2 Infrastructura Cailor de Comunicatie Terestre

Embed Size (px)

Citation preview

  • 45

    2. INFRASTRUCTURA CILOR DE COMUNICAIE TERESTRE

    Infrastructura cilor de comunicaie terestre reprezint totalitatea lucrrilor de pmnt (lucrri de terasamente), inclusiv lucrrile de consolidare, protejare, asanare (ziduri de sprijin, drenuri, pereuri, alte lucrri de protejare i consolidare a taluzurilor etc.), i de art (poduri, podee, tuneluri etc.), care nu vor fi abordate n aceast lucrare.

    Pmntul este o acumulare de particule solide minerale, produse prin degradarea fizic sau chimic a rocilor care pot conine sau nu materii organice.

    Pmnturile, n general, sunt compuse din trei faze: faza solid, alctuit din scheletul mineral; faza lichid (apa), care umple total sau parial golurile dintre granule; faza gazoas, format n primul rnd din aer, care umple golurile neocupate

    de faza lichid. Una din ultimele dou faze poate s lipseasc. Dac lipsete faza lichid, pmntul este uscat, iar dac toate golurile dintre granule sunt umplute cu ap, pmntul este saturat. Funcie de proporia n care intr cele trei faze (solid, lichid i gazoas) n compoziia unui pmnt, de mrimea granulelor, de modul de asociere a elementelor componente, rezult diversele tipuri de pmnturi precum i caracteristicile fizico-mecanice ale acestora.

    2.1. Profiluri transversale ale terasamentelor Prin profil transversal al unei ci de comunicaie terestr se nelege o seciune vertical normal pe ax, ntr-un punct oarecare al traseului. n profil transversal sunt definite platforma, taluzurile, anurile sau rigolele i zonele de siguran. Toate aceste elemente sunt cuprinse n aa-numita zon a a cii de comunicaie, definit ca fiind fia de teren format din ampriz i din dou pri laterale situate de ambele pri ale amprizei. n funcie de cota platformei cii de comunicaie fa de terenul natural existent, profilurile transversale pot fi: n rambleu (umplutur deasupra terenului nconjurtor), n debleu (sptur sub nivelul nconjurtor), sau mixte (parial umplutur, parial sptur). Rambleurile sunt umpluturi executate pe suprafaa terenului natural, caracterizate printr-o form regulat i executate dup anumite reguli constructive, destinate susinerii suprastructurii cii.

  • 46

    Dup nlimea rambleurilor fa de nivelul terenului nconjurtor, se deosebesc: rambleuri mici, h 0,5 m; rambleuri mijlocii, 0,5 < h 2 m; rambleuri nalte, 2 < h < 12 m.

    nlimea rambleului rezult din cotele profilului longitudinal al cii de comunicaie, din condiiile hidrologice i din condiiile de teren. Terenul pe care se execut rambleurile este bine s fie orizontal. Cnd aceast cerin nu este ndeplinit, atunci se adopt o form a rambleului n funcie de nclinarea terenului natural. La nclinri ale terenului natural mai mici de 1/5, nu este necesar dect ndeprtarea terenului vegetal. La pante mai mari de 1/10 la calea ferat i de 1/5 la drumuri, suprafaa coastei se va amenaja n trepte care vor avea limea de cel puin 1 m i o nclinare de 2 % pentru asigurarea scurgerii apelor (fig. 2.1).

    n terenurile nisipoase, datorit faptului c nu se menin treptele de legtur, amenajarea acestora se reduce numai la scarificarea terenului natural. La nclinri ale terenului mai mari de 1/3 nu sunt suficiente numai treptele de nfrire, ci trebuie luate msuri pentru amenajri suplimentare contra alunecrii. Din aceste msuri se rein: contrabanchete, contrafori, zidurile de sprijin sau pmntul armat, care prezint n primul rnd avantajul reducerii suprafeelor ocupate de taluzurile rambleurilor. Pentru nlimea rambleului, msurat la muchia platformei, se recomand:

    n regiuni uscate n care apele se scurg uor i nu exist posibilitatea ascensiunii apelor subterane prin capilaritate sau infiltraii, nlimea rambleului va fi de 0,50 m, putnd fi redus excepional n terenuri permeabile la 0,20 m;

    n regiunile de es, unde scurgerea apelor este nesatisfctoare, existnd posibilitatea ascensiunii apelor subterane prin capilaritate sau infiltraii, nlimea rambleurilor se va stabili funcie de condiiile locale.

    n zonele unde exist lucrri de art i n cele inundabile, muchia platformei drumului trebuie s fie cu cel puin 0,5 m mai sus dect nivelul apelor maxime, sporit cu cota remuului i cu nlimea valului. Executarea rambleurilor necesit o mare cantitate de pmnt care se poate obine din debleuri sau din gropi de mprumut. Soluia cu gropi de mprumut trebuie folosit cu grij pentru a se evita scoaterea din circuitul agricol sau forestier a unor mari suprafee de

    Fig. 2.1. Rambleu pe coast.

  • 47

    teren. Gropile se execut n diverse forme, n zona malurilor, a boturilor de deal, fiind la distane mai mari de zona drumului. Dup terminarea lucrrilor de terasamente, gropile de mprumut trebuie predate agriculturii, dup ce au fost n prealabil amenajate n mod corespunztor. Funcie de nlimea rambleurilor rezultat prin proiectare, se adopt nclinarea suprafeelor taluzurilor. nclinarea cea mai folosit este de 1: 1,5 (2 : 3). Aceast valoare este valabil pentru rambleuri de drumuri n urmtoarele condiii:

    - pentru argile prfoase sau nisipoase cu h 6 m; - pentru nisipuri argiloase sau praf argilos cu h 7 m; - pentru nisipuri cu h 8 m; - pentru pietriuri i balasturi cu h 10 m.

    La nlimi mai mari dect cele de mai sus, dar nu mai mult de 12 m, se adopt dou valori pentru nclinarea taluzurilor. Astfel, pn la nlimile menionate mai sus se adopt valoarea 1 : 1,5, iar pentru celelalte nlimi, o valoare de 1 : 1,75 (fig 2.1). Peste nlimi mai mari de 12 m, nclinarea taluzurilor rezult n urma unor calcule de stabilitate a masivelor de pmnt.

    n zonele inundabile sau n albiile majore, nclinarea taluzurilor va fi de 1 : 2 pn la o nlime a rambleurilor de maximum 4 m. Este necesar, n acest caz, i prevederea unor msuri de consolidare a taluzurilor. Pentru stabilitatea taluzului se vor lua msuri n vederea asigurrii unui coeficient de stabilitate de 1,5 (fig. 2.3). Debleurile sunt spturi executate sub nivelul terenului nconjurtor. Caracteristica principal a profilurilor transversale n debleu este prezena dispozitivelor longitudinale laterale pentru colectarea i evacuarea apelor de suprafa.

    Fig. 2.2. Panta taluzurilor.

    Fig. 2.3. Panta taluzurilor n zone inundabile.

  • 48

    Pmntul rezultat din spturile care se realizeaz este folosit pentru executarea rambleurilor. n cazul n care cantitatea de pmnt rezultat din sptur este mai mare dect cea necesar pentru rambleuri, surplusul se va utiliza pentru necesiti locale (n nici un caz pentru executarea cavalierilor), ca de exemplu lrgirea acostamentelor, umplerea rpelor etc. Debleurile prezint o serie de dezavantaje:

    - de obicei sunt umbrite, se aerisesc greu i menin vreme ndelungat umezeala; - uneori, la execuie, intersecteaz straturi acvifere sau nestabile ce trebuie tratate

    n mod special; - sunt predispuse la nzpezire atunci cnd adncimea debleului este de

    6,58 m. Pentru adncimi mai mari, datorit unor cureni circulari, nzpezirea se produce mai greu (fig. 2.4).

    Msurile care se pot lua pentru a evita nzpezirea debleurilor constau n proiectarea lor judicioas, innd cont i de direcia vnturilor dominante, folosirea panourilor de parazpezi, rotunjirea muchiilor platformei, a crestelor i a taluzurilor prin arc de cerc cu raze de 5 7 m. n celelalte cazuri, n funcie de natura pmntului, se adopt urmtoarele valori ale pantei taluzurilor pentru drumuri:

    - n terenuri argiloase sau argile nisipoase, o nclinare de 1 : 1,5, cu rotunjirea muchiei superioare;

    - n pmnturi nisipoase sau nisipuri argiloase, cu structuri omogene i umiditate normal, se adopt panta de 1:1, de asemenea cu rotunjirea muchiei superioare. La debleurile de adncimi mari, peste 12 m, nclinarea taluzurilor va fi determinat n urma unor calcule speciale de stabilitate. Problema principal care trebuie urmrit la executarea debleurilor este legat de evacuarea apelor. n acest scop, se execut anuri i rigole, avnd diferite forme, n diverse soluii constructive, rezultate dintr-un calcul de dimensionare. Panta fundului anului sau rigolei depinde de terenul nconjurtor, de cantitatrea de ap i de soluia de consolidare a anului. n terenuri mai dificile (loessuri), unde panta natural a terenului este mare i apare pericolul unor eroziuni puternice, este bine s se execute lucrri sub form de cascade sau alte lucrri specifice care s ndulceasc panta i, n consecin, s reduc viteza curentului de ap, diminundu-se i pericolul unor eroziuni puternice.

    O atenie deosebit se va acorda, de asemenea, problemei scurgerii apelor n momentul trecerii de la profilul de debleu la cel de rambleu.

    Fig. 2.4. nzpezirea debleurilor.

  • 49

    Funcie de terenul nconjurtor se va cuta ca anurile executate s se ndeprteze ct mai mult de corpul terasamentelor, pentru a nu produce umezirea acestora. Profilurile mixte reprezint terasamentele executate pe coast, n mod curent, parte n sptur (debleu) i parte n umplutur (rambleu). Partea n sptur este prevzut ntotdeauna cu un an (rigol) care, n cazul unor lungimi mari i lipsei altor posibiliti, trebuie descrcat transversal, prin intermediul unei camere de cdere i a unui pode.

    2.2. Execuia terasamentelor Terasamentele trebuie s fie stabile, durabile, uor de ntreinut i economice (cu

    luarea n considerare a costurilor totale de execuie i de ntreinere). Aceste caracteristici ale terasamentelor se obin prin:

    - asigurarea unei caliti corespunztoare a terenului de fundaie; - executarea lucrrilor cu materiale corespunztoare; - evacuarea apelor de suprafa i a celor subterane; - execuia n rambleu, astfel nct platforma drumului s fie deasupra apelor

    subterane sau peste nivelul de stagnare pe lung durat a apei din zon; - executarea lucrrilor de drenare necesare; - compactarea corespunztoare a pmntului n rambleuri.

    La execuia terasamentelor se disting urmtoarele categorii de lucrri: - lucrri pregtitoare; - lucrri de baz; - lucrri de finisare.

    n continuare se vor prezenta aspectele mai importante ale acestor categorii de lucrri.

    2.2.1. Lucrri pregtitoare nainte de nceperea lucrrilor de baz, ntotdeauna este necesar s se execute o serie de lucrri care au ca scop aducerea terenului natural pe limea zonei cii de comunicaie la starea de a putea fi spat sau de a putea primi umplutura de pmnt. Din categoria lucrrilor pregtitoare fac parte:

    - verificarea i restabilirea traseului; - curarea terenului de tufiuri, copaci i buturugi; - asanarea zonei drumului; - extragerea brazdelor i decaparea pmntului vegetal; - pichetarea amprizei; - amenajarea drumurilor de acces. Lucrrile pregtitoare au o importan aparte n obinerea calitii proiectate pentru

    terasamente.

