Curs 7

Execuţia terasamentelor

Terasamentele au rolul de a susţine suprastructura drumurilor. Ele trebuie să fie stabile, durabile, uşor de întreţinut, cât mai economice în ceea ce priveşte costul de execuţie şi de întreţinere şi realizate la un cost cât mai redus.

Durabilitatea şi stabilitatea terasamentelor se asigură prin:- calitatea bună a terenului de fundaţie;- materiale corespunzătoare folosite la execuţie;- evacuarea apelor de suprafaţă şi a celor subterane;- execuţia în rambleu, astfel încât platforma drumului să fie deasupra apelor subterane sau peste nivelul de

stagnare pe durată lungă a apei din zonă;executarea lucrărilor de drenare necesare;- compactarea corespunzătoare a pământului.La execuţia terasamentelor se disting următoarele categorii de lucrări: lucrări pregătitoare;- lucrări de bază;- lucrări de finisare.

Lucrări pregătitoare

Înainte de începerea lucrărilor de bază, întotdeauna este necesar să se execute o serie de lucrări care au ca scop aducerea terenului natural, pe lăţimea zonei drumului la starea de a putea fi săpat sau de a putea primi umplutura de pământ. Din categoria lucrărilor pregătitoare fac parte:

- verificarea şi restabilirea traseului;- curăţarea terenului de tufişuri, copaci şi buturugi;- asanarea zonei drumului;- extragerea brazdelor şi decaparea pământului vegetal;- pichetarea amprizei;- amenajarea drumurilor de acces.

Verificarea şi restabilirea traseului

Înainte de a începe execuţia terasamentelor, este necesar ca proiectantul să restabilească pe teren şi să predea beneficiarului elementele importante ale traseului, precum şi amplasamentul lucrărilor de artă. Pe baza planului de situaţie şi a profilului longitudinal se restabilesc picheţii care marchează aliniamentele, vârfurile de unghi şi se face trasarea curbelor. Se verifică reperele de nivelment şi se plantează repere suplimentare care sunt necesare execuţiei. Cu această ocazie se fixează amplasamentul definitiv pentru şanţuri, canale de scurgere, ziduri de sprijin, drenuri, camere de împrumut ş.a.

Camerele de împrumut, gropile de împrumut şi alte surse de pământ trebuie să fie indicate în proiecte şi alese pe baza unui studiu efectuat asupra caracteristicilor materialelor. Executantul primeşte de la proiectant amplasamentul acestora şi nu poate schimba sursa decât cu avizul proiectantului care, în urma studiilor de laborator, poate aprecia dacă sursa aleasă conţine sau nu material corespunzător pentru executarea terasamentelor. Reperele trebuie să poarte inscripţia menţionată în profilul longitudinal şi în planul de situaţie, iar identificarea lor trebuie să se poată face fără dificultăţi, cu ajutorul martorilor fixaţi în locuri accesibile şi uşor de găsit. Toate reperele şi schiţele de identificare a lor se înscriu într-un tabel ce se predă de către proiectant beneficiarului, respectiv constructorului. Cu ocazia predării traseului, se face recunoaşterea şi delimitarea locurilor prevăzute pentru organizarea şantierului, precum şi a terenurilor expropriate sau scoase temporar din circuitul agricol.

Curăţarea terenului de tufişuri, copaci şi buturugi

Terenul pe care se execută terasamentul căii, gropile de împrumut, şanţurile de scurgere a apelor, depozitele, clădirile, drumurile provizorii şi alte construcţii se curăţă în prealabil de tufişuri şi copaci. Deoarece pădurea contribuie mult la apărarea terasamentelor de înzăpeziri, copacii şi tufişurile compacte se vor îndepărta numai de pe zona strict necesară. Copacii de pe terenul de fundaţie, în cazul rambleurilor cu înălţimea mai mică de 2 m, se îndepărtează împreună cu rădăcinile. La rambleurile cu înălţimea mai mare de 2 m, rădăcinile nu se scot, copacii sunt tăiaţi însă la nivelul terenului. în debleuri, gropi de împrumut, adică în locuri unde urmează să se execute săpături, se îndepărtează buturugile dacă săpătura se execută cu screperul, buldozerul sau cu excavatoare având cupa mai mică de 0,5 m3. Dacă se folosesc excavatoare mai mari, nu este necesar ca buturugile să fie scoase în prealabil, deoarece se pot îndepărta în timpul săpării.

Este indicat ca doborârea copacilor să fie făcută în perioada în care pământul nu este îngheţat. îndepărtarea copacilor fără buturugi se face prin tăiere cu ferăstrăul de către echipe specializate. Tăierea tufişurilor se face manual, cu topoarele, sau cu ajutorul unor maşini speciale (fig. 1). Scoaterea buturugilor se face cu ajutorul tractorului, sau, în unele cazuri, cu exploziv. Prin folosirea explozivilor se scot buturugile, în special în timpul iernii. Pentru aceasta se sapă sub buturugă o gaură oblică cu diametrul de 6 ... 8 cm, cu ajutorul unei răngi sau al unei lopeţi speciale, astfel încât capătul găurii să se găsească sub mijlocul buturugii şi la adâncimea H = (1,5 ... 2)D = D fiind diametrul buturugii (fig. 2). Gaura se încarcă cu o cantitate de exploziv (de obicei astralită sau dinamită II) care se aprinde cu fitil şi capsă pirotehnică. Când buturuga are rădăcină verticală, care pătrunde adânc în pământ, gaura se face direct în buturugă (fig. 3).

Fig. 1. Maşină specială pentru tăierea tufişurilor.

Fig. 2. Scoaterea buturugilor cu exploziv.

În acest caz, însă, în urma exploziei lemnul este zdrobit şi buturuga distrusă. Cantitatea de exploziv folosită depinde de diametrul buturugii, de esenţa copacului şi de natura şi starea pământului şi se stabileşte prin încercări directe, pe şantier.

După terminarea operaţiilor de defrişare, întreaga suprafaţă pe care s-a lucrat se curăţă de crengi şi vreascuri, care se adună în grămezi şi se îndepărtează.

Fig. 3. Distrugerea buturugilor cu exploziv.

Asanarea zonei drumului

Este deosebit de important ca înainte de începerea lucrărilor de terasamente propriu-zise să se execute şanţuri de uscare şi drenuri, precum şi alte lucrări prevăzute pentru menţinerea terenului uscat. în special la

pământurile argiloase, care au coeficientul de permeabilitate de valoare mică, drenurile trebuie să fie executate din timp, deoarece este necesară o perioadă mai îndelungată pentru uscarea pământului.

La executarea rambleurilor, o deosebită importanţă prezintă asanarea terenului de fundaţie prin metode adaptate caracteristicilor pământului.

Terenurile de fundaţie pentru rambleuri pot fi, din punct de vedere al umidităţii: uscate, umede şi mocirloase.

Se consideră uscate acele terenuri de fundaţie care se situează întotdeauna deasupra nivelului apelor subterane, inclusiv al celor capilare, iar scurgerea apelor de suprafaţă este asigurată.

Pământul este considerat umed dacă în unele perioade ale anului este saturat cu apă, iar indicele de consistenţă este mai mic de 0,50. Pământul este mocirlos dacă este în permanenţă saturat cu apă, iar indicele de consistenţă este mai mic de 0,25.

În cazul terenurilor de fundaţie uscate se recomandă următoarele măsuri: - îndepărtarea brazdelor şi a terenului vegetal;- dacă înclinarea taluzului natural este cuprinsă între 1/5 şi 1/3, se vor executa trepte de legătură cu

înclinarea de 2 % în sensul versantului şi cu lăţimea de circa 1 m;- dacă înclinarea taluzului natural este mai mare de 1/3, este necesar un proiect individual pentru detalierea

lucrărilor de sprijinire.În pământurile umede trebuie luate măsuri de evacuare a apelor subterane prin şanţuri sau drenuri.Locurile mlăştinoase trebuie tratate în mod special prin lucrări proiectate individual în funcţie de condiţiile

locale.

Extragerea brazdelor şi decaparea stratului vegetal

Datorită conţinutului ridicat de particule fine şi de materii organice, pământul vegetal este foarte compresibil şi, ca atare, nu corespunde nici ca teren de fundaţie şi nici ca material pentru executarea rambleurilor, dar poate fi folosit la îmbrăcarea taluzurilor, în vederea însămânţării sau brăzduirii. Din această cauză, el trebuie să fie îndepărtat de pe ampriza terasamentelor, prin extrageri de brazde şi decapare, până la o adâncime de 10... 30 cm.

Pentru extragerea brazdelor, terenul se împarte în fâşii de 20 40 cm, apoi cu cuţite speciale se fac tăieturi verticale, longitudinale şi transversale. După aceea, brazdele se desprind de pământ prin tăiere. În acest mod se obţin fâşii dreptunghiulare de brazde cu laturile de 20 40 cm şi cu grosimea de 6 ... 10 cm.

Brazdele se depozitează în afara amprizei şi, pentru a nu se usca iarba, se udă din când în când şi se acoperă cu rogojini pentru ca, până la întrebuinţare, să rămână proaspete.

