35.2. Операционный контроль в процессе выполнения и по завершении соответствующих операций

Общие требования. Операционный контроль проводится в ходе производственных процессов с целью установления соответствия выполняемых работ нормативным требованиям, проектной документации и соблюдения заданной технологии. Операционный контроль должен охватывать полный объём всех видов работ за всё время их выполнения.

Отклонения от заданной технологии (ППР, технологических карт) фиксируются по всем в дальнейшем контролируемым показателям, изменение которых может оказать влияние на качество: погодные условия, состав машин, применяемое оборудование, очерёдность и длительность операций и т.п. Отклонения от заданной технологии фиксируются в общем журнале работ. К постоянно контролируемым показателям качества сооружения земляного полотна относятся:

правильность осевой линии поверхности земляного полотна в плане и профиле;

плотность естественного основания (перед устройством вышележащих слоев земляного полотна или одежды);

однородность грунта в слоях насыпи;

плотность грунта в слоях насыпи;

ровность поверхности, соблюдение поперечных уклонов;

ширина земляного полотна, крутизна откосов, возвышение насыпи на величину осадки;

правильность выполнения водоотводных и дренажных сооружений, укрепления откосов.

В особых условиях в индивидуальном проекте могут быть предусмотрены специальные виды работ, которые также подлежат постоянному контролю с фиксацией возможных отклонений (насыпи на слабых основаниях, разработка неустойчивых склонов и т.п.).

Организация и методы операционного контроля должны позволять регулировать технологию непосредственно по мере изменения условий работы, технического обеспечения, сроков производства работ. Поэтому для операционного контроля предпочтительно применять ускоренные методы, упрощённые схемы измерений, обеспечивающие немедленное получение результатов.

Состав работ при выполнении операционного контроля. При операционном контроле качества сооружения земляного полотна проверяют:

правильность размещения осевой линии поверхности земляного полотна в плане и высотные отметки;

толщину снимаемого плодородного слоя грунта;

плотность грунта в основании земляного полотна;

влажность используемого грунта для послойной отсыпки земляного полотна;

толщину отсыпаемых слоев;

однородность грунта в слоях насыпи;

плотность грунта в слоях насыпи;

ровность поверхности;

поперечный профиль земляного полотна (расстояние между осью и бровкой, поперечный уклон, крутизну откосов);

правильность выполнения водоотводных и дренажных сооружений, специальных прослоек;

качество укрепления откосов и обочин.

При операционном контроле качества земляных работ в зимних условиях дополнительно следует контролировать размер и содержание мёрзлых комьев, а также качество очистки поверхности от снега и льда на каждой захватке.

При операционном контроле качества сооружения земляного полотна на болотах дополнительно следует контролировать: полноту выторфовывания, режим отсыпки, величину осадки, геометрические размеры вертикальных прорезей, дрен и коэффициент фильтрации песка в них.

При операционном контроле качества земляных работ в районах вечной мерзлоты дополнительно контролируют глубину промерзания слоя сезонного оттаивания грунта и сохранность мохорастительного покрова.

Контроль геометрических параметров при операционном контроле. В рамках операционного контроля прежде всего выполняют контроль геометрических параметров земляного полотна и его конструктивных элементов. Особое значение приобретает контроль геометрических параметров верхней части земляного полотна (рабочего слоя), морозозащитных и дренирующих слоев.

Проверку правильности размещения оси земляного полотна, высотных отметок, поперечных профилей земляного полотна, обочин, водоотводных и дренажных сооружений и толщины слоев следует производить не реже чем через 100 м (в трёх точках на поперечнике), как правило, в местах размещения знаков рабочей разбивки с помощью геодезических инструментов и шаблонов. Правильность размещения земляного полотна в плане и профиле обеспечивается полнотой и точностью разбивочных работ, выполняемых по знакам выноски проекта на местность и реперам. Выноска отметок и границ земляного полотна в плане производится с помощью геодезических инструментов, установление крутизны откоса - шаблонами.