    2.2.1.1. Verificarea i restabilirea traseului nainte de a ncepe execuia terasamentelor, este necesar ca proiectantul s restabileasc pe teren i s predea beneficiarului elementele importante ale traseului, precum i amplasamentul lucrrilor de art. Pe baza planului de situaie i al profilului longitudinal se restabilesc picheii care marcheaz aliniamentele, vrfurile de unghi i se face trasarea curbelor. Se verific reperii de nivelment i se planteaz reperi suplimentari

  • 50

    care sunt necesari execuiei. Cu aceast ocazie se procedeaz la fixarea amplasamentului definitiv pentru anuri, canale de scurgere, ziduri de sprijin, drenuri, camere de mprumut. Camerele de mprumut, gropile de mprumut i alte surse de pmnt trebuie s fie indicate n proiecte i alese pe baza unui studiu efectuat asupra caracteristicilor materialelor. Executantul primete de la proiectant amplasamentul acestora i nu poate schimba sursa dect cu avizul proiectantului care, n urma studiilor de laborator, poate aprecia dac sursa aleas conine sau nu material corespunztor pentru executarea terasamentelor. Reperele trebuie s poarte inscripia menionat n profilul longitudinal i planul de situaie, iar identificarea lor trebuie s se poat face fr dificulti, cu ajutorul martorilor fixai n locuri accesibile i uor de gsit. Toate reperele i schiele de identificare a lor se nscriu ntr-un tabel ce se pred de ctre proiectant beneficiarului, respectiv constructorului. Cu ocazia predrii traseului se face recunoaterea i delimitarea locurilor prevzute pentru organizarea antierului, precum i a terenurilor expropriate sau scoase temporar din circuitul agricol.

    2.2.1.2. Curarea terenului de tufiuri, copaci i buturugi Terenul pe care se execut terasamentul cii, gropile de mprumut, anurile de scurgere a apelor, depozitele, cldirile, drumurile provizorii i alte construcii, se cur n prealabil de tufiuri i copaci. Deoarece pdurea contribuie mult la aprarea terasamentelor de nzpeziri, copacii i tufiurile compacte se vor ndeprta numai de pe zona strict necesar. Copacii de pe terenul de fundaie, n cazul rambleurilor cu nlimea mai mic de 2 m, se ndeprteaz mpreun cu rdcinile. La rambleurile cu nlimea mai mare de 2 m, rdcinile nu se scot, copacii sunt tiai ns la nivelul terenului. n debleuri, gropi de mprumut, adic n locuri unde urmeaz s se execute spturi, se ndeprteaz buturugile dac sptura se execut cu screperul, buldozerul sau cu excavatoare avnd cupa mai mic de 0,5 m3. Dac se folosesc excavatoare mai mari, nu este necesar ca buturugile s fie scoase n prealabil, deoarece se pot ndeprta n timpul spturii. Doborrea arborilor se face de echipe de mincitori specializai. Lemnul rezultat se scoate n afara amprizei i se stivuiete n vederea valorificrii sau se transport la unitile specializate n acest scop. Scoaterea buturugilor se poate efectua manual sau mecanic cu un cablu tractat de un utilaj puternic (buldozer, excavator etc.). De asemenea, pentru scoaterea buturugilor mari se pot folosi explozivi. Dup terminarea operaiilor de defriare, ntreaga suprafa pe care s-a lucrat se cur de crengi i vreascuri, care se adun n grmezi i se ndeprteaz.

    2.2.1.3. Asanarea zonei drumului Este deosebit de important ca nainte de nceperea lucrrilor de terasamente propriu-zise s se execute anuri de uscare i drenuri, precum i alte lucrri prevzute pentru meninerea terenului uscat. n special la pmnturile argiloase, care au coeficientul de permeabilitate de valoare mic, drenurile trebuie s fie executate din timp, deoarece este necesar o perioad mai ndelungat pentru uscarea pmntului. La executarea rambleurilor o deosebit importan prezint asanarea terenului de fundaie prin metode adaptate caracteristicilor pmntului. Terenurile de fundare pentru rambleuri pot fi, din punct de vedere al umiditii: uscate, umede i mocirloase.

  • 51

    Se consider uscate acele terenuri de fundaie care se situeaz ntotdeauna deasupra nivelului apelor subterane, inclusiv al celor capilare, iar scurgerea apelor de suprafa este asigurat. Pmntul este considerat umed, dac n unele perioade ale anului este saturat cu ap, iar indicele de consisten este mai mic de 0,50. Pmntul este mocirlos dac este n permanen saturat cu ap, iar indicele de consisten este mai mic de 0,25. n pmnturile uscate se trece la ndeprtarea brazdelor i a terenului vegetal i la executarea celorlalte lucrri de terasamente necesare. n pmnturile umede trebuie luate msuri de evacuare a apelor subterane prin anuri sau drenuri. Locurile mltinoase trebuie tratate n mod special prin lucrri proiectate individual n funcie de condiiile locale.

    2.2.1.4. Extragerea brazdelor i decaparea stratului vegetal Coninutului ridicat de particule fine i de materii organice, fac din pmntul vegetal un material foarte compresibil i deci nerecomandat ca teren de fundaie i nici ca material pentru construcia rambleurilor. Din aceast cauz, el trebuie s fie ndeprtat de pe ampriza terasamentelor, prin extrageri de brazde (la lucrri executate manual, mai rare n prezent) sau prin decapare, pn la o adncime de 1030 cm. Pentru extragerea brazdelor, terenul se mparte n fii de 20 x 40 cm, apoi cu cuite speciale se fac tieturi verticale, longitudinale i transversale. Dup aceea, brazdele se desprind de pmnt prin tiere. n acest mod se obin fii dreptunghiulare de brazde cu laturile de 20 x 40 cm i cu grosimea de 610 cm. Brazdele se depoziteaz n afara amprizei i, pentru a nu se usca iarba, se ud din cnd n cnd i se acoper cu rogojini pentru ca, pn la ntrebuinare, s rmn proaspete. Pmntul vegetal obinut prin decapare se depoziteaz i se va folosi la redarea terenurilor ocupate temporar de antier n circuitul agricol i pentru mbrcarea taluzurilor.

    2.2.1.5. Pichetarea amprizei Pe terenul defriat i curat se retraseaz axa cii de comunicaie prin rui din lemn sau metal, n dreptul tuturor profilurilor transversale caracteristice prevzute n proiect. Pentru realizarea corect a lucrrilor de terasamente i pentru a nlesni controlul execuiei, este necesar ca nainte de nceperea lucrrilor de terasamente s fie pichetat ampriza n fiecare profil transversal caracteristic. Determinarea marginilor amprizei se face funcie de configuraia terenului, astfel: - cnd terenul natural este aproximativ orizontal se procedeaz ca n fig. 2.5; - cnd terenul natural este nclinat se procedeaz ca n fig. 2.6. Dup ce punctele A i B care indic limea pe care se vor executa lucrri de terasamente n fiecare profiluril transversal au fost marcate, nainte de nceperea propriu-zis a lucrrilor, este absolut necesar s se fixeze pe teren martori (rui sau borne), n afara zonei de lucru, prin care s se poat reconstitui planimetric i nivelitic ruii din ax, care n urma lucrrilor de terasamente dispar inevitabil. De regul aceti martori se fixeaz de o parte i alta a cii, preferabil perpendicular pe axa cii de comunicaie. Se determin i se noteaz distanele n valoare orizontal pn la ruii din ax i altitudinile punctelor martor.

  • 52

    ruii martor primesc o denumire asemntoare cu ruii din ax pentru identificarea crora au fost materializai.

    2.2.1.6. Amenajarea drumurilor de acces Pentru efectuarea transporturilor de materiale, utilaje i muncitori, sunt necesare n cadrul antierului drumuri amenajate. Lipsa unor drumuri provizorii de antier, ntreinute corespunztor, cauzeaz mari greuti n micarea materialelor i deplasarea utilajelor precum i consumuri exagerate de carburani i distrugerea prematur a autovehiculelor; de aceea, neexecutarea acestora din spirit de economie este o mare greeal, care se rsfrnge negativ asupra bunei desfurri a activitii pe antier. Drumurile de antier se amenajeaz folosindu-se de obicei utilaje existente la punctele de lucru, ca: autogredere, buldozere, compactoare etc.

    Fig. 2.5. Pichetarea amprizei pe un teren natural orizontal.

    Fig. 2.6. Pichetarea amprizei pe un teren natural nclinat.

  • 53

    Este necesar ca dup ce platforma a fost reprofilat cu autogrederul s se taie cu lama acestuia rigolele necesare scurgerii longitudinale a apelor. Panta transversal a acestor drumuri trebuie s fie mai pronunat (33,5 %), pentru a facilita scurgerea rapid a apelor de suprafa. Dup ndeprtarea terenului vegetal i compactarea platformei drumului provizoriu de antier se recomand aternerea pe o lime de 3,05,5 m, n funcie de intensitatea traficului, a unui strat de balast de 1520 cm grosime, care apoi trebuie completat, pe msura uzurii sale i formrii de gropi sau de fgae.

    2.2.2. Lucrri de baz Lucrrile de baz cuprind lucrrile de terasamente propriu-zis i constau din: - sparea pmntului din debleuri, camere de mprumut sau anuri; - ncrcarea, transportul i nivelarea pmntului n rambleu; - compactarea pmntului.

    Lucrrile de terasamente se execut aproape n ntregime mecanizat, de aceea se impune ca alegerea utilajelor s se fac pe baza unor studii minuioase n scopul obinerii unei productiviti ridicate. Executarea terasamentelor trebuie s formeze un proces tehnologic unic, realizat cu o serie de utilaje dependente ntre ele, din punctul de vedere al succesiunii operaiilor i al productivitii. n cadrul fiecrui atelier de utilaje exist un utilaj principal, care prin parametrii si determin alegerea, ca tip i numr, a celorlalte utilaje. Toate utilajele care formeaz atelierul trebuie s asigure realizarea productivitii maxime a utilajului principal, iar gruparea utilajelor trebuie astfel fcut nct:

    - operaiile din procesul tehnologic s se desfoare n lan, fr timpi mori, respectiv cnd un utilaj a terminat o operaie, utilajul urmtor trebuie s intre imediat n funcie;

    - toate utilajele s fie solicitate uniform i caracteristicile lor constructive s fie folosite la maximum;

    - la stabilirea productivitii fiecrui utilaj s se in seama de condiiile de lucru. Studiile pentru alegerea utilajelor trebuie s urmreasc obinerea unei productiviti maxime.

    2.2.2.1. Sparea pmntului Pentru executarea mecanizat a spturilor se poate folosi o varietate larg de utilaje, dar ele trebuie alese pe baza analizrii caracteristicilor lor n corelare cu situaia concret din teren. De regul, la alegerea utilajelor se ine seama de urmtoarele elemente principale: - volumul lucrrilor i termenul de execuie; - natura terenului; - adncimea debleului, respectiv nlimea rambleului; - distana de transport, starea drumurilor i timpul de ncrcare; - relieful terenului; - gradul de concentrare al lucrrilor; - poziia frontului de lucru fa de nivelul terenului natural. Alegerea utilajelor pentru terasamente trebuie astfel fcut nct acestea s se completeze reciproc i s asigure realizarea ntregului lan tehnologic n mod unitar, continuu i cu o productivitate ridicat.

  • 54

    Dup poziia frontului de lucru fa de nivelul terenului natural de pe care lucreaz utilajul de spat, se disting urmtoarele categorii de utilaje: - pentru front de lucru situat la nivelul terenului, se folosesc buldozere, screpere, autoscrepere, autogredere i gredere elevatoare; - pentru front de lucru nalt se folosesc excavatoare cu lingur dreapt i excavatoare cu mai multe cupe; - pentru front de lucru n adncime se folosesc excavatoare cu lingur ntoars, graifre i dragline; - pentru executarea spturilor sub nivelul apei se folosesc excavatoare cu lingur ntoars, excavatoare cu echipament de draglin sau cu echipament de graifr.