Restul de pământ vegetal se depozitează în afara zonei de lucru şi poate fi folosit pentru terenurile agricole degradate în vederea redării lor circuitului agricol.

Pichetarea amprizei

Pe terenul defrişat şi curăţat se retrasează axa drumului prin ţăruşi din lemn sau metal, în dreptul tuturor profilurilor transversale caracteristice prevăzute în proiect.

Pentru realizarea corectă a lucrărilor de terasamente şi pentru a înlesni controlul execuţiei, este necesar ca înainte de începerea lucrărilor de terasamente să fie pichetată ampriza profilurilor transversale, cu ajutorul şabloanelor care dau înclinarea taluzurilor şi nivelul platformei (fig. 4 şi fig. 5).

Fig. 4. Şablonarea debleurilor. Fig. 5. Şablonarea rambleurilor.

Fig. 6. Şablon de inventar. Fig. 7. Dispozitiv pentru pichetarea rambleurilor: 1-şablon; 2-riglă culisantă; 3-suport.

Fig. 8. Şablon pentru taluz.

Pe timpul executării terasamentelor trebuie făcută verificarea periodică a taluzului realizat şi a cotelor platformei. Pentru aceasta pot fi folosite şabloane metalice de inventar (fig. 6, 7 şi 8).

Amenajarea drumurilor de acces

Pentru efectuarea transporturilor de materiale, utilaje şi muncitori, sunt necesare în cadrul şantierului drumuri amenajate. Lipsa unor drumuri provizorii de şantier, întreţinute corespunzător, creează mari greutăţi în mişcarea materialelor şi deplasarea utilajelor, precum şi consumuri exagerate de carburanţi şi uzura prematură a autovehiculelor; de aceea, neexecutarea acestora din „spirit de economie" este o mare greşeală, care se răsfrânge negativ asupra bunei desfăşurări a activităţii pe şantier.

Drumurile de şantier se amenajează folosindu-se de obicei utilaje existente la punctele de lucru, ca: autogredere, buldozere, compactoare etc.

Este necesar ca, după ce platforma a fost reprofilată cu autogrederul, să se taie cu lama acestuia rigolele necesare scurgerii longitudinale a apelor. Panta transversală a acestor drumuri trebuie să fie mai pronunţată (3 ... 3,5 %), pentru a facilita scurgerea rapidă a apelor.

După îndepărtarea terenului vegetal şi compactarea platformei drumului provizoriu de şantier se recomandă aşternerea pe o lăţime de 3 ... 5,5 m, în funcţie de intensitatea traficului, a unui strat de balast de 15 ... 20 cm grosime, care apoi trebuie completat, pe măsura uzurii sale şi formării de gropi sau de făgaşe.

Lucrări de bază

După terminarea operaţiilor pregătitoare, se trece la executarea lucrărilor de bază, adică a lucrărilor de terasamente propriu-zise, care constau, în general, în:

- săparea pământului din debleuri, camere de împrumut sau şanţuri; încărcarea, transportul şi nivelarea pământului în rambleu; compactarea pământului.

Lucrările de terasamente se execută aproape în întregime mecanizat, de aceea se impune ca alegerea utilajelor să se facă pe baza unor studii minuţioase în scopul obţinerii unei productivităţi ridicate.

Executarea terasamentelor trebuie să formeze un proces tehnologic unic, realizat cu o serie de utilaje dependente între ele, din punctul de vedere al succesiunii operaţiilor şi al productivităţii. în cadrul fiecărui atelier de utilaje există un utilaj principal, care prin parametrii săi determină alegerea, ca tip şi număr, a celorlalte utilaje. Toate utilajele care formează atelierul trebuie să asigure realizarea productivităţii maxime a utilajului principal, iar gruparea utilajelor trebuie astfel făcută încât:

- operaţiile dintr-un proces tehnologic să se desfăşoare în lanţ, fără timpi morţi, respectiv când un utilaj a terminat o operaţie, utilajul următor trebuie să intre imediat în funcţie;

- toate utilajele să fie solicitate uniform şi caracteristicile lor constructive să fie folosite la maximum;- la stabilirea productivităţii fiecărui utilaj să se ţină seama de condiţiile reale de lucru.

Săparea pământului

Excavatorul cu lingură dreaptă poate fi folosit la săparea pământului în abataje situate deasupra nivelului său de staţionare, în orice fel de teren, cu excepţia pământurilor îngheţate şi stâncoase, nedislocate în prealabil.

Săparea pământului se realizează fie prin metoda longitudinală, care constă în săparea pământului prin deplasarea excavatorului în lungul debleului, urmată de încărcarea lui în mijlocul de transport care se deplasează pe un drum paralel cu cel parcurs de excavator, fie prin metoda frontală, care constă în săparea pământului pe întreaga lăţime a frontului de lucru, urmată de încărcarea lui în mijloacele de transport aflate în spatele excavatorului, la acelaşi nivel cu acesta. Săparea prin metoda frontală (fig. 9) se foloseşte, în general, la debleuri scurte, situate în terenuri variate, când nu pot fi amenajate drumuri laterale, paralele cu drumul parcurs de excavator.

Fig. 9. Săparea frontală a unui debleu mic.

Excavatorul cu lingura întoarsă poate fi folosit pentru săpături în terenuri nisipoase şi argiloase, neîngheţate, în spaţii largi, situate sub nivelul de staţionare a excavatorului, precum şi pentru săparea şanţurilor şi tranşeelor adânci, a gropilor de fundaţie etc.

Pământul săpat se descarcă în depozit sau în mijloacele de transport, care circulă la nivelul de staţionare a excavatorului.

Draglina este un excavator al cărui echipament de lucru îl constituie o cupă de formă specială, suspendată prin cabluri de braţul excavatorului (fig. 10).

Fig. 10. Draglina.

Excavatoarele universale cu lingură dreaptă pot fi folosite şi ca dragline, prin înlocuirea echipamentului de lucru şi lungirea braţului cu ajutorul unui tronson suplimentar.

Draglina sapă sub nivelul de staţionare şi poate descărca pământul în rambleuri, depozite sau vehicule de transport. Pătrunderea cupei în pământ se face numai sub acţiunea greutăţii sale proprii, din care cauză draglina nu poate fi folosită cu rezultate bune decât în pământuri uşoare şi mijlocii. Ea se poate utiliza la săpături în terenuri umede şi chiar sub apă, precum şi în terenuri mlăştinoase. Având o rază de acţiune de 1,52 ... 2 ori mai mare decât a excavatorului cu lingură întoarsă, draglina poate fi folosită, în anumite situaţii, cu rezultate bune, la executarea rambleurilor folosind pământul extras direct din camere de împrumut amplasate pe o parte (fig. 11) sau pe ambele părţi ale rambleului, fără a mai utiliza mijloace de transport. Cu draglina se pot executa atât săpături longitudinale, cât şi frontale.

Pentru asigurarea unui proces de compactare corespunzător, descărcarea pământului în rambleu trebuie să se facă în straturi subţiri, compactabile, ceea ce impune ca draglina să fie deplasată de mai multe ori, succesiv în lungul rambleului. Pământul săpat poate fi descărcat în depozit sau încărcat în mijloace de transport.

Fig. 11. Executarea rambleurilor cu draglina din camere de împrumut unilaterale.

Graiferul este un excavator al cărui echipament de lucru îl constituie o cupă specială, suspendată de braţul excavatorului şi manevrată cu ajutorul a două cabluri (de susţinere şi de închidere). Cupa este alcătuită din două sau mai multe fălci, care se pot închide, înfigându-se şi apucând pământul ce trebuie săpat (fig. 12).

Fig. 12. Graiferul.

Excavatoarele universale au, în mod obişnuit, ca echipament de lucru şi un graifer.Graiferul este folosit la săparea gropilor cu pereţi verticali, la lucrări sub apă, la extragerea balastului din

apă, la încărcarea unor materiale în mijloace de transport etc.Grederul elevator este o maşină complexă, tractată sau autopropulsată, caracterizată prin asamblarea unui

plug în formă de disc cu o bandă transportoare. El are o funcţionare continuă şi dă rezultate bune la săparea pământurilor uşoare şi mijlocii, cu excepţia celor necoezive sau a celor lipicioase (argile umede). Pământurile necoezive înregistrează pierderi însemnate în timpul deplasării de la cuţit la transportor, iar pământurile coezive se lipesc uneori de dispozitivul de tăiere şi îngreunează încărcarea benzii transportoare.

Pământul săpat poate fi încărcat direct în mijloace de transport sau depus în rambleu, iar în cazul debleurilor, în cavalieri sau depozite.

Adâncimea de tăiere variază între 30 cm în pământuri moi şi afânate şi 15 cm în cele compacte (fig. 13). Lăţimea fâşiei tăiate la o trecere a maşinii este de 20 ... 25 cm.

Fig. 13. Tăierea pământului cu grederul elevator.