Контроль рабочей разбивки осуществляется повторными выносками и измерениями (как правило, по новым ходам и направлениям). Обнаруженные отклонения исправляются немедленно.

В процессе операционного контроля проверяются следующие геометрические параметры: высотные отметки продольного профиля, расстояние между осью и бровкой земляного полотна, поперечные уклоны, уменьшение или увеличение крутизны откосов, изменение поперечных размеров кюветов, нагорных и других канав (по дну), глубина нагорных и других канав, поперечные размеры дренажей, продольные уклоны дренажей, ширина насыпных берм, ширина присыпных обочин, поперечные уклоны обочин, толщина плакировки, геометрические параметры конструкций укрепления конусов, откосов, регуляционных сооружений. Для верхней части земляного полотна (рабочего слоя), а также при устройстве подстилающих слоев осуществляется контроль ширины отсыпаемых слоев и высотных отметок.

Операционный контроль качества грунтов и степени их уплотнения. Однородность грунта в слоях насыпи по составу и состоянию контролируется на стадиях разработки и перемещения. Контроль осуществляют визуально по цвету, структуре (степени агрегированности), липкости. В необходимых случаях применяют экспресс-методы определения свойств на месте (раскатывание, пенетрация, прокаливание и др.).

При обнаружении отклонений, превышающих технологические допуски, указанные в ППР или технологических картах, производится соответствующее регулирование производственного процесса (изменение толщины слоя, порядка и числа проходов катка, доувлажнение и др.).

Ввиду недопустимости смешивания в одном слое разных грунтов переход от одного вида грунта к другому выполняют по типу выклинивания по всей ширине насыпи. Качество уплотнения грунтов контролируется при устройстве насыпей и оснований рабочего и морозозащитного слоев, под дорожные конструкции в выемках, нулевых местах и в других случаях, когда строительными нормами или проектом предусмотрены определённые требования к плотности. Если обнаружено недоуплотнение или несущественная неоднородность плотности, производят дополнительное уплотнение, достаточность которого определяют повторными замерами.

В целях регулирования качества в процессе уплотнения применяют средства измерения, позволяющие немедленно получать результаты и регулировать технологию сокращением или увеличением числа проходов катка: гамма-плотномеры, плотномеры пенетрационные статического или динамического действия, штампы, приспособления для измерения осадки под колесом автомобиля.

Плотность грунта необходимо контролировать в каждом технологическом слое отсыпки по оси земляного полотна и на расстоянии 1,5-2,0 м от бровки, а при ширине слоя более 20 м - также в промежутках между ними. Контроль плотности грунта производят на каждой сменной захватке работы уплотняющих машин, но не реже чем через 200 м при высоте насыпи до 3 м и не реже чем через 50 м при высоте насыпи более 3 м.

Контроль плотности рабочего и морозозащитно-дренирующих слоев земляного полотна производят не реже чем через 50 м. Дополнительный контроль плотности необходимо производить в каждом слое засыпки пазух труб, над трубами, в конусах и в местах сопряжения с мостами. Контроль плотности следует производить на глубине, равной 1/3 толщины уплотняемого слоя, но не менее 8 см.

Отклонения от требуемого значения коэффициента уплотнения в сторону уменьшения допускается не более чем на 10 % определений от их общего числа и не более чем на 0,04.

Измерение плотности проводится не реже одного раза в рабочую смену при объёме отсыпки до 1 тыс. м³ не менее чем в трёх местах по ширине насыпи. При объёме отсыпки более 1 тыс. м³ в смену на каждую тысячу добавляется одна-две проверки. Число измерений в каждом месте определяется технической характеристикой (погрешностью) метода.

Места измерений размещаются по оси и в 1-2 м от бровки насыпи со смещением в продольном направлении не менее чем на 10 м.