    Excavatorul cu lingur dreapt poate fi folosit la sparea pmntului n abataje situate deasupra nivelului su de staionare, n orice fel de teren, cu excepia pmnturilor ngheate i stncoase nedislocate n prealabil. Sparea pmntului se realizeaz fie prin metoda longitudinal, care const n sparea pmntului prin deplasarea excavatorului n lungul debleului, urmat de ncrcarea lui n mijlocul de transport care se deplaseaz pe un drum paralel cu cel parcurs de excavator, fie prin metoda frontal, care const n sparea pmntului pe ntreaga lime a frontului de lucru, urmat de ncrcarea lui n mijloacele de transport aflate n spatele excavatorului, la acelai nivel cu acesta. Sparea prin metoda frontal (fig. 2.7) se folosete, n general, la debleuri scurte, situate n terenuri variate, cnd nu pot fi amenajate drumuri laterale, paralele cu drumul parcurs de excavator. Excavatorul cu lingura ntoars poate fi folosit pentru spturi n terenuri nisipoase i argiloase, nengheate, n spaii largi, situate sub nivelul de staionare a utilajului, precum i pentru sparea anurilor i

    traneelor adnci, a gropilor de fundaie etc. Pmntul spat se descarc n depozit sau n mijloacele de transport, care circul la nivelul de staionare a excavatorului sau la nivelul spturii (fig. 2.8).

    Fig. 2.7. Sparea frontal a unui debleu mic.

    Fig. 2.8. Excavator cu lingur ntoars.

  • 55

    Draglina este un excavator al crui echipament de lucru l constituie o cup de form special, suspendat prin cabluri de braul excavatorului (fig. 2.9). Excavatoarele universale cu lingur dreapt pot fi folosite i ca dragline, prin nlocuirea echipamentului de lucru i lungirea braului cu ajutorul unui tronson suplimentar.

    Draglina sap sub nivelul de staionare i poate descrca pmntul n rambleuri, depozite sau vehicule de transport. Ptrunderea cupei n pmnt se face numai sub aciunea greutii sale proprii, din care cauz draglina nu poate fi folosit cu rezultate bune dect n pmnturi uoare i mijlocii. Ea se poate utiliza la spturi n terenuri umede i chiar sub ap precum i n terenuri mltinoase. Graiferul este un excavator al crui echipament de lucru l constituie o cup special, suspendat de braul excavatorului i manevrat cu ajutorul a dou cabluri (de susinere i de nchidere). Cupa este alctuit din dou sau mai multe flci, care se pot nchide, nfigndu-se i apucnd pmntul ce trebuie spat (fig. 2.10). Graiferul este folosit la sparea gropilor cu perei verticali, la lucrri sub ap, la extragerea balastului din ap, la ncrcarea unor materiale n mijloace de transport etc. Grederul elevator este o main complex, tractat sau autopropulsat, caracterizat prin asamblarea unui plug n form de disc cu o band transportoare. El are o funcionare continu i d rezultate bune la sparea pmnturilor uoare i mijlocii, cu excepia celor necoezive sau a celor lipicioase (argile umede), cu excepia celor necoezive i a celor lipicioase. Pmntul spat poate fi ncrcat direct n mijloace de transport sau depus n rambleu, iar n cazul debleurilor, n cavalieri sau depozite. Adncimea de tiere variaz ntre 30 cm n pmnturi moi i afnate i 15 cm n cele mai compacte. Limea fiei tiate la o trecere a mainii este de 2025 cm. Screperul (fig. 2.11) este o main tractat sau autopropulsat i se folosete la sparea pmntului n straturi subiri de 10 30 cm, la ncrcarea, transportul i descrcarea pmntului spat, la mprtierea, nivelarea i ndesarea (compactarea) lui. Echipamentul de lucru al screperului este format dintr-o cup prevzut n partea frontal a fundului cu un cuit pentru tierea pmntului i cu o clapet mobil (oblonul), ce acoper partea din fa a cupei n timpul transportului.

    Fig. 2.9. Draglina.

    Fig. 2.10. Graiferul.

  • 56

    Screperele lucreaz foarte bine n pmnturi uoare cu o consisten mijlocie. Cnd pmntul este prea consistent, este necesar o prealabil scarificare a acestuia. Ca i grederul elevator, screperul nu lucreaz bine n pmnturi necoezive (nisipuri) i nici n pmnturi lipicioase (argile umede), care ar provoca patinarea enilelor i ngreunarea mobilitii oblonului frontal. Umplerea cupei se face pe o distan de 20 25 m. Buldozerul este un tractor puternic, pe enile sau pneuri, prevzut cu echipament de lucru cu o lam orientabil care poate lua diferite poziii (fig. 2.12). Buldozerele pot fi folosite pentru executarea urmtoarelor lucrri:

    - deschiderea traseelor noi de drumuri; - deplasarea pmntului spat pe distane relativ mici (eficien pn la cca 80 m); - nivelarea pmntului rezultat din sptur, n straturi uniforme, nivelarea

    terenurilor accidentate, ondulate, cu gropi etc; - curarea terenului de tufiuri i cioturi i decaparea stratului vegetal, curarea

    platformei de zpad; - pregtirea i executarea drumurilor de acces pentru celelalte utilaje terasiere sau

    rutiere. Debleurile de nlime redus situate n apropierea unor rambleuri, la o distan de pn la 40 50 m (distan acceptabil pentru transportul pmntului cu buldozerul), pot fi executate n ntregime cu buldozerul, prin sparea pmntului n straturi succesive, orientate de sus n jos, i deplasarea lui n lungul drumului pn la rambleu. nclinarea straturilor de sptur nu trebuie s depeasc 3035 , pentru a nu periclita stabilitatea buldozerului n timpul lucrului. Debleurile de adncime mic, de pn la 1,5 m, se pot executa cu buldozerul prin deplasarea i depozitarea lateral a pmntului spat. Rambleurile pot fi executate cu buldozerul, att prin deplasarea longitudinal a pmntului provenit dintr-un debleu

    Fig. 2.11. Screperul.

    Fig. 2.12. Buldozer.

  • 57

    apropiat, ct i prin deplasarea transversal a pmntului provenit din camere laterale de mprumut, sau din cavalieri. Cnd se execut mai multe debleuri i rambleuri succesive, buldozerul taie din jumtatea unui debleu i transport n jumtatea rambleului urmtor, iar la ntoarcere, taie din cealalt jumtate a debleului i transport n cealalt jumtate a rambleului (fig. 2.13).

    Fig. 2.13. Micarea n lungul cii a buldozerului.

    Fig. 2.14. Executarea terasamentelor n profil mixt cu buldozerul.

    Fig. 2.15. Tierea pmntului cu buldozerul n form de dini de fierstru.

  • 58

    Buldozerul d rezultate bune, mai ales la executarea terasamentelor n profil mixt, cnd deplasarea transversal a pmntului din debleu n rambleu se face pe distane scurte. n acest caz, pmntul din debleu este deplasat transversal i aezat pentru formarea rambleului ntr-o anumit ordine artat n fig. 2.14.

    Pentru a spori productivitatea, este indicat ca tierea straturilor de pmnt s se fac sub forma dinilor de ferstru (fig. 2.15), care contribuie la diminuarea frecrii dintre lam i pmnt asigurnd astfel o deplasare mai uoar a buldozerului. Tot pentru sporirea productivitii, este indicat ca buldozerul s sape prin mai multe treceri succesive pe acelai loc, ntruct valurile de pmnt formate lateral mpiedic ntr-o bun msur pierderea pmntului din prile laterale ale lamei.

    Descrcarea pmntului trebuie s se fac n straturi subiri, care s se poat compacta n condiii corespunztoare. Grederul i autogrederul (fig. 2.16) sunt utilaje remorcate (grederul) sau autopropulsate (autogrederul) care au ca echipament principal de lucru o lam nivelatoare, iar ca echipament secundar un scarificator montat, de regul, n faa lamei. Lama poate fi deplasat n plan orizontal, vertical i lateral.

    Cu autogrederele se pot realiza: - debleuri pn la 0,7 m adncime; - rambleuri pn la 1,0 m nlime; - mprtierea i aternerea pmntului n straturi subiri, precum i a altor

    materiale (balast, nisip etc.); - profilarea patului drumului i a platformelor; - anuri, rigole i alte dispozitive de scurgere a apelor; - nivelarea taluzurilor i finisri de terasamente, tierea acostamentelor nalte i a

    denivelrilor; - scarificarea i afnarea terenurilor tari i foarte tari, scarificarea i reprofilarea

    pietruirilor existente; - curarea drumului de zpad i ghea; - aterneri de materiale pietroase sau amestecarea prin treceri succesive a

    materialelor n cazul stabilizrii etc. Lungimea sectorului de lucru este, n general de 4 000 5 000 m, iar viteza de lucru de 3,03,5 km/h n cazul grederelor i de 4,04,5 km/h n cazul autogrederelor.

    Fig. 2.16. Autogrederul.

  • 59

    2.2.2.2. ncrcarea, transportul i nivelarea pmntului n scopul asigurrii unei compactri corespunztoare, pmntul din rambleuri trebuie aternut i nivelat n straturi uniforme att ca grosime, ct i n ce privete natura materialului folosit. Grosimea straturilor de pmnt trebuie stabilit n funcie de natura pmntului i de capacitatea de compactare a utilajului folosit prin ncercri pe sectoare experimentale. n profil transversal, pmntul de aceeai natur se va rspndi pe toat limea rambleului. n profil longitudinal, la modificarea naturii pmntului folosit, se recomand ca trecerea de la un fel de pmnt la altul s se fac treptat, cu scopul ameliorrii diferenei de comportare a acestora sub aciunea factorilor climaterici (umiditate, cldur, nghe - dezghe). Pe vertical, pmnturile de calitate mai bun vor fi rezervate pentru realizarea straturilor superioare. Alegerea mijloacelor de transport trebuie fcut n funcie de tipul i productivitatea utilajului de spat, distana de transport, starea drumurilor de antier, relieful terenului, condiiile climaterice etc. n principal, pentru transportul pmntului se folosesc: - autocamioanele, care sunt cele mai rspndite n acest scop, mai ales cele cu ben basculant, care permit descrcarea direct a pmntului; - dumperele, care se pot deplasa fr dificulti n teren accidentat i se folosesc pe distane de max. 1,5 km. Se pot folosi i n locuri strmte, deoarece se pot deplasa i nainte i napoi cu aceeai vitez (se ntoarce doar scaunul conductorului); - tractoarele cu remorci, care se pot utiliza pentru distane de transport de max. 2,0 km i pentru condiii de relief i stare a drumurilor dificile. Tractoarele pot fi pe pneuri sau pe enile; - vagonetele de cale ferat ngust, care se folosesc n cazul unui volum mare de terasamente, pe distane de transport de max. 0,5 km i atunci cnd declivitatea cii ferate nu depete 4 ; - benzile transportoare, care au o funcionare uniform i continu, o mare productivitate i implic un consum mic de energie. Se folosesc mai ales pe distane scurte. ncrcarea pmntului n mijloacele de transport se face cu ajutorul utilajului sptor sau cu maini speciale numite autoncr-ctoare. Autoncrctoarele sunt maini autopropulsate, care ncarc materialul din depozit, l transport pe distane scurte i l descarc n bena unui autocamion sau ntr-un alt depozit. Echipamentul de lucru al acestor utilaje este format dintr-o cup, montat pe un tractor pe pneuri (fig. 2.17) sau pe enile. 2.2.2.3. Compactarea terasamentelor Compactarea terasamentelor se produce sub aciunea unor fore exterioare aplicate asupra pmntului i are ca rezultat creterea densitii acestuia. Lucrul mecanic folosit pentru compactare se consum, n cea mai mare parte, pentru nvingerea coeziunii i frecrii dintre granule. Prin compactare, numrul i intensitatea contactelor dintre granule sporesc, iar proprietile fizico-mecanice ale pmntului se mbuntesc. Astfel, micorarea numrului de

    Fig. 2.17. Autoncrctor pe pneuri.