Screperul este o maşină tractată sau autopropulsată şi se foloseşte la săparea pământului în straturi subţiri de 10 ... 30 cm, la încărcarea, transportul şi descărcarea pământului săpat, la împrăştierea, nivelarea şi îndesarea (compactarea) lui. Echipamentul de lucru al screperului este format dintr-o cupă prevăzută în partea frontală a fundului cu un cuţit pentru tăierea pământului şi cu o clapetă mobilă (oblonul), ce acoperă partea din faţă a cupei în timpul transportului.

Screperele lucrează foarte bine în pământuri uşoare cu o consistenţă mijlocie. Când pământul este prea consistent, este necesară o prealabilă scarificare a acestuia. Ca şi grederul elevator, screperul nu lucrează bine în pământuri necoezive (nisipuri) şi nici în pământuri lipicioase (argile umede), care ar provoca patinarea şenilelor şi îngreunarea mobilităţii oblonului frontal.

Umplerea cupei se face pe o distanţă de 20 ... 25 m.La organizarea lucrărilor cu screperul trebuie să se studieze şi să se adopte cea mai indicată schemă de lucru

în funcţie de condiţiile locale.Săparea debleurilor cu adâncime mică se poate face prin deplasarea longitudinală (fig. 14) sau deplasarea

transversală (fig. 15), în funcţie de înclinarea taluzurilor şi lungimea necesară pentru umplerea cupei.Executarea rambleurilor cu înălţimi sub 1,5 m cu pământ săpat din debleuri se poate efectua economic, dacă

distanţa de transport nu depăşeşte 1 km (fig. 16). în cazul în care înălţimea rambleurilor este mai mare, în scopul micşorării numărului de întoarceri, mişcarea poate fi organizată după forma unui opt (fig. 17), în zigzag (fig. 18), sau în formă de spirală.

Când debleurile alternează cu rambleuri, este avantajos să se organizeze pentru screper o mişcare liniară, pe o lungime mare, alternând săpăturile cu umpluturile, deoarece se evită întoarcerile prea dese ale maşinii. în timpul încărcării trebuie să se asigure screperului un drum în linie dreaptă şi numai după ce cupa s-a umplut complet maşina se poate înscrie în curbă.

Fig. 14. Săparea cu screperul prin Fig. 15. Săparea cu screperul prin deplasare longitudinală. deplasare transversală.

Fig. 16. Transportul cu screperul Fig. 17. Schemă de lucru din debleu în rambleu. cu screperul în opt.

Fig. 18. Schemă de lucru cu screperul în zigzag.

Screperele pot lucra şi iarna, când pământul este îngheţat, dacă se execută o scarificare prealabilă a pământului îngheţat şi dacă durata ciclurilor de lucru este suficient de scurtă pentru ca între două cicluri consecutive să nu poată avea loc o nouă îngheţare a pământului.

Când screperul trebuie să lucreze în lungul unei coaste de deal, este necesar să se execute în prealabil, cu ajutorul unui buldozer, platforma pentru trecerea screperului. În asemenea situaţii se recomandă ca panta transversală a platformei de lucru să nu fie mai mare de 5 ... 6 %.

Buldozerul este un tractor puternic, pe şenile sau pneuri; echipamentul de lucru cu care este prevăzut este o lamă orientabilă, care poate lua diferite poziţii.

Buldozerele pot fi folosite pentru executarea următoarelor lucrări:- deschiderea traseelor noi de drumuri;- deplasarea pământului săpat pe distanţe relativ mici (cu eficienţă până la circa 80 m);- nivelarea pământului rezultat din săpătură, în straturi uniforme, nivelarea terenurilor accidentate, ondulate,

cu gropi etc.;- curăţarea terenului de tufişuri şi cioturi şi decaparea stratului vegetal, curăţarea platformei de zăpadă;- pregătirea şi executarea drumurilor de acces pentru celelalte utilaje terasiere sau rutiere.Debleurile de înălţime redusă, situate în apropierea unor rambleuri, la o distanţă de până la 40 ... 50 m

(distanţă acceptabilă pentru transportul pământului cu buldozerul), pot fi executate în întregime cu buldozerul, prin săparea pământului în straturi succesive, orientate de sus în jos, şi deplasarea lui în lungul drumului până la rambleu. Înclinarea straturilor de săpătură nu trebuie să depăşească 30 ... 35°, pentru a nu periclita stabilitatea buldozerului în timpul lucrului.

Debleurile de adâncime mică, de până la 1,5 m, se pot executa cu buldozerul prin deplasarea şi depozitarea laterală a pământului săpat. Rambleurile pot fi executate cu buldozerul atât prin deplasarea longitudinală a pământului provenit dintr-un debleu apropiat, cât şi prin deplasarea transversală a pământului provenit din camere laterale de împrumut sau din cavalieri. Când se execută mai multe debleuri şi rambleuri succesive, buldozerul taie din jumătatea unui debleu şi transportă jumătatea rambleului următor, iar la întoarcere, taie din cealaltă jumătate a debleului şi transportă în cealaltă jumătate a rambleului (fig. 19).

Fig. 19. Mişcarea buldozerului în lungul căii.

Buldozerul dă rezultate bune, mai ales la executarea terasamentelor în profil mixt, când deplasarea transversală a pământului din debleu în rambleu se face pe distanţe scurte. În acest caz, pământul din debleu este deplasat transversal şi aşezat pentru formarea rambleului într-o anumită ordine arătată în figura 20.

Pentru a spori productivitatea, este indicat ca tăierea straturilor de pământ să se facă sub forma dinţilor de ferăstrău (fig. 21), care contribuie la diminuarea frecării dintre lamă şi pământ, asigurând astfel o deplasare mai uşoară a buldozerului. Tot pentru sporirea productivităţii, este indicat ca buldozerul să sape prin mai multe treceri succesive pe acelaşi loc, întrucât valurile de pământ formate lateral împiedică într-o bună măsură pierderea pământului din părţile laterale ale lamei.

Fig. 20. Executarea terasamentelor în profil mixt cu buldozerul.

Fig. 21. Tăierea pământului cu buldozerul, în formă de dinţi de ferăstrău.

Descărcarea pământului trebuie să se facă în straturi subţiri, care să se poată compacta în condiţii corespunzătoare.

Grederul este o maşină terasieră remorcată sau autopropulsată, în cazul al doilea numindu-se autogreder, având ca echipament principal de lucru o lamă nivelatoare, iar ca echipament secundar un scarificator montat în faţa lamei. Lama poate fi deplasată în plan orizontal, vertical şi lateral.

Cu autogrederele se pot realiza:- debleuri până la 0,7 m adâncime;- rambleuri până la 1,0 m înălţime:- împrăştierea şi aşternerea pământului în straturi subţiri, precum şi a altor materiale (balast, nisip etc);- profilarea patului drumului şi a platformelor;- şanţuri, rigole şi alte dispozitive de scurgere a apelor;- nivelarea taluzurilor şi finisări de terasamente, tăierea acostamentelor înalte şi a denivelărilor;- scarificarea şi afânarea terenurilor tari şi foarte tari, scarificarea şi reprofilarea pietruirilor existente;- curăţarea drumului de zăpadă şi gheaţă;- aşterneri de materiale pietroase sau amestecarea, prin treceri succesive, a mater. în cazul stabilizării etc.În funcţie de operaţia pe care o execută, de forma reliefului şi de natura pământului, lama autogrederului se

înclină în diferite poziţii.La profilarea taluzurilor, lama autogrederului se înclină în plan vertical cu un unghi egal cu panta prescrisă

pentru taluzul respectiv.La executarea şanţurilor cu lama autogrederului se foloseşte aşa-numita metodă în evantai, lama luând

poziţii succesive cu înclinări progresive, până la obţinerea adâncimii prescrise a şanţului.Tăierea şi nivelarea patului drumului, precum şi a acostamentelor, se realizează prin treceri succesive de

tăiere şi deplasare a pământului cu lama.Lungimea sectorului de lucru este, în general, de 4 000 ... 5 000 m, iar viteza de lucru de 3 ... 3,5 km/h în

cazul grederelor şi de 4 ... 4,5 km/h în cazul autogrederelor.

Încărcarea, transportul şi nivelarea pământului în rambleu

În general, pământul săpat cu excavatorul sau cu grederul elevator este încărcat în mijloacele de transport care îl deplasează în rambleu sau în depozit, unde îl descarcă.

În scopul asigurării unei compactări corespunzătoare, pământul din corpul rambleului trebuie să fie aşternut şi nivelat în straturi uniforme atât ca grosime, cât şi în ceea ce priveşte natura materialului folosit. Grosimea straturilor de pământ trebuie stabilită în funcţie de natura pământului şi de capacitatea de compactare a utilajului folosit.

În profil transversal, pământul de aceeaşi natură se va răspândi pe toată lăţimea rambleului. În profil longitudinal, la modificarea naturii pământului folosit, se recomandă ca trecerea de la un fel de pământ la altul să se facă treptat, spre a se ameliora influenţa diferenţei de comportare a acestor pământuri sub acţiunea agenţilor atmosferici şi a condiţiilor climaterice. Pe verticală, pământurile de calitate mai bună vor fi rezervate pentru straturile superioare. La partea inferioară, pământurile permeabile se pot aşeza în straturi orizontale, însă cele impermeabile sau cu permeabilitate redusă reclamă o suprafaţă netedă, cu pantă transversală de circa 4 % pentru asigurarea scurgerii apelor. Dacă rambleul se execută din pământuri argiloase, este indicat ca după fiecare strat de 1,2 ... 2,00 m înălţime să se introducă câte un strat de nisip de 0,15 ... 0,20 m grosime, ceea ce contribuie la sporirea stabilităţii rambleului.