При значительных объемах работ и скоростном строительстве текущий операционный контроль допускается осуществлять по отклонению процесса от данных пробного уплотнения. При этом фиксируется соответствие вида и влажности грунта, толщины уплотняемого слоя, измеряемой не менее чем в трёх точках поперечников через 50 м по длине трассы.

Заданную технологию можно считать выполненной, если число проходов катка по одному следу не меньше установленных при пробном уплотнении, вид грунта идентичен, толщина слоя отличается от пробного уплотнения не более чем на 10 %.

Поверхность каждого слоя земляного полотна должна быть спланирована во избежание избыточного увлажнения при атмосферных осадках. Ровность поверхности определяется визуально исходя из требования обеспечения поверхностного стока. Наличие ям, колей, местных возвышений, выходов скальных пород более чем на 50 мм от отметки поверхности в данной точке не допускается.

При разработке грунтов необходимо следить, чтобы дно и откосы резервов и выемок имели уклоны, обеспечивающие сток воды от земляного полотна и рабочего забоя с обязательным выпуском её к ближайшему искусственному сооружению или в сторону от дороги. Если дно резерва имеет значительный продольный уклон, во избежание размыва дна стекающей водой необходимо проследить за тем, чтобы резерв был разделён на отдельные участки с допустимыми для данных грунтов уклонами.

Методика пробного уплотнения грунтов укаткой. Пробное уплотнение грунтов укаткой проводят с целью уточнения оптимальных толщин слоев, а также для определения количества проходов катка по одному следу, необходимого для получения требуемой степени уплотнения.

Оборудование для пробного уплотнения грунтов укаткой подразделяется на технологическое (землеройно-транспортные и уплотняющие машины), геодезическое, оборудование для контроля плотности грунтов.

Состав технологического оборудования при пробном уплотнении надлежит назначать в соответствии с проектом производства работ. Геодезическое оборудование должно включать жёсткий метр, измерительную металлическую рулетку, геодезические вешки, разбивочные и реперные колышки. Состав оборудования для контроля плотности грунтов назначают в соответствии с ГОСТ 5180-84, а при использовании экспресс-методов - в соответствии с инструкцией по применяемому экспресс-методу.

Пробное уплотнение при строительстве дорог должно проводиться по программе, которую составляют с учётом:

грунтовых условий объекта, принятых в проекте по результатам инженерно-геологических изысканий;

рельефа местности и климатических условий;

требований ППР по возведению земляного полотна;

объёмов земляных работ и сроков их исполнения;

распределения и перемещения грунта в соответствии с графиком распределения земляных масс.

В программе пробного уплотнения грунтов должны быть также предусмотрены участки испытаний; способ разработки, перемещения и уплотнения грунта с указанием типов машин и их марок; величины требуемых коэффициентов уплотнения грунта в теле земляного полотна.

Пробное уплотнение грунтов укаткой производят перед началом и в процессе основных работ по возведению земляного полотна для всех разновидностей грунтов, предусмотренных проектом для отсыпки в насыпи и замены в выемках, а также всех типов катков и их сочетаний, намеченных для послойного уплотнения грунтов ППР или технологическими картами.

Пробное уплотнение надлежит проводить на участках естественного основания, типичных для конкретного объекта с точки зрения состава и состояния слагающих их грунтов. При этом коэффициент уплотнения грунтов естественного основания на площадке, отведённой для пробного уплотнения, в пределах 30 см по глубине должен быть не ниже требуемого коэффициента уплотнения грунта пробного слоя.

Площадку для пробного уплотнения необходимо располагать в пределах основания или ранее отсыпанных и уплотнённых до требуемой плотности слоев возводимой насыпи, а при невозможности - в специально отведённом месте. Минимальные размеры площадки для пробного уплотнения должны составлять: ширина - 3 В_у, м; длина - 20 м, где В_у - ширина уплотняемой полосы, принимаемая по технической характеристике уплотняющей машины. Разбивка площадки для пробного уплотнения производится в соответствии со схемой. При этом высотные отметки толщины слоя в состоянии начального уплотнения должны устанавливаться с использованием жёсткого метра.