  • 60

    goluri duce la creterea densitii i la reducerea permeabilitii i a absorbiei de ap, la sporirea stabilitii i la creterea capacitii portante a pmntului respectiv. Prin compactare, pmntul trebuie s primeasc o anumit deformaie, de natur remanent, ireversibil. Dac nu s-a realizat o compactare suficient, atunci se pot obine, sub aciunea traficului i a factorilor climaterici, tasri ulterioare neuniforme, cu efecte dintre cele mai nefavorabile asupra comportrii n exploatare a suprastructurii.

    Gradul de compactare a unui pmnt este dat de raportul dintre starea de ndesare efectiv i starea de ndesare maxim verificat prin ncercri de laborator efectuate asupra unor caracteristici structurale reprezentative ale acestuia, uor de pus n eviden, cum ar fi: densitatea, greutatea volumic, porozitatea etc. Pentru stabilirea strii de ndesare maxime a pmntului se cunosc, n momentul de fa, numeroase metode, dintre care cea mai larg rspndire o are metoda Proctor. n aceast metod, gradul de compactare se exprim prin raportul dintre densitatea efectiv n stare uscat a pmntului din terasamente def i densitatea maxim n stare uscat a acestuia dmax obinut n laborator prin ncercarea Proctor:

    D defd

    =

    max

    100 [%] (2.1)

    Densitatea n stare uscat maxim dmax se obine numai pentru o anumit stare de umiditate a pmntului, denumit umiditate optim de compactare wopt. Perechea de valori dmax i wopt reprezint caracteristicile de compactare ale pmntului cercetat prin metoda Proctor.

    Determinarea caracteristicilor de compactare prin ncercarea Proctor. ncercarea Proctor are drept scop determinarea caracteristicilor de compactare ale pmnturilor, i anume umiditatea optim de compactare wopt i densitatea maxim n stare uscat d max, pentru un anumit lucru mecanic specific de compactare L. n funcie de valoarea lucrului mecanic specific de compactare se deosebesc dou ncercri Proctor:

    ncercarea Proctor normal. n care: L = 0,6 J/cm3; ncercarea Proctor modificat. n care: L = 2,7 J/cm3.

    ncercarea Proctor normal se folosete n general pentru stabilirea caracteristicilor de compactare ale terasamentelor de drumuri i de cale ferat, iar ncercarea Proctor modificat se folosete pentru stabilirea caracteristicilor de compactare ale straturilor de baz i ale straturilor de fundaie executate din agregate naturale sau din pmnturi stabilizate. Lucrul mecanic specific de compactare L se calculeaz cu formula:

    Lm g h n

    A a=

    1 [J/cm3] (2.2)

    n care: m este masa maiului, n kg; g acceleraia gravitaiei (9,81 m/s2); h1 nlimea de cdere a maiului, n cm; n numrul de lovituri pe fiecare strat; A aria seciunii cilindrului, n cm2; a grosimea stratului de pmnt compactat, n cm.

  • 61

    Aparatura Proctor (fig. 2.18) este alctuit, n principal, dintr-un cilindru cu inel prelungitor i plac de baz n care se face compactarea probei de pmnt i un mai de compactare care culiseaz n interiorul unui ghidaj cilindric cu care se face compactarea probei. n funcie de dimensiunea maxim a particulei de pmnt se folosesc trei mrimi de cilindri, conform tabelului 2.1. n funcie de lucrul mecanic specific de compactare i mrimea cilindrului se folosesc trei tipuri de maiuri, conform tabelului 2.2.

    Pentru efectuarea ncercrii Proctor mai sunt necesare: balana tehnic 1 cu sarcina de 500 g i cu precizie 0,01 g, balana tehnic 3 cu sarcina de 5 000 g i cu precizie de 5 g, bascul zecimal cu sarcin de 50 kg, etuv cu temperatur constant, reglabil la 105 C, ciururi cu ochiuri de 3,15; 7,1; 20 i 31,5 mm, rigl metalic de nivelare, cuit de laborator, scaf, perie de curat, cilindru de sticl gradat cu capacitate de 250 cm3, sticle de ceas sau capsule pentru determinarea umiditii, stropitoare, tvi pentru uscare i amestec, recipiente, fiole de sticl cu dop lefuit, exsicator cu clorur de calciu (CaCl2) etc.

    Cantitatea de material folosit pentru o prob i cantitatea total de material necesar sunt date n tabelul 1.16, n funcie de dimensiunea maxim a particulei i de lucrul mecanic specific convenional L.

    Fig. 2.18. Aparatul Proctor

  • 62

    Tabelul 2.1 Dimensiunile cilindrului Dimensiunea maxim

    a particulei de pmnt, Dmax (mm)

    d (mm)

    h (mm)

    Volumul cilindrului, V

    (cm3) 7,1

    20,0 31,5

    100 150 250

    115 150 275

    904 2649 13492

    Tabelul 2.2 Felul ncercrii Proctor i diametrul cilindrului

    H mm

    h mm

    h1 mm

    h2 mm

    D mm

    D1 mm

    d mm

    d1 mm

    m

    kg Proctor normal 100 i 150 500 400 300 100 57 50 20 28 2,5 Proctor modificat 100 i 150 800 600 450 150 57 50 20 30 4,5 Proctor normal i modificat 250 890 710 600 110 132 125 30 45 15,0

    Tabelul 2.3 Cantitatea de material necesar (kg)

    Pentru o prob Total Diametrul cilindrului

    (mm)

    Dimensiunea particulei de pmnt

    Dmax (mm) L = 0,6 L = 2,7 L = 0,6 L = 2,7 100 7,1 3 4 10 12 150 20,0 7 8 21 24 250 31,5 25 30 75 90

    Proba de pmnt se introduce n cilindru cu prelungitor n 3 straturi pentru ncercarea Proctor normal, respectiv n 5 straturi pentru ncercarea Proctor modificat, de grosimi aproximativ egale. Pe fiecare strat se va aplica un anumit numr de lovituri precizat prin norme.

    Dup compactarea ultimului strat, se nltur prelungitorul i cu cuit de laborator se taie materialul la nivelul superior al cilindrului i se determin, prin diferen, masa pmntului compactat mm, din cilindrul aparatului. Cunoscnd volumul cilindrului V, se determin densitatea i densitatea n stare uscat d ale pmntului compactat, funcie de umiditatea efectiv a acestuia w. ncercarea se repet de mai multe ori, cu sporirea umiditii pmntului de fiecare dat, pn ce se obine o scdere a masei materialului din cilindru. Se mai efectueaz 2...3 determinri dup ce masa a nceput s scad pentru a se obine o continuitate a curbei Proctor. Pentru fiecare ncercare de compactare se calculeaz densitatea i densitatea n stare uscat d a materialului, cu relaiile:

    = mV

    m [g/cm3] (2.3)

    d w=+1

    100

    [g/cm3] (2.4)

    n care:

  • 63

    mm este masa materialului din cilindru, n g; V volumul materialului compactat, n cm3; w umiditatea medie a materialului, n %. Pentru efectuarea calculelor, toate datele msurtorilor i cntririlor se trec ntr-un formular tip. Pentru determinarea caracteristicilor de compactare se reprezint variaia densitii n stare uscat d funcie de variaia umiditii pmntului w. Punctele astfel obinute se unesc printr-o curb denumit curba Proctor (fig. 2.19). Abscisa i ordonata punctului de maxim al acestei curbe reprezint umiditatea optim de compactare wopt i respectiv densitatea maxim n stare uscat d max, pentru tipul respectiv de ncercare.

    Abscisa i ordonata punctului de maxim al acestei curbe reprezint umiditatea optim i, respectiv, densitatea n stare uscat maxim a materialului, pentru tipul respectiv de ncercare.

    Determinarea densitii efective pe antier. Pentru verificarea gradului de compactare prescris, este necesar ca n timpul execuiei s se efectueze controale ct mai dese asupra parametrilor de compactare obinui (d, w) i s se ia msurile cuvenite pentru mbuntirea procesului de compactare, de ndat ce se constat c acetia sunt necorespunztori. Pentru determinarea acestor parametri exist multe metode, dintre care prezint interes doar cele ale cror rezultate pot fi cunoscute ntr-un timp scurt, care s permit, dac este cazul, modificarea n timp util a procesului de compactare. Metodele de determinare rapid a parametrilor de compactare a pmnturilor sunt cunoscute sub denumirea de metode de antier. Acestea pot fi grupate n: metode directe i metode indirecte.

    Fig. 2.19. Diagrama Proctor.

  • 64

    a. Metodele directe sunt foarte rapide, rezultatele obinndu-se imediat, ceea ce d posibilitatea ca ntr-un timp scurt s se efectueze un numr mare de ncercri. Dezavantajul acestor metode const n faptul c pentru determinarea parametrilor de compactare sunt necesare curbe-etalon alctuite n prealabil, pe baza unor ncercri efectuate asupra unor pmnturi cu caracteristici cunoscute.

    Dintre metodele directe, se prezint cu titlu informativ metoda penetraiei cu penetrometru dinamic. Metoda penetraiei const n stabilirea direct a strii de ndesare a pmntului n funcie de felul cum o tij metalic ptrunde n pmnt sub aciunea unor sarcini statice (prin apsare), sau dinamice (prin batere). n general, metodele bazate pe efectul de penetrare nu dau valorile certe ale densitii pmntului, ci numai date orientative, care servesc la depistarea expeditiv a zonelor insuficient compactate din corpul terasamentelor, din care urmeaz s fie prelevate probe pentru ncercri mai precise. n acest fel, utilizarea penetrometrelor contribuie la o substanial reducere a numrului de ncercri mai exacte, care n general necesit un timp mai ndelungat pentru efectuare. Aparatele folosite pentru ncercri de penetraie se numesc penetrometre. Acestea pot fi statice sau dinamice. n cazul penetrometrelor statice, efectul de penetrare se msoar prin fora de apsare necesar introducerii tijei metalice n pmnt, la o adncime dat, raportat la seciunea acesteia, iar n cazul penetrometrelor dinamice, prin numrul de lovituri necesare pentru ptrunderea tijei metalice n pmnt, pe o adncime dat.

    Penetrometrul dinamic (fig. 2.20) se utilizeaz pentru controlul compactrii terasamentelor n timpul execuiei. Este format dintr-o bar metalic de 1 m lungime avnd diametrul de 20 mm, care are fixat pe ea o aib de 50 mm. Un ciocan avnd masa de 2,5 kg culiseaz n jurul barei i, prin cdere liber de la 65 cm, lovete aiba fixat pe bar, iar captul barei de 20 cm lungime se nfige n stratul compactat dup un anumit numr de lovituri. ncercarea se face n modul urmtor: aparatul se aaz n poziie vertical, cu tija sprijinit pe stratul de pmnt compactat. Se ridic ciocanul pn la mnerul opritor i se las s cad liber pe aiba fixat pe tij. Operaia se repet pn ce captul liber al tijei se nfige n pmnt la nivelul feei inferioare a aibei, notndu-se numrul de lovituri dat. Numrul de lovituri este influenat de gradul de compactare al pmntului.

    Fig. 2.20. Penetrometrul dinamic.