Operaţiile de încărcare, transport şi descărcare a pământului fac parte integrantă din procesul de executare a terasamentelor. De modul cum aceste operaţii sunt corelate cu acţiunea de săpare depinde productivitatea maşinii de săpat, care constituie utilajul principal al lucrărilor de terasamente.

Alegerea mijloacelor de transport trebuie făcută în funcţie de: tipul maşinii de săpat, distanţa de transport, starea drumului, relieful terenului, condiţiile climaterice, pentru fiecare lucrare în parte. Încărcarea pământului în mijloace de transport se face cu ajutorul utilajului săpător sau cu maşini speciale numite încărcătoare. Transportul pământului se face folosindu-se următoarele mijloace: autocamioane, tractoare cu remorci, vagonete de cale ferată îngustă, benzi transportoare etc.

Transportul pământului cu autocamioanele este cel mai răspândit, datorită capacităţii lor de transport variate, vitezei mari de deplasare, accesibilităţii lejere în aproape orice punct de lucru, exploatării şi întreţinerii uşoare etc. Pentru transportul pământului sunt folosite în special autocamioanele cu benă basculantă, care permit descărcarea directă a pământului. în prezent se construiesc autobasculante de diferite capacităţi, ajungând până la 100 t şi mai mari. Viteza de transport a autocamioanelor depinde de starea drumurilor şi de tipul constructiv al maşinii.

Organizarea transportului pământului săpat de excavator trebuie făcută în aşa fel încât să fie asigurată obţinerea unor obiective principale, cum ar fi:

- folosirea optimă a mijloacelor de transport, a maşinilor şi dispozitivelor de încărcare-descărcare;- reducerea la minimum a pierderilor în timpul încărcării şi transportului;- reducerea la strictul necesar a numărului de muncitori şi micşorarea eforturilor fizice ale acestora;- îmbunătăţirea condiţiilor de securitate şi igienă a muncii.Folosirea mijloacelor auto prezintă numeroase avantaje, cum ar fi: diversitatea mare de vehicule,

descărcarea rapidă (basculare), posibilitatea de circulaţie pe drumuri provizorii, manevră uşoară, front de lucru mic, defectarea unui autocamion nu provoacă perturbări în funcţionarea celorlalte autocamioane etc.

În cazul unor lucrări de pământ de mare volum, în vederea asigurării unei eficiente economice optime a transporturilor de pământ se recomandă ca alegerea tipului şi a numărului de autocamioane necesare servirii excavatorului să fie făcută pe bază de optimizare, prin aplicarea metodelor matematice moderne ale cercetării operaţionale, respectiv teoria şirurilor de aşteptare.

Transportul pământului cu dumpere se practică atunci când distanţa de transport nu depăşeşte 1,5 km. Ele au capacitatea benei de 2 ... 40 m3 şi se pot deplasa fără dificultăţi în condiţiile unui teren accidentat. Dumperele pot fi folosite şi la transportul în locuri strâmte, deoarece se pot deplasa cu aceeaşi viteză atât înainte cât şi înapoi, astfel încât nu este necesară întoarcerea lor în zona punctului de lucru, întorcându-se doar scaunul conducătorului.

Transportul pământului cu tractoare cu remorci este recomandat când elementele geometrice ale drumului pe care se efectuează transportul sunt aspre, iar distanţa de transport nu depăşeşte 2 km. În acest scop se folosesc atât tractoarele pe pneuri, de putere mică şi de viteză de deplasare mare, cât şi tractoarele pe şenile, de putere mare şi viteză de deplasare mică. Pentru transport sunt folosite remorcile pe pneuri cu una sau cu două osii, cu benă basculantă acţionată de la tractor.

Deosebit de eficace sunt remorcile pe pneuri care se reazemă cu partea din faţă direct pe tractor, de care se fixează prin intermediul unui pivot. Acest sistem transmite tractorului o parte din masa remorcii şi a pământului transportat, mărind, în acest fel, eficacitatea la tracţiune a tractorului. O performanţă a utilajului o constituie înzestrarea remorcii cu un motor pentru acţionarea osiei din spate.

Transportul pământului cu vagonetele de cale ferată îngustă se poate efectua în cazul unui volum mare de terasamente, când distanţa de transport depăşeşte 0,5 km şi când se poate respecta condiţia de declivitate a liniei ferate, care nu poate depăşi 4 ‰.

Vagonetele au cupele basculante şi pot fi deplasate cu ajutorul locomotivelor cu abur sau cu locotractoare.

Ecartamentul liniei este de 600 sau 750 mm, iar capacitatea cupelor vagonetelor este de 0,5 sau 1 m 3 pentru ecartamentul de 600 mm şi de 0,75, 1,75 sau 2 m3 pentru ecartamentul de 750 mm.

Transportul cu vagonetele prezintă unele avantaje, ca: manevrarea simplă a acestora, independenţa transportului faţă de condiţiile atmosferice, cheltuieli de exploatare reduse; în acelaşi timp, însă, prezintă şi unele dezavantaje importante, şi anume: amplasarea liniei ferate implică lucrări mari de terasamente, care pot deveni destul de costisitoare, iar necesitatea deplasării liniei în timpul lucrului încetineşte ritmul execuţiei.

Transportul pământului cu banda transportoare (sau rulantă) se caracterizează printr-o funcţionare uniformă şi continuă, printr-o productivitate mare şi printr-un consum mic de energie.

Transportul cu bandă se foloseşte pe distanţe scurte, utilizându-se o bandă flexibilă, în circuit continuu, confecţionată din ţesătură de bumbac sau material plastic, acoperită cu un strat de cauciuc, susţinută pe role speciale şi întinsă la capete cu două tambure, din care unul este motor. Lăţimea benzii variază între 0,30 şi 2,00 m, cea mai răspândită fiind banda cu lăţime de 0,50 m. Tamburele şi rolele de susţinere sunt fixate pe un cadru metalic rigid. Pentru realizarea unor lungimi mari de transport se poate folosi o instalaţie alcătuită din mai multe tronsoane, fiecare tronson fiind format dintr-o bandă transportoare cu acţionare proprie. Legătura dintre benzi se face prin jgheaburi de dirijare a materialului.

Descărcarea materialului de pe bandă se poate face la capătul ei, sau undeva în lungul transportorului cu ajutorul unor dispozitive de descărcare alcătuite din tambure aşezate denivelat sau cu palete. În cazul transportului de pământ lipicios, pentru curăţarea benzii se folosesc perii sau palete rotative, aşezate sub tamburul de la punctul de descărcare.

O largă utilizare o au transportoarele mobile cu lungimi de 5...20 m, cu banda de 0,5 m lăţime, care pot funcţiona izolat sau în lanţ. Productivitatea acestor transportoare este de 30...80 t/h.

Transportoarele fixe sunt folosite mai mult în carierele de piatră sau în depozite.În ţara noastră se fabrică atât transportoare mobile, de 7,5 şi de 15 m lungime, cât şi transportoare fixe, de

lungime mare.Autoîncărcătoare. Încărcătoarele utilizate la lucrările de drumuri sunt maşini

autopropulsate care încarcă materialul din depozit, îl transportă pe distanţe scurte şi îl descarcă fie în bena unui autovehicul, fie într-un alt depozit (apropiat).

Echipamentul de lucru al acestor utilaje este cupa montată pe un tractor pe şenile sau pe pneuri.Operaţia de încărcare a pământului (sau a altor materiale) este alcătuită din următoarele faze:- umplerea cupei din grămadă;- apropierea încărcătorului de mijlocul de transport, la o distanţă corespunzătoare descărcării;- descărcarea conţinutului cupei în mijlocul de transport;- revenirea încărcătorului la locul de umplere a cupei. Clasificarea încărcătoarelor se face după mai multe criterii:- după modul de încărcare:

• încărcătoare cu încărcare şi descărcare frontală;• încărcătoare cu încărcare frontală şi descărcarea peste cap;• încărcătoare cu încărcare frontală şi descărcare laterală prin înclinarea cupei sau platformei;

- după sistemul de deplasare:• încărcătoare pe şenile;• încărcătoare pe pneuri;

- după sistemul de acţionare şi comandă al cupei:• cu acţionare prin cabluri;• cu acţionare hidraulică;• cu acţionare pneumatică; după capacitatea cupei:• uşoare: q < 0,5 m3;• mijlocii: 0,5 q 2 m3;• grele: q > 2 m3;

- după modul de acţionare:• cu acţionare periodică;• cu acţionare continuă.

În ultimul timp, cupele încărcătoarelor se realizează din două părţi rabatabile, care formează la un loc o cutie ce permite atât săparea pământului, ca în cazul buldozerului, cât şi încărcarea pământului săpat în mijlocul de transport.