После разбивочных работ производят контроль плотности грунта естественного основания на глубине 10-15 см от его поверхности по ГОСТ 5180-84. Количество испытаний должно составлять не менее 6. Если коэффициент уплотнения грунтов естественного основания ниже требуемого, то их следует доуплотнять катками на пневматических шинах, решетчатыми катками или трамбующей плитой.

Грунт пробного уплотнения следует отсыпать на всю ширину площадки и на полную толщину, принимаемую в соответствии с табл. 35.1, с использованием способов разработки, перемещения и разравнивания грунта, обоснованных и принятых в ППР. Ориентировочное количество проходов катка по одному следу при пробном уплотнении назначают по с табл. 35.1.

Таблица 35.1

Примечания. 1. При пробном уплотнении связных грунтов в зимних условиях и использовании катков на пневматических шинах ориентировочные значения толщины слоев грунта и количество проходов по одному следу необходимо сократить вдвое.

2. При пробном уплотнении с использованием зарубежных уплотняющих машин ориентировочную толщину уплотняемого слоя и количество проходов следует назначать в соответствии с техническим паспортом машин

Толщину слоя грунта необходимо определять с учётом начального уплотнения землеройно-транспортными машинами:

где (35.1)

Н_сл - толщина слоя грунта в плотном теле, см;

К_тр - требуемая величина коэффициента уплотнения;

К₁ - коэффициент начального уплотнения:

грейдер 0,75-0,80;

бульдозеры 0,80-0,85;

автомобили-самосвалы 0,85-0,90;

скреперы 0,90-0,92.

После разравнивания грунта в пробном слое производят планировку его поверхности автогрейдером с контролем толщины слоя не менее чем в 6 точках с использованием установленных высотных отметок. При этом допускаемые отклонения по толщине слоя могут составлять ±10 %.

Грунты, предназначенные для пробного уплотнения, должны иметь влажность, близкую к оптимальной W_опт. При этом нижний предел естественной влажности песчаных грунтов должен быть не ниже 0,8 W_опт, а глинистых - не ниже 0,9 W_опт. При несоблюдении этого условия необходимо предусматривать искусственное увлажнение грунтов или принимать меры по его просушиванию (рыхление, перевалка бульдозером, автогрейдером), чтобы получить значения влажности грунта в указанных пределах.

При пробном уплотнении в зимнее время величина естественной влажности глинистых грунтов не должна превышать величину оптимальной влажности W_опт. Линейные размеры мёрзлых комьев не должны превышать 0,2 м. Максимальная влажность грунта, при которой будет обеспечена требуемая плотность, определяется выражением

W_доп = K_увл×W_опт, где (35.2)

К_увл - коэффициент увлажнения (табл. 35.2).

Таблица 35.2

Срок выполнения работ по пробному уплотнению в зимний период, отсчитываемый от момента выемки грунта в карьере или резерве, зависит от температуры воздуха:

Запрещается пробное уплотнение в зимний период при ветре более 8 м/сек.

Уплотнение отсыпанного слоя грунта на площадке для пробного уплотнения выполняют круговыми проходами катков, начиная с краевых полос. Величина перекрытия следов должна составлять 0,3 м.

При пробном уплотнении связных грунтов тяжёлыми катками на пневматических шинах необходимо предусматривать прикатку катками лёгкого типа с нагрузкой на колесо, в 2 раза меньшей нагрузки на колесо основного катка. Количество проходов катка по одному следу при прикатке должно составлять 2-4, а скорость его движения не должна превышать 2 км/час. При пробном уплотнении несвязных грунтов, а также при отсыпке связных грунтов в пробный слой автомобилями-самосвалами или скреперами при условии равномерного распределения их проходов по ширине уплотняемого слоя предварительного уплотнения (прикатки) не требуется. Пробное уплотнение грунтов катками на пневматических шинах следует производить при следующем скоростном режиме: скорость двух первых проходов не более 2 км/час, а скорость промежуточных проходов до 12-15 км/час. Скорость движения кулачковых, решетчатых и вибрационных катков не должна превышать 2 км/час.