  • 65

    Dac ptrunderea tijei ntr-un alt amplasament pe aceeai adncime se face pentru acelai numr de lovituri, cele dou zone au acelai grad de compactare. Dac ptrunderea se face pentru un numr redus de lovituri, stratul controlat are un grad de compactare mai mic i, n consecin, se iau msurile necesare continurii compactrii. Aprecierea obinerii gradului de compactare prescris se poate face dac experiena se realizeaz pe un strat cu grad de compactare cunoscut. Este important de reinut c modificarea compoziiei granulometrice i mineralogice a terenului nu influeneaz sensibil asupra indicaiilor aparaturii, putndu-se folosi aceeai curb de etalonare pentru toate terenurile. b. Metodele indirecte permit determinarea parametrilor de compactare pe probe prelevate din terasament. n funcie de natura pmntului, pot fi prelevate probe netulburate (n cazul pmnturilor coezive), sau tulburate (n cazul pmnturilor necoezive). Pentru stabilirea parametrilor de compactare, fiecare ncercare necesit dou determinri separate: densitatea d i umiditatea w. Exist o varietate larg de metode indirecte pentru determinarea densitii i umiditii w efective ale pmnturilor din terasamente. Dintre acestea se prezint una dintre metodele de nlocuire a volumului i anume metoda volumetrului cu nisip. Metoda nlocuirii volumului const n extragerea din corpul terasamentului, prin spare, a unei probe de pmnt i nlocuirea ei cu un alt material, al crui volum poate fi uor determinat, ca: nisip monogranular, ap, ipsos etc. Aplicarea acestei metode este avantajoas mai ales pentru balasturi, balasturi argiloase, nisipuri mari etc., la care nu este posibil extragerea de probe netulburate. Materialele alese ca nlocuitori de volum trebuie s aib proprietatea de a umple n totalitate ntreaga cavitate liber dup extragerea probei, indiferent de forma conturului acesteia, ntruct numai n acest fel se poate conta pe o suficient precizie de stabilire a volumului probei de pmnt. Pentru determinarea densitii n stare de umiditate natural a pmntului , proba se cntrete imediat dup extragere. Aceeai prob se pstreaz, de obicei, i pentru determinarea umiditii w. Volumetrul cu nisip este un aparat care se utilizeaz pentru umplerea cavitii rmase n terasament

    Fig. 2.21. Volumetrul cu nisip.

  • 66

    dup extragerea probei de pmnt pentru o mai rapid determinare a volumului acestei probe i pentru eliminarea erorilor de msurare (fig. 2.21).

    Aparatul este alctuit dintr-o plnie gradat (2), ce se leag cu conul de baz (4) prin intermediul urubului de nchidere (1). Aparatul se sprijin pe placa de baz (3) prevzut la mijloc cu un orificiu cu diametrul de 96,5 mm. Pentru efectuarea determinrii, pe lng volumetrul cu nisip mai sunt necesare: balan cu sensibilitate de 1 g cu greutile respective, lingur, scaf, cuit. Modul de lucru presupune urmtoarele operaii:

    - se netezete suprafaa stratului de pmnt pe locul unde se face determinarea; - se aaz placa de baz a aparatului pe strat, prin nfigerea n pmnt a celor patru

    picioare de la coluri, avnd grij ca placa s stea n ntregime pe stratul de pmnt; -se scoate prin orificiul plcii o cantitate de pmnt, formnd o cavitate cu

    diametrul de 10 cm i adncimea de 68 cm; pmntul se scoate astfel ca pereii cavitii s fie netezi i s nu rmn elemente libere pe fundul ei;

    - se cntrete pmntul extras cu precizie de 12 grame (m); - se aaz volumetrul cu nisip pe placa de baz i se fixeaz n cleme; - se deschide cu grij robinetul aparatului, lsndu-se nisipul s curg ncet, pn

    ce, umplndu-se cavitatea, se oprete curgerea nisipului; - se citete pe gradaia aparatului, la nivelul nisipului rmas n aparat, volumul

    cavitii din stratul de pmnt, respectiv volumul probei extrase V; - se calculeaz densitatea pmntului:

    = mV

    [g/cm3] (2.5)

    n cazul folosirii unor vase negradate, volumul nisipului intrat n cavitate se poate stabili prin cntrirea vasului de nisip naine i dup umplerea cavitii i aplicnd relaia:

    Vm mi f

    n

    =

    [cm3] (2.6)

    n care; mi este masa iniial a vasului cu nisip, n g; mf masa vasului cu nisip, dup umplerea cavitii, n g; n densitatea nisipului, n g/cm3. Procedeul nlocuirii volumului de nisip monogranular este foarte rspndit, putnd fi folosit la nivelul fiecrui antier, deoarece nu reclam aparatur deosebit i este foarte practic. Dup obinerea densitii , pe o prob medie din pmntul prelevat din cavitate se determin umiditatea w a materialului i n final, cu relaia 2.4, densitatea n stare uscat efectiv def. Aceasta se folosete la determinarea gradului de compactare D (relaia 2.1). Capacitatea portant i stabilitatea terasamentelor sunt strns legate de calitatea compactrii exprimat prin gradul de compactare D. Astfel, pentru rambleuri de drumuri, funcie de natura pmntului (coeziv sau necoeziv), de tipul mbrcmintei rutiere (permanent sau semipermanent) i de nlimea rambleului, gradul de compactare Proctor normal minim prevzut s se obin este de 90...100 %. Pentru debleuri de drumuri n toate cazurile, gradul de compactare Proctor normal pe o adncime de 30 cm sub patul drumului trebuie s fie de min. 100 %.

  • 67

    Pentru rambleuri de ci ferate, funcie de adncimea fa de zona platformei, gradul de compactare Proctor normal impus, este de 95...98 %. Pentru pmnturi necoezive, gradul de compactare Proctor modificat minim trebuie s fie 93...96 %. La nivelul terenului de baz, n ambele cazuri, gradul de compactare trebuie s fie de min. 90 %. Pentru debleuri, este necesar un grad de compactare Proctor normal de min. 98 %, iar pentru debleuri n pmnturi necoezive, un grad de compactare Proctor modificat de min. 96 %. Pentru compactarea terasamentelor se folosete o gam larg de utilaje, care pot fi clasificate n urmtoarele categorii: - utilaje acionnd prin apsare, categorie n care se nscriu compactoarele cu rulouri netede, compactoarele pe pneuri, compactoarele tractate (tvlugi) cu rulouri cu crampoane; - utilaje acionnd prin batere, categorie care cuprinde maiurile mecanice uoare, maiurile mecanice grele i maiurile macara (cu cdere liber); - utilaje acionnd prin vibrare, categorie n care sunt incluse compactoarele vibratoare i plcile vibratoare. n funcie de caracteristicile sale, de natura pmntului din terasament, de condiiile de lucru etc., fiecare utilaj de compactare i are domeniul su de utilizare. Compactoarele cu rulouri netede sunt alctuite dintr-un asiu pe care este amplasat motorul, dispozitivele de micare, cabina i rulourile. Rulourile utilajului sunt nite cilindrii de oel cu diametrul de 0,4...2,0 m i cu limea de max. 2,0 m. Aceste utilaje pot avea dou rulouri situate unul n spatele celuilalt (tandem) sau trei rulouri care sunt dispuse pe dou sau pe trei axe. Compactoarele cu rulouri netede cu trei axe se folosesc mai ales pentru finisarea compactrii. n general, compactoarele cu rulouri netede produc o compactare bun la suprafa dar eficiena lor scade o dat cu creterea grosimii stratului. Aciunea compactoarelor cu rulouri netede este redus la adncimi de 15...25 cm i se utilizeaz la compactarea pmnturilor pietroase, a straturilor din piatr spart etc.

    Compactoarele pe pneuri sunt alctuite dintr-un asiu formnd o lad pentru lest, care se deplaseaz pe unul sau mai multe rnduri de roi ce pot fi independente ntre ele (fig. 2.22). Sistemul de rulare care aplic sarcinile ce ndeas pmntul, este legat de asiu printr-o suspensie special. Aceasta asigur o bun apsare i frmntare a pmntului n timpul compactrii. Acest tip de compactoare se pot folosi la compactarea tuturor pmnturilor coezive (mai puin a nisipurilor monogranulare uscate) sau puin coezive n straturi de 40...60 cm, chiar dac umiditatea este mai mare dect wopt. Compactoarele cu pneuri pot fi tractate sau autopropulsate. Compactoarele cu pneuri tractate pot

    Fig. 2.22. Compactor cu pneuri.

  • 68

    avea un singur rnd de roi sau dou rnduri de roi. Cele cu un singur rnd de roi sunt compactoare grele cu masa de 30...115 t, iar cele din a doua categorie au o mas de 8...15 t, cu o sarcin destul de redus pe roat (eficacitate redus). Compactoarele cu pneuri autopropulsate se utilizeaz mai des pe antierele de drumuri i ci ferate i au o mas de 15...30 t. Pneurile compactoarelor pot avea suprafaa neted sau cu reliefuri pronunate.

    Compactoarele tractate cu rulouri cu crampoane sunt cunoscute pe antier sub denumirea de "tvlugi picior de oaie" i au masa de 5...25 t, diametrul ruloului de 1,0...1,6 m i limea ruloului de 1,1...2,2 m. Acest compactor este format, n general, din unul sau mai muli cilindri de oel pe suprafaa crora sunt fixate nite proeminene numite "picioare de oaie", cu lungimea de 18...25 cm. Aceste compactoare sunt mai eficiente dect compactoarele cu rulouri netede i sunt recomandate la compactarea pmnturilor argiloase cu umiditate chiar mai mic dect wopt, n straturi de 30...50 cm. Nu compacteaz bine

    pmnturile nisipoase. Aceste utilaje pot fi tractate sau autopropulsate (fig. 2.23). Maiurile mecanice uoare au masa de 40...100 kg i sunt acionate de un motor termic cu aer comprimat. Organul de batere este de regul o plac metalic ptrat, fixat la captul unei tije asupra creia acioneaz motorul fixat la partea superioar. Maiurile mecanice grele sunt construite pe acelai principiu ca i maiurile uoare, dar au masa mai mare (de pn la 1 200 kg). Maiurile macara cu cdere liber sunt plci grele metalice sau din beton armat cu o suprafa util de cca 1 m2 i cu greutatea de 10...40 kN, care sunt ridicate cu ajutorul unei macarale la nlimea de 1...3 m i apoi sunt lsate s cad liber pe stratul care trebuie compactat. Compactoarele vibratoare au ca element activ unul sau dou rulouri care, la trecerea peste materialul de compactat, desfoar o micare oscilatorie sub aciunea unui mecanism vibrant. Ruloul sau rulourile desfoar i o micare de rotaie care asigur naintarea utilajului. n cazul compactoarelor cu un rulou vibrator pe a doua osie a utilajului se dispune un rulou static sau un sistem de roi cu pneuri. Mecanismele de vibrare sunt alctuite din mase excentrice care se rotesc cu viteze ridicate. Prin variaia excentricitii maselor i a vitezei de rotaie, este posibil schimbarea amplitudinii i frecvenei vibraiilor, n funcie de natura materialului ce se compacteaz. Compactoarele vibratoare pot fi tractate sau autopropulsate i se pot folosi n condiii foarte bune la compactarea materialelor cu unghi de frecare interioar mare (balasturi, bolovniuri, nisipuri monogranulare). Plcile vibratoare acioneaz n adncime ca i compactoarele vibratoare, deoarece diminueaz frecarea interioar dintre granulele materialului ce se compacteaz. Avansarea

    Fig. 2.23. Compactor cu crampoane autopropulsat.