O dezvoltare rapidă o au încărcătoarele frontale pe pneuri, ce au capacitatea cupei mai mică, în schimb au mobilitate şi viteză de deplasare mare. încărcătoarele pe şenile, cu toate că au capacitatea cupei şi înălţimea de descărcare mari, iar forţa de tracţiune ridicată, sunt totuşi limitate în exploatare, deoarece sunt mai lente, mai grele şi mai scumpe.

Durata ciclului este factorul principal în determinarea productivităţii. Micşorarea duratei ciclului poate fi realizată prin măsuri cum ar fi: creşterea vitezei de deplasare de la locul de încărcare la cel de descărcare şi de introducere a cupei în grămada de material, perfecţionări aduse sistemului de transmisie prin înlocuirea transmisiilor mecanice cu cele hidraulice, care realizează schimbarea vitezei de lucru din mers, fără oprirea maşinii, prin

suprapunerea mişcărilor cupei cu deplasarea tractorului etc.În general, productivitatea încărcătoarelor este mare, peste 80 m3/h. Aceasta presupune ca vehiculele de

transport să se succeadă în mod continuu. Productivitatea maximă se obţine atunci când distanţa de deplasare a încărcătorului nu depăşeşte 10 m, micşorându-se o dată cu mărirea distanţei de descărcare.

Aşa după cum am văzut, pentru săparea, încărcarea, transportul, descărcarea şi nivelarea pământului necesar la executarea terasamentelor există o gamă largă de utilaje, modul de alegere şi de folosire a utilajelor şi mai ales organizarea procesului tehnologic influenţând în mod hotărâtor productivitatea muncii, ritmul de execuţie, calitatea şi costul lucrărilor.

Pe şantiere, de multe ori, suntem puşi în situaţia de a executa lucrări cu utilajele existente, care nu întotdeauna sunt cele mai indicate. În asemenea situaţii, inginerul va trebui să găsească modul de organizare cel mai potrivit, astfel încât cu ceea ce există şi este posibil de obţinut, să se realizeze lucrări de bună calitate şi la termenul planificat.

Compactarea terasamentelor

Compactarea pământului poate fi privită schematic ca un proces fizico-mecanic prin care se caută să se mărească numărul de contacte dintre granule, în urma redistribuirii şi pătrunderii granulelor mai mici în spaţiile dintre granulele mai mari, prin reducerea golurilor la minimum posibil şi eliminarea unei anumite cantităţi din apa liberă. Această operaţie se produce sub acţiunea unor forţe exterioare aplicate asupra pământului şi are ca rezultat creşterea densităţii acestuia. Lucrul mecanic folosit pentru compactare se consumă, în cea mai mare parte, pentru învingerea coeziunii şi a frecării dintre granule. Prin compactare, pământurile îşi îmbunătăţesc proprietăţile fizico-mecanice. Astfel, micşorarea volumului de goluri duce la creşterea densităţii şi la reducerea permeabilităţii şi a absorbţiei de apă, la sporirea punctelor de contact dintre granule şi, prin aceasta, la sporirea stabilităţii şi la creşterea capacităţii portante a pământului respectiv.

Un pământ saturat, având porii umpluţi cu apă, nu se poate compacta decât după eliminarea cantităţii de apă care există în plus faţă de cea necesară compactării, iar un pământ având porii umpluţi parţial cu apă şi parţial cu aer nu se poate compacta decât în măsura în care permite volumul de aer rămas închis în porii săi.

Prin compactare, pământul trebuie să primească o anumită deformaţie, de natură remanentă, ireversibilă. O compactare insuficientă duce, sub acţiunea combinată a traficului şi a factorilor climaterici, la degradarea terasamentelor prin tasări ulterioare neuniforme; o compactare exagerată este de asemenea dăunătoare, întrucât, sub acţiunea ulterioară a umidităţii de exploatare este urmată de creşterea neregulată a volumului pământului, ceea ce poate conduce apoi la degradarea terasamentelor.

Gradul de compactare a unui pământ este dat de raportul dintre starea de îndesare efectivă şi starea de îndesare maximă, verificată prin încercări de laborator efectuate asupra unor caracteristici structurale reprezentative ale acestuia, uşor de pus în evidenţă, cum ar fi: densitatea, greutatea volumică, porozitatea etc.

Utilaje pentru compactarea terasamentelor

Numim utilaje pentru compactare toate utilajele care sunt destinate îndesării terasamentelor sau straturilor rutiere. Aceste utilaje pot fi grupate în următoarele categorii:

- utilaje acţionând prin apăsare:• compactoare cu rulouri netede;• compactoare cu pneuri;• compactoare tractate (tăvălugi) cu rulouri cu crampoane;

- utilaje acţionând prin batere:• maiuri mecanice uşoare (portabile);• maiuri mecanice grele;• maiuri macara (cu cădere liberă);

- utilaje acţionând prin vibrare:• compactoare vibratoare;• plăci vibratoare.

Compactoarele cu rulouri netede sunt utilajele cel mai des folosite pentru executarea lucrărilor de compactare, deşi eficienţa lor, în foarte multe cazuri, este destul de redusă. Ele sunt însă indispensabile pe şantiere, mai ales pentru compactarea straturilor de suprafaţă.

Compactoarele cu rulouri netede sunt alcătuite în principal dintr-un şasiu pe care este amplasat motorul, angrenajele de mişcare, cabina şi rulourile. Se deplasează cu o viteză maximă de 14 km/h, având o viteză tehnologică de 2,5 km/h. Rulourile sunt alcătuite din nişte cilindri de oţel cu diametrul de 0,4 ... 2 m şi cu lăţimea de până la 2 m, care constituie elementul de lucru al utilajului. În această categorie deosebim: compactoare cu două rulouri situate unul în spatele celuilalt (tandem) şi compactoare cu trei rulouri, care pot avea rulourile dispuse pe două axe sau pe trei axe. Compactoarele cu două axe au un rulou mai lat în faţă, uneori compus din două elemente, care constituie roata directoare a utilajului, iar pe osia motoare din spate, două rulouri de diametru mare, plasate de

o parte şi de alta a saşiului. Compactoarele cu trei axe, deşi dau rezultate bune mai ales pentru finisarea compactării, sunt mai puţin utilizate; au rulourile de acelaşi diametru, dispuse unul după altul (compactoare tridem).

Masa constructivă a compactoarelor cu rulourile netede variază de la 4 t până la 15t. În mod frecvent, pe şantiere se utilizează compactoare cu rulouri de 6 ... 8 t şi 10... 15 t Aproape toate pot fi lestate.

În ceea ce priveşte eficacitatea compactoarelor cu rulouri netede, se menţionează că aceasta este slabă în adâncime şi foarte bună la suprafaţă.

Ca accesorii, compactoarele cu rulouri sunt prevăzute cu dispozitive de lestare şi de umezire a rulourilor. Compactoarele cu rulouri pot avea şi dispozitive care permit să se monteze roţi pe pneuri în scopul deplasării rapide de la un şantier la altul.

Compactoarele cu pneuri pot fi utilizate eficient la compactarea diferitelor straturi rutiere, precum şi a pământurilor coezive şi necoezive, cu excepţia nisipului monogranular uscat. Una dintre caracteristicile principale ale compactoarelor pe pneuri. care reprezintă şi unul dintre avantajele lor, o constituie contactul elastic cu terenul, datorită căruia utilajul nu exercită asupra granulelor pământului nici presiuni prea ridicate, provenind din concentrarea eforturilor, nici şocuri mari. Granulele nu sunt expuse spargerii sau sfărâmării. Un alt avantaj important al acestor utilaje constă în faptul că se pot deplasa uşor de la un punct de lucru la altul sau de la un şantier la altul, datorită vitezei destul de însemnate pe care o pot realiza.

Compactoarele cu pneuri sunt alcătuite, în general, dintr-un şasiu formând o ladă pentru lest, prevăzut cu unul sau mai multe rânduri de roţi, care pot fi independente între ele. Această independenţă îmbunătăţeşte în mod sensibil acţiunea compactorului asupra terenului de compactat. Sistemul de rulare constituie partea principală a compactorului, întrucât el este acela prin care sunt aplicate sarcinile care îndeasă materialul supus compactării. Sistemul de rulare este legat de un şasiu printr-o suspensie specială, care asigură o bună apăsare şi frământare a pământului ce se compactează.

În ultima vreme s-au construit compactoare cu pneuri cu suspensia separată a fiecărei roţi, în scopul obţinerii unor presiuni de contact cu terenul cât mai uniforme. în acest fel, sarcina dată de utilaj se repartizează în mod egal, între toate roţile.

Compactoarele cu pneuri pot fi tractate sau autopropulsate.Compactoarele cu pneuri tractate sunt de două tipuri: cu un singur rând de roţi şi cu două rânduri de roţi.Cele cu un singur rând de roţi sunt grele, având masa de 30 ... 113 t, şi sunt folosite mai mult la lucrările de

baraje.Compactoarele cu pneuri cu două rânduri de roţi sunt mai puţin răspândite decât cele autopropulsate. Au un

număr total de 9 ... 13 roţi şi o masă mijlocie de 8 ... 15 t, din care cauză, sarcina medie pe roată este redusă şi, în consecinţă, eficacitatea acţiunii lor în adâncime este mică. Utilizarea lor trebuie restrânsă numai la compactarea straturilor subţiri.