Давление воздуха в пневматических шинах катков при пробном уплотнении должно составлять для песков 0,2 МПа, для супесчаных грунтов - 0,3-0,4 МПа, для глинистых 0,6-0,8 МПа.

Контроль плотности грунта в процессе пробного уплотнения производят перед началом работы основной уплотняющей машины (после разравнивания или прикатки), а затем через 4, 8 и N проходов по одному следу (см. табл. 35.1). Контроль плотности грунта при пробном уплотнении производится в зоне однородного уплотнения в соответствии с диаграммой проходов уплотняющей машины по ширине опытной площадки. Глубина контроля плотности грунта при толщине пробного слоя до 30 см должна составлять 10-15 см. При толщине слоя, превышающей 30 см, контроль плотности производят не менее чем в 3 уровнях (верхняя, средняя и нижняя части слоя). Место расположения каждого уровня отбора проб от поверхности слоя определяют путём измерения жёстким метром с точностью ±1 см. Минимальное количество измерений при контроле плотности (объём выборки) с использованием только метода «режущего кольца» для каждого периода уплотнения и каждого уровня по толщине слоя должно составлять 6. Затем места отбора проб должны быть засыпаны грунтом и уплотнены.

Плотность сухого грунта при контроле плотности определяют в соответствии с ГОСТ 5180-84. Допускается использовать приборы для ускоренного определения указанной величины (плотномер-влагомер Н.П. Ковалёва, радиометрические, пенетрационные плотномеры и др.).

Степень уплотнения грунта, достигнутая после каждой серии проходов уплотняющей машины по одному следу, характеризуется среднеарифметической величиной коэффициента уплотнения

где (35.3)

- максимальная величина плотности сухого грунта, определённая при стандартном уплотнении по ГОСТ 22733-2002;

- среднеарифметическое значение величины плотности сухого грунта, достигнутой в процессе уплотнения.

Перед определением среднеарифметического значения величины плотности сухого грунта необходимо произвести статистическую проверку на исключение грубых ошибок из ряда частных определений по ГОСТ 20522-96.

Пробное уплотнение считается законченным, если достигнуты требуемые среднеарифметические значения плотности сухого грунта :

Результаты пробного уплотнения оформляются в виде:

графиков зависимости среднеарифметической величины плотности сухого грунта от количества проходов катка по одному следу = f(N) при толщине пробного слоя в плотном теле до 30 см;

графика зависимости плотности скелета грунта по толщине пробного слоя от количества проходов катка по одному следу = f(H_сл,N);

графика зависимости плотности сухого грунта от количества проходов катка по одному следу = f(N) для различных значений толщины слоя в интервале (h_min, h_max) при толщине пробного слоя в плотном теле более 30 см.

Оптимальной толщине уплотняемого слоя грунта должна соответствовать максимальная техническая производительность катка:

где (35.4)

h_i - толщина слоя грунта в плотном теле, определяемая по графику = f(N)×h_i, м;

В_у - ширина уплотняемой полосы, м;

n₁ и n₂ - количество проходов катка по одному следу при скоростях движения v₁ и v₂ - соответственно скорость движения катка при первых двух и промежуточных проходах, км/час;

b = 0,3 м - перекрытие полосы предыдущего прохода;

h = 0,8 - коэффициент, учитывающий потери.

При обосновании оптимальной толщины слоя грунта при уплотнении необходимо учитывать технологические данные по режиму отсыпки грунта в насыпь. Определённое по графикам количество проходов катка по одному следу следует округлить до ближайшего целого значения в большую сторону. При использовании катков на пневматических шинах к полученному количеству проходов необходимо добавить 2 прохода, совершаемых при скорости движения 2 км/час.