  • 69

    plcii se realizeaz datorit componentei orizontale a rezultantei dat de sarcina static (greutatea) i aciunea dinamic. Plcile vibratoare sunt acionate de un motor cu ardere intern sau electric prin intermediul unei greuti dispuse excentic. Aceste utilaje se folosesc la compactarea materialelor granulare, a pmnturilor necoezive, a pietriurilor, bolovniurilor etc., de regul n spaii nguste. 2.2.2.4. Determinarea grosimii stratului i a numrului de treceri Pentru realizarea parametrilor de compactare prescrii, determinai n prealabil n laborator, n funcie de caracteristicile pmntului, pe antier trebuie stabilite grosimile straturilor elementare de compactare, precum i numrul de treceri sau lovituri pe aceeai suprafa. Acestea se pot determina teoretic indirect, prin echivalarea lucrului mecanic de compactare, sau direct pe sectoare experimentale. Grosimea stratului elementar de compactare se determin n mod practic pe o platform consolidat i nivelat pe care se aaz la distane egale (3...5 m) nite plcue de tabl metalic, peste care se aterne cte un strat de pmnt cu limea mai mare cu 50 % dect limea de lucru a utilajului ales pentru compactare. Grosimile stratului din pmnt de pe fiecare plcu este diferit i are nainte de cilindrare valoarea hi (fig. 2.24).

    Dup trecerea utilajului de un anumit numr de ori peste pmntul aternut n grosimile hi, se msoar din nou grosimile compactate ale tuturor straturilor. Rezult grosimile hi', cu care se calculeaz tasarea procentual a fiecrui strat cu relaia urmtoare:

    th h

    hh

    hii i

    i

    i

    i=

    =

    ' 100 100 [%] (2.7)

    Grosimea stratului de pmnt corespunztoare tasrii procentuale maxime reprezint grosimea optim de compactare a stratului respectiv. Numrul de treceri ale utilajului pe aceeai suprafa pentru grosimea optim stabilit anterior se determin pe aceeai platform. Se aterne pe platform un strat din pmntul cercetat cu grosimea optim h i se ncepe compactarea acestuia. Dup fiecare trecere a compactorului se

    msoar grosimea stratului de pmnt. Dac se nregistreaz rezultatele ntr-un grafic, avnd pe abscis numrul de treceri n i pe ordonat tasarea procentual t, obinut dup fiecare trecere a compactorului, rezult o curb ca cea din fig. 2.25.

    Fig. 2.24. Determinarea grosimii elementare a stratului de compactat.

    Fig. 2.25. Determinarea numrului de treceri.

  • 70

    Se constat c, dup un anumit numr de treceri, pmntul din strat se taseaz foarte puin. n acest stadiu, compactarea se oprete i se determin gradul de compactare obinut. Dac acesta este cel puin egal cu gradul de compactare proiectat se consider c numrul de treceri efectuat este satisfctor. n caz contrar, se continu compactarea pn se obine gradul de compactare proiectat, stabilindu-se numrul de treceri necesar, care va trebui respectat i n procesul tehnologic de compactare a terasamentelor.

    2.2.3. Lucrri de finisare Lucrrile de finisare au drept scop aducerea platformei, taluzurilor i a dispozitivelor de evacuare a apelor de suprafa ntr-o stare de funcionare bun, precum i realizarea unei prezentri estetice corespunztoare a fostului antier.

    2.3. Stratul de form i stratul de repartiie Stratului de form este definit ca fiind stratul superior al terasamentelor, amenajat pentru uniformizarea i sporirea capacitii portante la nivelul patului drumului. n aceast abordare, rolurile pe care trebuie s le ndeplineasc stratul de form se pot mpri n dou grupe, i anume:

    - roluri care trebuie ndeplinite la scurt timp dup execuie, categorie n care se nscriu:

    asigurarea derulrii traficului de antier pentru aprovizionarea cu materialele necesare i executarea primului strat de fundaie;

    realizarea unei uniformiti corespunztoare pentru a permite punerea n oper a stratului superior cu grosimile proiectate i cu respectarea condiiilor de scurgere a apelor subterane de la nivelul patului drumului;

    asigurarea unei capaciti portante uniforme i suficient de ridicate pentru a permite compactarea n bune condiii a primului strat de fundaie. Astfel, dup experiena francez, dac pentru un rambleu se recomand o densitate medie n stare uscat dm pe grosimea fiecrui strat de min. 95 % din densitatea n stare uscat maxim Proctor normal dPN i o densitate n stare uscat la baza stratului dbs de min. 92 % dPN, atunci, n cazul straturilor de form, exigenele trebuie s fie mai mari i se materializeaz prin urmtoarele relaii: dm 98,5 % dPN i dbs 96 % dPN;

    asigurarea proteciei patului drumului mpotriva intemperiilor (ploaie, nghe, dezghe etc.) pn n momentul executrii structurii rutiere;

    - roluri care trebuie ndeplinite pe toat durata de exploatare a structurii rutiere: asigurarea unei capaciti portante uniforme tot timpul anului, indiferent de

    condiiile climaterice. Stratul de form face trecerea de la terasamentele propriu-zise la structura rutier, constituind legtura dintre dou faze de construcie diferite, care se pot succede imediat sau la intervale mai mari de timp. El nu face parte din structura rutier ci face parte ca structur i concepie, din terasamente. Necesitatea executrii stratului de form i soluia tehnic de realizare a acestuia, sunt determinate n principal de: - caracteristicile pmntului din terasamente i mai ales la debleuri de omogenitatea terenului de fundare. Eventualele neomogeniti nu trebuie resimite la nivelul structurii rutiere; - natura i caracteristicile stratului de fundaie inferior;

  • 71

    - procesul tehnologic i condiiile de execuie. Grosimea stratului de form, se stabilete prin calcul, n conformitate cu prescripiile tehnice referitoare la dimensionarea structurilor rutiere. De regul, se adopt grosimi de 10...30 cm, funcie de tipul profilului transversal, gradul de omogenitate al terenului de fundare, caracteristicile materialelor, condiiile climatice etc. El poate fi realizat ntr-o multitudine de variante n funcie de scop, de mijloacele i materialele existente i de condiiile locale. De regul, materialele din care se execut straturile de form, sunt pmnturile coezive din care se realizeaz terasamentele mbuntite cu: adaosuri pentru corectarea granulozitii i stabilizri cu zgur granulat, cenu de termocentral, ciment, var etc. De asemenea, pentru construcia straturilor de form, se pot utiliza materiale necoezive ca: nisipuri, balasturi, deeuri de carier, zgur brut de furnal etc., puse n oper prin tehnologii adecvate. Stratul de form trebuie compactat pn la realizarea unui grad de compactare de min. 98 %, cu densitatea n stare uscat maxim determinat prin ncercarea Proctor modificat, n cel puin 95 % din punctele de msurare i de min. 95 % n toate punctele de msurare. Introducerea stratului de form, are urmri favorabile asupra comportrii structurii rutiere n exploatare. Pe de alt parte construcia structurii rutiere pe un strat portant, omogen, uniform i puin influenabil de umiditate va conduce n mod cert la mrirea duratei de exploatare a structurii rutiere. Stratul de repartiie la cile ferate, se execut n principiu din aceleai considerente ca i stratul de form la drumuri. Rolul principal al stratului de repartiie este de a asigura scurgerea apelor de infiltraie de la nivelul superior al terasamentelor. El se execut cu grosimea de min. 15 cm, n aliniament n dreptul inelor iar n curb n dreptul inei interioare. n anumite condiii, cnd pmntul din terasamente o cere, grosimea stratului de repartiie se va mri n mod corespunztor. Stratul de repartiie cu grosimea minim de 15 cm se va realiza din nisip cu granulozitatea continu 0,05...7,10 mm, cu un coeficient de neuniformitate de min. 7. Stratul de repartiie mai mare de 15 cm se va realiza la partea inferioar, pe o grosime de 15 cm, din nisip, iar la partea superioar, pn la faa platformei, din pietri neciuruit cu granulozitatea 0,05...71,00 mm, cu un coeficient de neuniformitate de min. 15.

    2.4. Consolidarea i protejarea terasamentelor Terasamentele sunt supuse n permanen aciunii factorilor climaterici (vnt, variaii de temperatur i umiditate), care influeneaz ntr-o mare msur rezistena i stabilitatea lor, chiar dac execuia a fost corespunztoare. Execuia spturilor i umpluturilor pentru realizarea lucrrilor de terasamente produce, n special n zone cu relief accidentat, un anumit dezechilibru al maselor de pmnt i roci ntlnite, schimbnd gradul de stabilitate i condiiile existente ale distribuiei umiditii i temperaturii. Taluzurile sunt cele mai expuse aciunii factorilor climaterici (aciunea nghe-dezgheului, variaii de temperatur, vnt, scurgerea apelor din precipitaii etc.). Din acest motiv taluzurile sunt cele care beneficiaz de principalele msuri de consolidare i protejare a terasamentelor. Aceste lucrri, constau n principal, n: - colectarea i evacuarea apelor; - consolidarea i protejarea taluzurilor; - aprarea malurilor; - sprijinirea masivelor de pmnt. Modul de rezolvare a colectrii i evacurii apelor de suprafa i subterane nu face obiectul acestei lucrri.

  • 72

    2.4.1. Lucrri de consolidare a taluzurilor Aciunea nghe-dezgheului i schimbrile brute de temperatur i umiditate, pot conduce la dezgrdinarea pmntului din straturile de suprafa ale terasamentelor, fiind apoi antrenat de ape i vnt. mpotriva acestor factori agresivi, se execut o serie de lucrri de consolidare a taluzurilor, care vor fi prezentate n continuare.

    2.4.1.1. nsmnarea i crearea unui covor vegetal O msur bun pentru consolidarea taluzurilor, const n acoperirea lor cu un strat viu de vegetaie. Rdcinile plantelor ptrunznd n stratul superior al terenului, i mresc coeziunea. Covorul de iarb, reduce viteza de scurgere a apei i efectul vntului la suprafaa terenului, micornd astfel puterea lor de erodare.

    n general acest gen de lucrare const n mbrcarea taluzului cu un strat din pmnt vegetal i nsmnarea acestuia. Pentru unele pmnturi coezive (nisip prfos, nisip argilos, praf argilos i praf nisipos argilos) i rambleuri mici (h 2,00 m) se accept nsmnarea direct. Pentru argile grase se recomand mbrcarea taluzului cu pmt loessoid, cu pmnt vegetal i apoi nsmnare. nsmnarea trebuie efectuat pe terenuri ce conin substane hrnitoare, iar umiditatea pmntului trebuie ntreinut min. 30 zile. Din aceste considerente,

    taluzul se mbrac cu un teren vegetal cu grosimea de 10...20 cm pe toat suprafaa i apoi se nsmneaz (fig. 2.26). La alegerea plantelor se ine seama de condiiile climaterice i de teren ale zonei, de orientarea taluzurilor fa de punctele cardinale, de gradul lor de umiditate, precum i de ierburile care se dezvolt cel mai bine n regiunea respectiv.

    2.4.1.2. Plantarea cu arbuti Taluzurile terasamentelor uscate din cauza expunerii la vnt i soare se recomand s se planteze cu arbuti. Arbutii trebuie astfel alei nct s se poat dezvolta bine n regiunea respectiv i cei care cresc repede, formnd tufe dese i rdcini foarte dezvoltate. Plantarea se realizeaz cu puiei de 1...2 ani, iar speciile de plantare se stabilesc mpreun cu unitile silvice din zon. n cazul n care exist pericolul de erodare sau de pierdere a stabilitii la suprafaa taluzurilor, se utilizeaz mpdurirea cu specii repede cresctoare (plop, salcie, anin, tei, salcm, frasin, dud etc.), precum i cu arbuti (ctin,

    Fig. 2.26. nsmnarea taluzurilor.