Compactoarele cu pneuri autopropulsate întâlnite mai des pe şantierele de drumuri au o masă de circa 15 t. Compactoarele foarte grele > 30 t se utilizează mai rar.

Pneurile compactoarelor pot avea suprafaţa netedă sau cu reliefuri pronunţate.Pneurile cu reliefuri pronunţate produc decompactarea la suprafaţă a straturilor de pământ pe 2...3 cm,

ceea ce nu se petrece în cazul pneurilor netede sau cu reliefuri mici. Aceasta, însă, nu constituie decât un inconvenient redus, întrucât, de obicei, stratul subţire de compactat va fi acoperit cu un nou strat de pământ compactat cu compactoare cu rulouri netede. Pneurile cu reliefuri pronunţate exercită o acţiune de frământare şi îndesare care, fără îndoială, are o influenţă favorabilă asupra compactării.

În general, pentru compactarea terasamentelor se recomandă folosirea pneurilor cu reliefuri, iar pentru compactarea mixturilor asfaltice, pneuri netede.

În majoritatea cazurilor, lăţimea de compactare realizată de aceste utilaje este cuprinsă între 1,70 şi 2 m.Compactoarele cu pneuri moderne sunt prevăzute cu următoarele accesorii: - dispozitiv pentru

reglarea presiunii din pneuri în timpul mersului; - dispozitiv de lestare şi delestare;- instalaţii pentru încălzirea pneurilor până la 80 °C pentru evitarea lipirii de pneuri a granulelor din

mixturile asfaltice;- dispozitiv de pulverizare pe pneuri a unui produs antiderapant; - dispozitiv de protecţie (grilaj metalic) montat pe lada de lestare;- cabina de comandă (la compactoarele autopropulsate).Compactoarele statice tractate cu rulouri metalice cu crampoane, cunoscute pe şantiere sub denumirea

de „tăvălugi picior de oaie", se produc cu următorii parametri principali:- masa compactorului lestat 5 ... 25 t;- presiunea specifică pe crampon 15 ... 110 N/cm2;- diametrul ruloului 1 ... 1,6 m;- lăţimea ruloului 1,1 ... 2,2 m;- înălţimea cramponului 20 ... 25 cm.Compactoarele foarte grele, cu masa între 15 şi 25 t, se execută cu două sau trei rulouri legate între ele. Ele

sunt foarte mult folosite la compactarea rambleurilor sau a structurilor rutiere alcătuite din elemente fine, înlocuind foarte avantajos compactoarele cu rulouri netede.

Rulourile cu grile sunt foarte indicate la compactarea rambleurilor alcătuite din roci moi (calcare şi marne), pe care le pot sfărâma şi îndesa în condiţii bune.

Ţinând cont de cele de mai sus, tăvălugii folosiţi la compactarea terasamentelor pot fi grupaţi în următoarele tipuri:

- tăvălugi cu crampoane;- tăvălugi cu grile;- tăvălugi cu segmenţi.După modul de tracţiune se deosebesc: tăvălugi tractaţi şi tăvălugi autopropulsaţi.Tăvălugii cu crampoane tractaţi sunt alcătuiţi dintr-un şasiu fixat fie pe axul unui singur cilindru prevăzut

cu crampoane, fie pe axul comun a doi cilindri dispuşi de o parte şi de alta a barei de direcţie.Şasiurile sunt astfel construite încât să poată fi remorcate două utilaje, unul în spatele celuilalt, de către

acelaşi tractor. Acest mod de folosire este foarte frecvent.Tăvălugii cu crampoane autopropulsaţi, fiind foarte scumpi, nu sunt folosiţi decât pe marile şantiere; ei

pot fi lestaţi prin umplerea cilindrilor cu apă sau cu balast, sau prin umplerea lăzii saşiului cu balast sau cu blocuri grele de beton.

Tăvălugii cu grile şi tăvălugii cu segmenţi sunt alcătuiţi, ca şi tăvălugii cu crampoane, dintr-un şasiu pe care sunt fixaţi, pe acelaşi ax, doi cilindri dispuşi de o parte şi de alta a barei de direcţie. Suprafeţele lor laterale sunt alcătuite din bare dispuse sub formă de grilaj, respectiv din segmenţi de secţiune mai mare decât a crampoanelor.

Un dispozitiv mai interesant de tăvălug cu segmenţi este acela care permite rotirea fiecărui picior în jurul unei axe paralele cu cea a cilindrului, astfel încât să poată ocupa fie o poziţie în care lucrează ca un segment, fie o poziţie în care, toate picioarele fiind culcate, se obţine un cilindru având suprafaţa netedă (fig. 22). Toate aceste poziţii pot fi ocupate în fazele succesive ale aceleiaşi compactări.

Presiunile transmise prin barele grilajului sau prin segmenţi sunt foarte ridicate.Din cauza costului foarte ridicat, aceste utilaje nu sunt prea răspândite.

Fig. 22. Diferite poziţii ale segmenţilor unui tăvălug cu segmenţi mobili.

Utilajele acţionând prin batere funcţionează pe baza principiului de cădere a unei mase pe suprafaţa terenului compactat. Acest principiu este folosit şi la utilajele moderne, de eficacitate mai redusă, care în schimb pot fi întrebuinţate comod în locuri cu acces dificil (tranşee, umpluturi în spatele culeelor etc.).

Maiurile mecanice uşoare au masa de 40 ... 100 kg şi sunt acţionate de un motor termic cu aer comprimat. Echipamentul de batere este de obicei o placă metalică pătrată cu latura de 20 ... 30 cm, fixată la capătul unei tije asupra căreia acţionează motorul fixat la partea superioară. înaintarea maiului se obţine prin înclinarea axului său faţă de verticală. In acest fel se obţine o componentă orizontală a mişcării.

Maiurile mecanice grele sunt construite pe baza aceluiaşi principiu ca al maiurilor uşoare, însă cu o masă mult mai mare, ajungând până la 1200 kg, şi o suprafaţă de contact cu pământul de circa 6000 cm2 .

Asemenea utilaje trebuie manevrate prin intermediul unui braţ destul de lung, pentru a feri conducătorul utilajului de o eventuală accidentare. Conducătorul maiului nu mai poate asigura înaintarea acestuia înclinând el însuşi utilajul, din care cauză axul maiului este înclinat faţă de verticală prin construcţie.

Maiurile macara cu cădere liberă au, în general, latura de 80 cm, iar înălţimea de cădere liberă variază între 2 şi 3 m.

Eventualele suprafeţe neregulate obţinute după batere trebuie să fie nivelate cu un compactor cu rulouri netede. Frecvenţa căderilor este redusă (5 ... 20 de căderi pe minut). Presiunea de contact ridicată a maiurilor macara este potrivită, în special pentru compactarea umpluturilor realizate din roci, care prin sfărâmare îşi reduc volumul de goluri şi devin compacte. în loc de macara, pentru manevrarea maiului poate fi folosit şi un excavator, obţinându-se aceleaşi rezultate.

Eficacitatea acestor utilaje creşte o dată cu masa maiului, cu suprafaţa de contact şi cu înălţimea de cădere şi pot fi folosite atât în cazul pământurilor coezive, cât şi în cel al pământurilor necoezive cu granulozitate continuă. Ele se folosesc mai ales în zone greu accesibile (în tranşee, lângă obstacole etc.). Din cauza productivităţii reduse, folosirea acestor utilaje este limitată la lucrări cu volum mic şi la cele lipsite de spaţiul necesar accesului altor

utilaje de compactare, cu excepţia maiurilor macara, care se folosesc la compactarea pământurilor pietroase.Compactoarele vibratoare au apărut pe şantiere mult mai târziu decât utilajele de compactare cu acţionare

statică. Prin diminuarea sau chiar anularea frecărilor dintre granule, vibrarea uşurează compactarea, acţionând Ia adâncime apreciabilă, mai ales în cazul compactoarelor vibratoare grele. Aceste utilaje sunt indicate mai ales pentru compactarea materialelor cu unghi de frecare interioară mare.

Elementul activ al compactoarelor vibratoare este ruloul care trece peste materialul de compactat şi care este antrenat, prin intermediul unui mecanism vibrant, la o mişcare oscilatorie. Presiunea exercitată asupra terenului variază între două valori maxime şi minime, valoarea medie fiind dată de sarcina statică transmisă de rulou. Ruloul mai este antrenat şi la o mişcare de rotaţie, care asigură înaintarea utilajului.

Mecanismul vibrant este alcătuit din mase excentrice care se rotesc cu viteze ridicate. Prin variaţia excentricităţii maselor şi a vitezei de rotaţie este posibilă schimbarea amplitudinii şi frecvenţei vibraţiei, după nevoie.

