрытий из бревен, уложенных поперек движения и обитых досками по ширине колеи.
Специфическими особенностями автомобильных дорог на гидротехнических стройках является широкое применение ледовых дорог для сообщения между берегами и строительство бечевников — дороги вдоль русла реки для подхода к стволу гидроузла (Рис. 4.11). В горной местности дороги к створу нередко прокладываются в тоннелях (Саяно-Шушенская, Чиркейская, Ирганайская ГЭС и др.). Прокладка ледовых дорог начинается с промеров толщины льда, при котором можно начинать работу бульдозера (40-50 см). Работа начинается с расчистки полосы от снега и торосов, профилирование дороги грейдерами. Дороги, рассчитанные на длительные сроки работы усиливаются колейными лежневыми покрытиями из бруса в две или одну полосу движения. На одноколейных дорогах выполняется разъездная площадка через 150-200 м также с колейным настилом. По колеям закрепляется колесо - отбойные брусья, края дороги обозначаются вешками. Съезды на лед выполняются устройством сплошного деревянного настила. Ледовые дороги требуют постоянного систематического контроля — промеров льда, заморозки трещин, установки знаков допустимой грузоподъемности, инструктаж водителей.
Несущую способность ледяного покрова можно предварительно определить по таблице 4.12.
Бичевники отсыпаются по берегам по урезу воды на высоту, превышающую на 1-1,5 м наивысший уровень нижнего бьефа ГЭС. Отсыпка ведется из укрупненного камня из расчета неразмываемости насыпи при максимально возможных скоростях в нижнем бьефе. По бровке бичевника, обращенного к воде, выставляются сплошные ограждения из сборного железобетона (рис. 4.12), со стороны безводного откоса устраивается камнезащитные стенки крупность камня для отсыпки определяется по формуле проф. Избаша СВ. для устойчивости камня на выкат из гнезда. Максимальная скорость, при которой камень не выскочит из гнезда определяется по формуле:
Для выполнения земляных работ по трассе дороги применяются мобильные одноковшовые дизельные экскаваторы на гусеничном или колесном ходу с емкостью ковша 1 м3, например, гусеничный полноповоротный экскаватор ЭО-4322,
предназначенный для разработки грунтов I-IV категории Он имеет более 25 видов сменного рабочего оборудования, способного выполнять практически все виды дорожных работ. Таким же требованиям отвечает экскаватор фирмы «LIEBHERR» (Германия) модели А-312 Litronic с объемом ковша 0,75 м3, «Поклэн» (Франция), «Хитачи» (Япония). Вес этих машин находится в пределах 20-30 тонн, скорость передвижения 20 км/ч, габаритная высота 3-3,2 м, ширина ходовой базы 2.8 м.
Для разравнивания отсыпаемого земляного полотна применяются бульдозеры, мощность которых подбирается в зависимости от вида отсыпаемого грунта. На группах I, II, и разрыхленных III группы применяются бульдозер с поворотным прямым отвалом ДЗ- 101А, с мощностью двигателя 96 кВт. Для разравнивания каменной отсыпки применяются бульдозер на базе трактора ДЭТ-250М, Т-ЗЗО, Т-500 или Т-800. К этим тракторам существует рабочее оборудование, рыхлители, отвал коробчатого сечения с козырьком в верхней части позволяет перемещать значительные по объему массы грунта.
Планировку отсыпаемого земляного полотна производят автогрейдерами, типоразмерный ряд которых включает классы по мощности от 160 до 250. В настоящее время серийно выпускается автогрейдер классов 160 и 250 С системами автоматического управления отвалом. Грейдерный отвал имеет ширину от 3724 мм. У автогрейдера ДЗ- 122А до 4800 мм, у грейдера ДЗ-140 высота отвала от 610 мм до 800 мм соответственно. С помощью грейдеров выводят из боковых резервов насыпи высотой до 1 м, вырезают кюветы глубиной до 0,8 м, срезают и профилируют откосы. Грейдерами устраивают в земляном полотне корыта для укладки дорожной одежды, перемещают и разравнивают щебень по полотну дороги, а также устраивают твердые покрытия дорог путем смешивания грунтовых или гравийно-щебеночных материалов с вяжущими. В зимнее время грейдерами очищают дороги от снежных заносов, складывают и сдвигают на обочины наросший, на поверхности дорожного полотна лед. Грейдеры незаменимы при ремонте грунтовых дорог с легкими покрытиями.
Важнейшей технологической операцией в строительстве дорог является уплотнение грунтов. Плотность грунта оценивается степенью его уплотнения, которая оценивается отношением плотности скелета грунта ^скел .факт при данной его влажности к стандартной
Рекомендуемая влажность грунта при его уплотнении.
Существует целый ряд разновидностей грунтоуплотняющих машин (до 14 типоразмеров). Наиболее употребительные самоходные виброкатки ДУ-62, ДУ-57, ДУ-58, предназначенные для уплотнения спланированных слоев грунта, нижних слоев асфальтобетонных покрытий и материалов дорожного основания.
На заключительной стадии строительства дорог в работу вступают асфальтоукладчики. Они имеют 5 типоразмеров, отличающихся по ширине укладки: I — с малой шириной укладки 1-3 м, II— с шириной укладки 2-4,5 м, III - с шириной укладки 2,5-7,5 м, VI — с шириной 3-9 м и V — с шириной укладки 3-12 м при выборе асфальтоукладчика для строительства новых дорог отдают предпочтение широкозахватным моделям III и IV типоразмеров, а при ремонте дорог — узкозахватным II типоразмерам. Для внутристроительных и подъездных дорог применяются колесные асфальтоукладчики отечественного производства ДС-191-504, ДС-191А, ДС-191-506. В процессе движения асфальтоукладчика уплотняющий рабочий орган производит уплотнение по всей ширине укладываемой полосе покрытия.