  • 73

    mce). Dac exist pericolul de pierdere a stabilitii mai n profunzime, se prevede mpdurirea cu specii cu rdcini adnci (stejar, pin, nuc etc.). Pe taluzurile debleurilor de cale ferat se planteaz arbuti de talie mic (ctin, amfor, pducel etc.), iar taluzurile rambleurilor de cale ferat se consolideaz cu arbuti de talie mic pe primii 15 m, msurai pe orizontal, n seciune transversal, fa de axa cii, iar restul de suprafa se protejeaz ca i taluzurile de drumuri. 2.4.1.3. Consolidarea cu nuiele Consolidarea cu nuiele se folosete cnd malul sau taluzul este n permanen sub ap i se execut sub form de straturi de nuiele, fascine joantive, sau suluri de nuiele umplute cu piatr. Straturile de nuiele (fig. 2.27) servesc la consolidarea cea mai simpl a taluzurilor i malurilor. Nuielele se aaz pe direcia de cea mai mare pant sau sub un unghi de 45 0 (pant ce trebuie s fie n sensul curentului).

    Capetele subiri se aaz n sus, acoperind stratul de deasupra cu 1/3 din lungime. Nuielele se fixeaz cu funii de nuiele aezate la 0,5...1,0 m. Funiile sunt fixate de pmnt cu rui cu crlige avnd lungimea de cca 1,00 m.

    2.4.2. Lucrri de protecie Principalele tipuri de lucrri pentru protejarea taluzurilor de drumuri i ci ferate sunt prezentate n continuare n conformitate cu reglementrile n vigoare n ara noastr. Taluzurile n care se pot produce fgae sau pot fi splate de apele meteorice, se vor proteja cu grdulee, ntre care se execut o umplutur cu pmnt vegetal, completate eventual cu plantaie. Pmntul vegetal se va compacta n mod special n apropierea grduleelor, pentru a evita formarea de fgae pe taluzuri. Grduleele sunt provizorii i protejeaz taluzurile pe timpul necesar ca nsmnrile i plantaiile s se dezvolte suficient. Grduleele au 15...20 cm nlime, sunt executate din mpletituri de nuiele pe rui btui n pmnt. Grduleele se pot dispune ca n fig. 2.28. O soluie eficient de protejare a taluzurilor este cea cu caroiaje din beton simplu clasa Bc 15, formate din elemente prefabricate, armate constructiv i montate n sistem ptratic (fig. 2.29). Aceste caroiaje poart i denumirea de "cleionaje japoneze".

    Fig. 2.27. Consolidarea taluzurilor i malurilor cu straturi de nuiele.

  • 74

    Elementele prefabricate sunt fixate n pmnt prin rui din acelai material. Suprafeele se nsmneaz sau se brzduiesc.

    2.4.3. Lucrri de aprare Principalele lucrri de aprare a terasamentelor se bazeaz pe folosirea fascinelor, pereurilor, anrocamentelor, gabioanelor etc. n continuare se vor prezenta cteva soluii tehnice care se ncadreaz n aceast categorie de lucrri.

    2.4.3.1. Aprri cu fascine Aprarea terasamentelor cu fascine se va executa numai n zonele n permanen sub ap i n care curentul puternic de ap poate eroda baza terasamentelor.

    Fig. 2.28. Grdulee dispuse n carouri.

    Fig. 2.29. Protejarea taluzurilor prin caroiaje din prefabricate din beton.

  • 75

    In funcie de puterea de erodare a curenilor de ap, se procedeaz la executarea unui strat suport la baza taluzului, constnd din: - gard simplu sau gard dublu aezat pe fascine; - anrocamente de 150...300 kg/buc pe pat de fascine; - suluri de fascine cu diametrul de 60; 80 sau 100 cm, umplute cu bolovani.

    Ca exemplu, n fig. 2.30 i 2.31 se prezint modul de realizare a aprrii terasamentelor cu gard simplu pe fascine, respectiv cu anrocamente pe fascine.

    2.4.3.2. Aprri cu pereuri Aprarea taluzurilor mpotriva aciunii apelor curgtoare avnd viteza de 2...6 m/s sau nlimea valurilor peste 1,5 m se realizeaz cu pereuri. Pereurile se execut din zidrie de piatr brut negeliv, bolovani de ru, piatr cioplit, dale din beton turnate pe loc sau dale din beton prefabricate.

    Fig. 2.30. Gard simplu aezat pe fascine.

    Fig. 2.31. Anrocamente pe fascine.

  • 76

    Pereurile din piatr brut pot fi executate ca zidrie uscat, zidrie uscat rostuit cu mortar de ciment sau zidrie cu mortar de ciment pe pat de beton de 5 cm grosime. Pereul din piatr brut se aaz pe un strat de balast de 10 cm grosime (fig. 2.32). n cazul cnd exist pericol de ptrundere a apei din spatele pereului, se va prevedea un filtru invers format dintr-un strat de nisip i unul din pietri n grosime de min. 15 cm fiecare (fig. 2.33), cu barbacane pentru evacuarea apei.

    Pereurile executate din dale de beton vor avea grosimea de 10...30 cm. Dalele se vor aeza pe un strat de balast de cca 15 cm. Rosturile vor fi ntreesute i se vor umple pe o adncime de 5 cm de la suprafa cu mortar de ciment sau mastic bituminos, restul rosturilor umplndu-se cu nisip. Dimensiunile dalelor se vor alege n funcie de grosimea pereului ns vor fi de min. 50 x 50 cm. Pereurile din piatr cioplit sau din dale mari de beton, se aaz pe o fundaie de beton, fiind protejate cu anrocamente, pentru a le feri de afuieri. Pereurile se vor executa cu cca 50 cm deasupra nivelului apelor maxime cnd nu se formeaz valuri, respectiv cu cca 1,00 m deasupra apelor maxime cnd se formeaz valuri. nclinarea taluzurilor pereate va fi de cel mult 1:1, dac nlimea pereului nu depete 4 m i max. 2:3 pentru nlimi mai mari.

    2.4.3.3. Aprri cu anrocamente Baza pereului trebuie proiectat i executat cu deosebit atenie, deoarece practica construciilor arat c cele mai rezistente consolidri se degradeaz din cauza unei sprijiniri insuficiente. Sistemele de aprare a bazei pereurilor variaz n general dup cum taluzurile sunt sau nu n permanen sub ap, dup natura pmntului, dup viteza curentului i dup gradul de afuiere al bazei taluzului. Pentru taluzurile expuse afuierii se folosesc la baza pereului contrabanchete din anrocamente (fig. 2.34 i 2.35), aezate uneori pe saltele din fascine.

    Fig. 2.32. Pereu simplu. Fig. 2.33. Detaliul unui pereu de taluz.

    Fig. 2.34. Consolidare cu anrocamente. Fig. 2.35. Consolidare cu contrabanchete.

  • 77

    Pentru ruri avnd adncimea de 0,4...5,0 m i viteza curentului apei de 3,5...6,0 m/s se recomand ca dimensiunea medie a pietrelor din contrabanchete s fie de 0,25...0,50 m. Anrocamentele vor avea limea la coronament de min. 1 m, cu un taluz spre ap de 1:1,25...1:1,5.

    Piatra brut folosit va avea masa de 150...1 000 kg/buc n raport cu fora de antrenare a apei i va fi aezat cu rosturi bine esute i mpnate cu pietre mai mici.

    2.4.3.4. Aprri cu gabioane Gabioanele sunt cutii din plas de srm, ncrcate cu piatr. Cutiile, care au perei din plas de srm, se execut de obicei n form de paralelipiped (fig. 2.36).

    Pereii cutiilor se asambleaz pe teren i formeaz o cutie cu capacul nenchis. n aceast form, carcasa gabionului se aaz pe loc i se fixeaz cu srm de gabioanele vecine, amplasate mai nainte. Apoi se aaz n cutie blocuri de piatr, iar golurile se umplu cu piatr mai mrunt, operaie care este urmat de nchiderea capacului gabionului.

    Consolidarea se realizeaz dintr-o serie de gabioane aezate unul peste altul, cu retrageri pentru formarea taluzului (fig. 2.36). Consolidarea cu gabioane se folosete pentru protejarea terasamentelor n cazul cursurilor de ap cu scurgerea intermitent, unde fascinele s-ar usca repede din cauza trecerilor repetate de la o stare umed la o stare uscat, iar aprovizionarea anrocamentelor ar fi dificil. Cu timpul, golurile dintre pietrele din gabion se umplu cu ml, iar toat consolidarea se transform ntr-un masiv monolit, care nu are nevoie de fixare cu srm.

    2.4.3.5. Protejarea prin plase de srm Pe unele sectoare ale debleurilor n stnc friabil sau roci alterate, se produc cderi de pietre, detaate din masivul stncos sub efectul precipitaiilor atmosferice i mai ales primvara, dup dezghe, care se rostogolesc pe platforma cii de comunicaie, putnd provoca accidente. Un procedeu de protecie provizorie, mpotriva acestor accidente, const n mbrcarea suprafeei taluzului stncos cu o plas metalic ce nu se opune cderii pietrelor (cel puin a celor mari), ci le dirijeaz numai cderea, mpiedicnd astfel mprtierea lor pe platform (fig. 2.37.a). n partea de jos, plasa se oprete la 0,50 m deasupra piciorului taluzului, pentru a nu fi prins sub surpturi. Pentru evitarea alterrii progresive a rocilor din taluz i pentru evitarea cderilor de stnci, se folosesc pentru protejarea taluzurilor stncoase i plase ancorate torcretate (fig. 2.37.b). Plasele torcretate sunt recomandate pentru taluzurile debleurilor cilor ferate magistrale i autostrzilor, pe suprafee reduse stabilite prin proiecte de execuie.

    Fig. 2.36. Consolidarea taluzurilor cu gabioane.

  • 78

    Grosimea betonului torcretat se stabilete n funcie de natura i de gradul de alterare al rocilor din taluz. n cazuri deosebite (fisurarea rocii, stadii diferite de alterare etc.) plasa de srm se ntrete cu armtur dispus n reea fixat cu piroane. Taluzurile cu nlimea h > 4,00 m, realizate n roci stncoase gelive, fisurate sau cu diferite stadii de alterare a rocii, se protejeaz cu ziduri de cptuire, realizate din: - zidrie de piatr cu mortar de ciment; - beton simplu, clasa Bc 7,5 (fig. 2.38); - elemente prefabricate din beton simplu sau din beton armat, clasa Bc 15. n fig. 2.38 este prezentat seciunea transversal printr-un zid de cptuire din beton simplu clasa Bc 7,5. Colectarea apelor din spatele zidului de cptuire se realizeaz cu ajutorul unei zidrii uscate din piatr brut, iar evacuarea lor se face cu barbacane din tuburi PVC cu diametrul = 110 mm.

    Fig. 2.37. Aprri de taluzuri stncoase.

    Fig. 2.38. Zid de cptuire.

  • 79

    2.4.4. Sprijinirea terasamentelor Pentru mpiedicarea alunecrilor datorate perturbrii echilibrului natural al terenului prin executarea cii de comunicaie, precum i pentru asigurarea stabilitii rambleurilor aezate pe terenuri cu nclinare ridicat i a taluzurilor de rambleuri nalte, se folosesc sisteme de sprijinire a maselor de pmnt. Cele mai ntrebuinate sisteme de sprijinire a terasamentelor sunt contrabanchetele i zidurile de sprijin. Contrabanchetele sunt construcii de pmnt ce se folosesc la sprijinirea rambleurilor nalte sau executate pe coaste abrupte sub forma unor umpluturi mai mici, amplasate la baza taluzului. Contrabanchetele pot fi exterioare la baza rambleului (fig. 2.39) sau cuprinse n corpul rambleului (caz n care se execut din zidrie de piatr brut (fig. 2.40).