Compactoarele vibratoare pot avea un rulou cu acţionare statică şi unul vibrator sau ambele rulouri vibratoare. Cele mai moderne şi mai eficace compactoare vibratoare au doi cilindri, amândoi vibratori, dispuşi unul în spatele celuilalt.

Aceste utilaje sunt singurele care au acţiune favorabilă asupra compactării nisipurilor monogranulare cu conţinut redus de apă. Ele se folosesc, de asemenea, la compactarea balasturilor şi a bolovănişurilor.

În ultimul timp au apărut compactoare vibratoare tractate, cu suprafaţa ruloului metalic prevăzută cu crampoane, şi compactoare cu pneuri vibratoare. La unele compactoare pe pneuri s-a cuplat câte un rulou neted (metalic) vibrator.

Compactoarele vibratoare tractate pot avea suprafaţa rulourilor metalice netedă sau prevăzută cu crampoane.

Compactoarele vibratoare prezintă o serie de avantaje, dar şi unele inconveniente. Dintre avantaje menţionăm:

- sunt foarte eficace şi aproape de neînlocuit la compactarea materialelor cu unghi de frecare interioară mare şi la nisipurile monogranulare uscate;

- realizează o bună compactare în adâncime;- necesită un număr redus de treceri pe acelaşi loc;- sunt utilaje relativ uşoare. Dintre dezavantaje menţionăm:- nu compactează la suprafaţă şi uneori pot exercita chiar o acţiune de decompactare a suprafeţei;- au o viteză de deplasare redusă, din care cauză pentru transportul lor de la un şantier la altul trebuie să fie

încărcate într-un vehicul sau într-o remorcă;- folosite defectuos, pot determina formarea de văluriri şi de înfoieri;- la un număr prea mare de treceri peste aceeaşi suprafaţă pot sparge granulele materialului supus

compactării;- pot produce segregarea materialului pe verticală. Uneori, elementele fine se ridică la suprafaţă, iar alteori

ele coboară, în funcţie de forma curbei de granulozitate a materialului. Dacă această curbă este convexă (conţine multe părţi fine), elementele grosiere coboară, în timp ce elementele fine lasă impresia că se ridică la suprafaţă. Dacă aceasta este concavă, elementele grosiere se blochează foarte repede, încleştându-se la suprafaţă şi lăsând între ele goluri mari, prin care, sub efectul vibrării, se scurge nisipul, lipsind astfel partea superioară de material fin.

Aceste inconveniente se manifestă numai în cazul în care materialul ce se compactează nu prezintă o curbă de granulozitate corespunzătoare.

Compactoarele vibratoare sunt sensibile din punct de vedere mecanic. Dacă se lasă utilajul să treacă de prea multe ori pe aceeaşi suprafaţă, devenită prea compactă, el va începe să trepideze, mai ales dacă are o frecvenţă mare, şi se va deteriora nu din cauza efectului de vibrare, ci din cauză că este supus unor adevărate şocuri.

Plăcile vibratoare, ca şi compactoarele vibratoare, sunt de apariţie relativ recentă. Ele acţionează în adâncime la fel ca şi compactoarele vibratoare, vibrarea suprimând sau diminuând frecările interioare ale materialului ce se compactează.

Avansarea plăcii se realizează datorită componentei orizontale a rezultantei dintre sarcina statică (greutate) şi acţiunea dinamică. Cu ajutorul componentei orizontale se poate obţine un efect direcţional care face posibilă conducerea utilajului pe traiectoria dorită. Elementul activ al acestor utilaje este o placă metalică aşezată peste materialul de compactat şi acţionată de o mişcare sinusoidală oblică, care are concomitent o componentă orizontală care permite avansarea.

Ca şi compactoarele vibratoare, plăcile vibratoare pot fi utilizate la compactarea materialelor granulare, a pământurilor necoezive, a materialelor pietroase, a bolovănişurilor, precum şi la compactarea nisipurilor monogranulare uscate. Ele au o bună acţiune în adâncime, uneori chiar superioară celei date de compactoarele vibratoare. Avantajele şi dezavantajele plăcilor vibratoare sunt aceleaşi cu ale compactoarelor vibratoare.

De reţinut este faptul că deplasarea plăcilor vibratoare este mai anevoioasă decât a compactoarelor vibratoare. Plăcile vibratoare pot să lucreze pe suprafeţe mici şi greu accesibile pentru alte utilaje de compactare.

Se constată că, după un anumit număr de treceri, pământul din strat se tasează foarte puţin. În acest stadiu, compactarea se opreşte şi se determină gradul de compactare obţinut. Dacă acesta corespunde gradului de

compactare prescris, numărul de treceri efectuat se consideră satisfăcător şi se menţine în procesul de compactare. În caz contrar, se continuă compactarea până se obţine gradul de compactare prescris, stabilindu-se numărul de treceri necesar, care trebuie respectat şi în procesul tehnologic de executare a compactării terasamentelor.

Recomandări pentru compactarea unor pământuri dificile

În cele ce urmează, se scoate în evidenţă, după G. Arquié, modul de comportare a diferitelor tipuri de pământuri: fine, nisipuri, balasturi etc. faţă de procesul de compactare, prezentându-se şi unele recomandări utile pentru alegerea celui mai eficient utilaj de compactare, tehnologii adecvate, măsuri pentru asigurarea calităţii etc.

Controlul compactării terasamentelor

Compactarea straturilor rutiere şi în special a terasamentelor influenţează hotărâtor comportarea sub sarcini a acestora, rezistenţa la oboseală şi, în consecinţă, durata de exploatare a construcţiei rutiere.

Pentru verificarea gradului de compactare prescris, este necesar ca în timpul execuţiei să se efectueze controale cât mai dese asupra parametrilor de compactare obţinuţi ( ) şi să se ia măsurile cuvenite pentru îmbunătăţirea procesului de compactare, de îndată ce se constată că aceştia sunt necorespunzători.

Pentru determinarea acestor parametri există multe metode, dintre care prezintă interes doar cele ale căror rezultate pot fi cunoscute într-un timp scurt, care să permită, dacă este cazul, modificarea în timp util a procesului de compactare.

Metodele de determinare rapidă a parametrilor de compactare a pământurilor sunt cunoscute sub denumirea de „metode de şantier". Acestea pot fi grupate în: metode directe şi metode indirecte.

Metodele directe sunt foarte rapide, rezultatele obţinându-se imediat, ceea ce dă posibilitatea ca într-un timp scurt să se efectueze un număr mare de încercări.

Cele mai uzuale metode directe sunt:- metoda penetraţiei;- metoda izotopilor radioactivi.Dezavantajul acestor metode constă în faptul că pentru determinarea parametrilor de compactare sunt

necesare curbe-etalon alcătuite în prealabil, pe baza unor încercări efectuate asupra unor pământuri cu caracteristici cunoscute.

În general, metodele directe se folosesc pentru compararea stărilor de îndesare a pământului din diferitele puncte ale terasamentelor, în scopul depistării zonelor cu un grad de compactare mai redus. Pe baza rezultatelor comparative obţinute, tehnologia de compactare se orientează astfel încât să se obţină un grad de compactare uniform pe întreaga suprafaţă a platformei.

Metodele indirecte permit determinarea parametrilor de compactare pe probe prelevate din terasament. În funcţie de natura pământului, pot fi prelevate probe netulburate (în cazul pământurilor coezive) sau tulburate (în cazul pământurilor necoezive). Pentru stabilirea parametrilor de compactare, fiecare încercare necesită două determinări separate: densitatea şi umiditatea .

Densitatea poate fi determinată după una dintre următoarele metode mai uzuale:- metoda probelor netulburate;- metoda înlocuirii volumului folosindu-se:

• volumetrul cu nisip;• densimetrul cu membrană;

- metoda cântăririi hidrostatice cu balanţa hidrostatică şi aparatul Kovaliov. Pentru determinarea umidităţii, cele mai uzuale metode sunt:

- metoda uscării în etuvă;- metoda uscării pe tavă;- metoda arderii cu alcool.În funcţie de metoda folosită, durata unei încercări este cuprinsă între 1 şi 24 ore.

Lucrări de finisare

Din grupa lucrărilor de finisare fac parte operaţiile necesare pentru aducerea platformei, taluzurilor şi a dispozitivelor de evacuare a apelor de suprafaţă într-o stare de funcţionare bună şi o prezentare estetică corespunzătoare. De asemenea, este absolut necesar ca gropile şi camerele de împrumut să fie nivelate şi să se asigure evacuarea rapidă a apelor din incinta lor.

Acolo unde este posibil, terenurile din care s-a extras pământul pentru terasamente trebuie acoperite cu pământ vegetal şi însămânţate pentru a fi redate agriculturii. Toate suprafeţele care au servit pentru organizarea provizorie a şantierului, drumuri de şantier, variante ocolitoare etc. trebuie scarificate, materialul pietros trebuie adunat şi îndepărtat, apoi trebuie nivelate şi aduse în stare de a putea fi cultivate.