    Forma i dimensiunile contrabanchetelor rezult n urma verificrilor la stabilitate a rambleului. Executarea acestor lucrri se poate efectua mecanizat, pe baza acelorai principii ca i la executarea rambleului, cu condiia urmririi n mod deosebit a calitii materialelor utilizate. Zidurile de sprijin (fig. 2.41) sunt construcii executate din zidrie de piatr uscat sau cu mortar de ciment, din beton armat monolit sau din elemente prefabricate. Zidurile de sprijin care asigur sprijinirea unor masive de pmnt se numesc ziduri de rezisten.

    n general, la executarea cilor de comunicaie terestre, se folosesc mai frecvent zidurile de sprijin de greutate (realizate din zidrie sau beton) i zidurile de sprijin din beton armat.

    Fig. 2.39. Contrabanchete exterioare Fig. 2.40. Contrabanchete incluse n corpul rambleului. rambleului.

    Fig. 2.41. Ziduri de sprijin.

  • 80

    2.4.4.1. Ziduri de sprijin de greutate Stabilitatea zidurilor de sprijin de greutate, este asigurat prin greutatea lor proprie, ceea ce implic seciuni transversale de dimensiuni relativ mari. Se execut din zidrie de piatr uscat sau cu mortar, beton simplu i beton ciclopian. Alegerea tipului de zid i a dimensiunilor iniiale se face cu ajutorul unor cataloage de proiecte tip, funcie de nlimea masivului de pmnt ce trebuie sprijinit i de caracteristicile fizico-mecanice ale acestuia.

    n fig. 2.42 este prezentat un zid de sprijin de rambleu de greutate la care se disting urmtoarele pri componente: - elevaia realizat din beton Bc 7,5 sau din zidrie de piatr brut cu mortar de ciment M 100, cu un parament de 5:1 sau 10:1. Paramentul se realizeaz din zidrie de piatr brut cu mortar de ciment M 100; - fundaia realizat, n general, din beton ciclopian Bc 7,5; - drenul realizat din piatr brut negeliv i 20 cm lime din balast nisipos. Acesta asigur colectarea apelor din spatele zidului de sprijin; - barbacana asigur evacuarea apelor colectate prin dren n rigla din spatele zidului de sprijin. Barbacanele sunt executate de regul din tuburi PVC amplasate n elevaie, la distane bine stabilite. Rigola din spatele zidului de sprijin, se execut cu pante care s asigure evacuarea apelor prin barbacane.

    Fundaia zidului de sprijin are rolul de a prelua sarcinile transmise de elevaie (mpingerea pmntului, sarcinile din trafic, greutata elevaiei i cea proprie) i de a le transmite terenului de fundare. Elevaia zidului de sprijin are rolul de a prelua sarcinile (mpingerea pmntului i solicitrile produse de trafic) i de a le transmite fundaiei. Limea de la partea superioar a zidului de sprijin de rambleu face parte din limea platformei, la care se adaug un spaiu liber lateral (fig. 2.42). Acest tip de zid de sprijin este recomandat pentru sprijinirea unor rambleuri cu nlimea de 4,00...9,00 m, n terenuri stabile i omogene. De exemplu, n tabelul 2.4, se prezint dimensiunile constructive ale unor ziduri de sprijin cu nlimea de 4,00 i 9,00 m.

    Fig. 2.42. Zid de sprijin de greutate de rambleu.

  • 81

    n tabelul 2.4, reprezint unghiul frecrii interioare a pmntului din rambleu. Un zid de sprijin de debleu de greutate folosit n terenuri stabile i omogene, avnd ca rol susinerea terasamentelor, este prezentat n fig. 2.43. Elevaia se realizeaz din beton simplu Bc 7,5 sau din zidrie de piatr brut cu mortar de ciment M 100, iar fundaia din beton ciclopian. Celelalte elemente sunt realizate n mod identic ca i la zidul de sprijin de rambleu i au aceleai roluri. La zidul de sprijin de debleu, drenul se protejeaz la partea superioar mpotriva infiltrrii apelor de suprafa cu un capac de argil compactat cu maiul.

    Paramentul zidurilor de sprijin de debleu este de regul 3:1. n tabelul 2.5, se dau cteva exemple de dimensiuni constructive ale zidurilor de sprijin de debleu masive, funcie de nlimea necesar H i de caracteristicile pmntului definite prin unghiul de frecare interioar . n profil longitudinal, talpa fundaiei zidului de sprijin de debleu se execut paralel cu linia roie, cnd declivitile sunt de max. 5 %, i n trepte, cnd declivitile sunt mai mari de 5 %.

    2.4.4.2. Ziduri de sprijin din beton armat n cazul unor lucrri de sprijinire a terasamentelor n terenuri stabile i omogene se pot folosi ziduri de sprijin din beton armat. Zidurile de sprijin din beton armat au dimensiunile mult mai reduse dect zidurilor de sprijin masive (fig. 3.32). n principiu, seciunea transversal a zidurilor de sprijin din beton armat, este format dintr-o plac de fundaie n care este ncadrat peretele frontal. Pentru nlimi mari se utilizeaz ziduri de sprijin cu contrafori (nervuri echidistante dispuse transversal la distane de 3...4 m), prin care se asigur o legtur suplimentar ntre placa de fundaie i peretele frontal. n spatele zidului frontal se execut drenul din zidrie uscat de piatr brut i balast nisipos, iar evacuarea apelor se face prin tuburi de PVC ( = 110 mm), perforate, pozate pe un radier din beton simplu Bc 7,5. La partea superioar, drenul se nchide cu un capac din argil compactat. Traneea din faa zidului de sprijin se umple tot cu argil compactat.

    Fig. 2.42. Zid de sprijin de greutate de debleu.

  • 82

    Tabelul 2.4 Para-ment

    ,

    n 0 Elemente geometrice, n m:

    H he hf K a a' B b d 5:1 20 0,90 1,00 0,45 1,90 0,60 0,60

    25 0,80 1,00 0,45 1,85 0,55 0,60 30 0,70 1,00 0,45 1,80 0,50 0,60 35 4,00 2,70 1,30 0,65 1,00 0,45 1,75 0,50 0,60

    10:1 20 1,00 0,85 0,55 1,85 0,60 0,60 25 0,95 0,85 0,55 1,80 0,60 0,60 30 0,90 0,80 0,50 1,75 0,55 0,60 35 0,80 0,70 0,45 1,55 0,55 0,60

    5:1 20 1,55 2,80 1,50 4,20 1,10 0,95 25 1,30 2,60 1,30 3,80 1,05 0,95 30 1,10 2,30 1,00 3,35 1,00 0,95 35 90 6,60 2,40 0,90 2,00 0,70 2,90 0,95 0,95

    10:1 20 2,00 2,20 1,50 4,10 1,10 0,95 25 1,80 2,00 1,30 3,70 1,10 0,95 30 1,70 1,70 1,00 3,35 1,05 0,95 35 1,50 1,40 0,70 2,90 1,00 0,95

    Tabelul 2.5 Para-ment

    ,

    n 0 Elemente geometrice, n m:

    H he hf K a a' B b d 20 0,60 1,50 0,50 2,10 0,60 0,60 25 0,60 1,50 0,50 2,10 0,60 0,60

    3:1 30 4,30 3,00 1,50 0,70 1,50 0,50 2,20 0,60 0,60 35 0,70 1,50 0,50 2,20 0,60 0,60 25 1,10 2,90 0,90 3,80 1,00 0,80

    3:1 30 7,60 6,00 1,70 0,80 2,80 0,80 3,50 0,90 0,80 35 0,60, 2,80 0,80 3,40 0,80 0,80

  • 83

    Evacuarea apelor de infiltraie de la partea superioar a zidului de sprijin se poate efectua i prin barbacane. Se menioneaz faptul c ntotdeauna dup alegerea tipului i dimensiunilor zidului de sprijin se procedeaz la dimensionarea sa prin metode specifice, cu luarea n considerare a tuturor solicitrilor care acioneaz asupra lui. Trebuie reinut c lucrrile de terasamente reprezint o pondere deosebit n cadrul antierelor de ci de comunicaie terestre. Astfel, de exemplu, unele statistici efectuate n Frana arat c executarea unui kilometru de autostrad n regiune de es cost cca 13 mil. FF, din care 30 % reprezint lucrrile de terasamente. Restul cheltuielilor sunt repartizate asfel: 9 % pentru achiziionarea terenurilor ocupate de autostrad, 7 % pentru proiectare i organizare, 6 % pentru asanri, 14 % pentru lucrri de art, 23 % pentru realizarea structurii rutiere i 11 % pentru echipamente specifice autostrzii.

    Se remarc faptul c preul alocat terasamentelor i lucrrilor de art crete o dat cu dificultatea reliefului. Astfel, pentru un kilometru de autostrad pe viaduct se va cheltui de cca cinci ori mai mult, iar n tunel de cca zece ori mai mult.

    2.4.4.3. Sprijiniri cu pmnt armat Pmntul armat este un material de construcie rezultat din asocierea i conlucrarea

    unui material necoeziv sau slab coeziv, capabil de a suporta eforturi de compresiune i de forfecare, cu un material de armare capabil s preia eforturi de ntindere. n aceste condiii, eforturile de ntindere din pmntul armat vor fi transmise de materialul granular, care nu le poate prelua, armturilor, prin frecrile dintre cele dou materiale n zona de contact.

    Pmntul folosit este un material de umplutur natural sau de origine industrial, de regul granular, iar armturile sunt din oel, beton, beton armat sau beton precomprimat, geosintetice etc., sub form de benzi, reele, foi etc.

    Un masiv de pmnt armat (fig. 2.43) este alctuit dintr-o succesiune de straturi orizontale de material granular cu grosimea de 2560 cm, ntre care sunt intercalate armturile fixate la unul din capete de un perete subire cu denumirea de ecran sau parament (realizat n majoritatea cazurilor din elemente prefabricate de beton, beton armat, metal materiale sintetice rigide) i cu o lungime suficient pentru a nu se produce smulgerea ei din masiv.

    Fig. 2.42. Zid de sprijin de rambleu din elemente prefabricate.

  • 84

    Rezistena intern a masivelor de pmnt armat este dat de frecarea dintre umplutur i armtur. Astfel, materialul granular dintre armturi, sub aciunea solicitrilor (preponderent verticale), tinde s se deplaseze lateral, deplasare care este ns mpiedicat de frecarea dintre pmnt i armtur. n acest mod n armturi apar eforturi unitare de ntindere pe direcia pe care au fost amplasate, deci ntregul masiv se comport ca i cum pe direcia aezrii armturilor materialul granular ar poseda o coeziune direct proporional cu rezistena lor la ntindere.

    Pmntul armat se ncastreaz n terenul de fundare pe adncimi relativ reduse de 0,100,20 H (H este nlimea sprijinirii realizate), iar fundaia ecranului se poate realiza din grinzi din beton simplu cu limea de 0,350,40 m i cu grosimea de 0,150,20 m. La partea superioar se realizeaz un coronament prin intermediul creia se fixeaz i captul superior al ecranului de terasamentul sprijinit. De asemenea, mai ales dac pmntul folosit este suficient de permeabil se vor lua msuri de drenare a apelor din masiv prin intermediul unui strat drenant amplasat ntre terasamentul sprijinit i masiv, iar dac este cazul i sub talpa masivului.

    Pmntul armat constituie o soluie modern, recomandat de urmtoarele avantaje: - folosete un volum mare de materiale locale sau deeuri industriale; - poate fi aezat pe terenuri puternic compresibile, fiind capabil s preia deformaii

    suficient de mari; - ocup un spaiu mai mic dect rambleurile obinuite, taluzul nclinat fiind

    nlocuit cu un perete vertical; - adncimile fundaiei sunt reduse i nu necesit elemente aparte de construcie pentru

    fundaie; - sunt mai economice dect zidurile de sprijin din beton (cost de 23 ori mai mic).

    Chiar dac construciile din pmnt armat sunt simple, se impune o verificare atent a calitii materialelor i respectarea ntocmai a tehnologiei de execuie.

    Fig. 2.43. Pmnt armat.