Deosebit de importantă pentru impresia generală a utilizatorilor este curăţarea generală a zonei drumului de resturi de materiale, tufişuri, pomi inestetici etc. Acostamentele şi taluzurile vor trebui să aibă pantele de scurgere

prevăzute în proiect, iar compactarea lor se va face cu utilaj adecvat, ştiut fiind că o compactare necorespunzătoare favorizează infiltrarea apelor, ceea ce poate cauza degradarea lor. Taluzurile trebuie protejate prin metode adecvate şi, în orice caz, este necesar să se ţină seama de faptul că taluzurile netratate, golaşe sau de forme neregulate dau un aspect general inestetic, fapt ce lasă o impresie neplăcută utilizatorului. Plantarea taluzurilor, rambleurilor şi debleurilor cu arbuşti adecvaţi contribuie nu numai la stabilizarea acestora, ci şi la prezentarea estetică a drumului.

Este recomandabil ca acţiunea de însămânţare şi plantare a taluzurilor să se facă cu concursul organelor agricole şi silvice de specialitate, care pot indica seminţele şi arbuştii cei mai potriviţi pentru zona respectivă.

Comisia de recepţie a lucrărilor va trebui să acorde o deosebită atenţie realizării tuturor operaţiilor de finisare, ştiut fiind că neexecutarea acestora poate genera mari inconveniente în exploatare şi constituie de multe ori cauza unor deformaţii anormale ale terasamentelor. De asemenea, menţionăm că lucrările de finisare constituie de cele mai multe ori singurul criteriu de apreciere al utilizatorilor asupra activităţii drumarilor, ele dând nota de civilizaţie şi uneori de frumuseţe a construcţiilor rutiere.

Executarea săpăturilor în stâncăSăpăturile în terenuri stâncoase se realizează cu ajutorul explozivilor introduşi în cavităţi naturale sau în

găuri anume forate. Când roca este fisurată şi volumul de derocat nu este prea mare, săparea se poate face cu târnăcopul, ranga sau dalta şi ciocanul.

Explozivii sunt combinaţii chimice nestabile, capabile, în anumite condiţii, să se descompună instantaneu, dezvoltând o foarte mare cantitate de gaze şi căldură. Datorită presiunii enorme ce se realizează şi a faptului că timpul în care se produce creşterea de presiune este extrem de scurt, structura internă a rocii este distrusă local, producându-se fisurarea şi dislocarea ei..

Pentru producerea exploziei trebuie să se transmită substanţei explozive o cantitate oarecare de energie sub forma unui impuls iniţial, ce poate fi produs de:

- energia mecanică (lovire, frecare);- energia calorică (flacără, încălzire);- energia electrică (incandescenţă, scânteie);- energia exploziei unui alt exploziv.Substanţele explozive folosite în construcţii trebuie să prezinte stabilitate în manipulare şi să nu emane gaze

nocive.

Substanţe explozive, unelte şi utilaje folosite pentru săparea în stâncă

Dintre cele câteva mii de substanţe explozive existente, în construcţii nu se foloseşte decât un număr foarte restrâns. Dintre acestea, cea mai largă utilitate o au:

- explozivii brizanţi, care au o acţiune puternică de fărâmiţare şi azvârlire, ca de exemplu cei din grupa dinamitelor şi trotilului;

- explozivii cu brizanţă redusă, din care fac parte cei din grupa amonitelor (pe bază de azotat de amoniu), ca de exemplu astralita;

- explozivii fuzanţi, care au numai o acţiune de fisurare a rocilor, ca de pildă pulberea neagră sau praful de puşcă.

Dinamita este un amestec de nitroglicerină cu un pământ special numit kieselgur, care are proprietatea de a diminua sensibilitatea la lovire a nitroglicerinei.

În construcţii se folosesc trei sorturi de dinamită, diferenţiate după viteza de detonaţie, şi anume:- dinamita I, care este o masă plastică de culoare roşcată având densitatea de 1,52 ... 1,95 g/cm 3. În stare

îngheţată devine extrem de periculoasă, datorită cristalelor de nitroglicerină care, prin frecare sau rupere, pot provoca explozie. La ardere degajă o temperatură de 3 450 °C. Gazele produse de explozie nu sunt toxice. Viteza detonantă este de 6 600 m/s;

- dinamita II, care are o viteză detonantă de 6 150 m/s. Este o masă plastică de culoare roşie, având densitatea de 1,50 g/cm3. Îngheaţă abia la -15 °C;

- dinamita III, care are viteza detonantă de 6 100 m/s. Este o masă plastică de culoare roşcată, având densitatea de 1,50 g/cm3. Arde incomplet, gazele produse de explozie conţinând oxid de carbon.

Toate dinamitele se livrează în cartuşe cu diametrul de 25 mm, lungimea de 120 mm şi masa de 100 g, ambalate în lăzi de lemn conţinând 10 cutii de carton a câte 2,5 kg dinamită fiecare.

Dinamitele pot fi folosite la explozii atât în mediu uscat, cât şi sub apă.Trotilul se produce sub formă de calupuri cu masa de 200 g şi de 400 g, sau sub formă de cartuşe cu masa

de 75 g. Este puţin sensibil la acţiuni mecanice şi nu explodează nici la o încălzire rapidă. Poate fi folosit şi pentru explozii sub apă. Nu este periculos la manipulare. Se descompune sub acţiunea razelor solare. La explozie degajă oxid de carbon.

Astralita face parte din grupa amonitelor şi este considerată cel mai bun exploziv tehnic din punct de vedere al siguranţei la manipulare. Este un praf de culoare cenuşie, având densitatea de 1,10 g/cm 3. Are viteza detonantă de 4 850 m/s. Este un exploziv insensibil la lovire şi detonează numai sub acţiunea capselor pirotehnice. Pentru a-i mări sensibilitatea, i se adaugă o cantitate mică de nitroglicerină. Astralita aprinsă arde fără explozie, dar

în cantitate mare poate detona. în stare umedă nu explodează. Se livrează în cartuşe de 100 g, cu diametrul de 25 mm, ca şi dinamita.

Pulberea neagră sau praful de puşcă este un exploziv cu brizanţă foarte redusă, având viteza detonantă de numai 400 m/s. Ea este un amestec de salpetru (azotat de potasiu), cărbune de lemn şi sulf. Prin explozie degajă oxid de carbon. Pulberea neagră aprinsă în aer, fără a fi împachetată, arde fără explozie. Este sensibilă la lovituri şi explodează de la foc sau de la scânteie, de aceea, când se lucrează cu pulbere, nu se permite folosirea obiectelor metalice care pot produce scântei. Se foloseşte la derocări, pentru obţinerea blocurilor mari de piatră, la săpături în marne slabe şi în pământuri îngheţate.

Detonarea substanţelor explozive de bază se poate realiza folosind o substanţă explozivă de iniţiere, cu mare viteză de detonaţie (de exemplu fulminat de mercur), introdusă într-o capsă detonantă şi aprinsă prin intermediul unor fitiluri speciale sau a curentului electric.

Materialele folosite pentru declanşarea exploziei, denumite şi materiale auxiliare, sunt următoarele:- fitilul pirotehnic (Bickford), care serveşte la darea focului de la distanţă. El se compune dintr-un miez

format din pulbere neagră, învelit în două straturi de pânză de in sau de cânepă, ultimul strat având o izolaţie hidrofugă. Pentru folosirea sub apă, fitilul este prevăzut cu înveliş dublu de gutapercă sau din mase plastice. Diametrul fitilului este de 5 mm. Manipularea trebuie făcută cu atenţie, astfel încât prin îndoire să nu se întrerupă continuitatea miezului de pulbere neagră, fapt ce ar împiedica propagarea focului. Viteza de ardere a fitilului este uniformă şi egală cu 0,45 ... 0,60 m/min. Se livrează în colaci de 8 m lungime. Locul de depozitare a fitilului trebuie să fie ferit de umezeală;

- fitilul detonant, care, spre deosebire de fitilul Bickford, are miezul umplut cu substanţe explozive brizante, din care cauză viteza de ardere a acestui fitil este foarte mare (5 000 m/s). Se întrebuinţează pentru declanşarea simultană a mai multor încărcături. Toate ramurile de fitil trebuie să pornească de la linia principală a fitilului, în direcţia undei de detonare. Aprinderea fitilului detonant se face cu o capsă detonatoare, prin intermediul unui fitil Bickford, iar în cazul lucrărilor mari, cu ajutorul unui electrodetonator;

- reţeaua electrică pentru explodare, care cuplează capsele detonante cu sursa de curent, alcătuită din maşini explozoare, acumulatoare etc. Prin intermediul reţelei electrice se pot exploda simultan mai multe încărcături. Înainte de cuplarea curentului, se face verificarea circuitului cu un curent de foarte mică intensitate, care nu poate provoca aprinderea capselor. Prin verificare se pot depista şi remedia eventualele defecţiuni din circuit. În acest fel, aprinderea electrică a capselor este mult mai sigură decât cea pirotehnică, oferind totodată avantajul alegerii cu precizie a momentului exploziei;

- capsele detonante, cu ajutorul cărora se produce explozia. Sunt de două feluri: pirotehnice şi electrice (fig. 23).

Capsele pirotehnice (fig. 23, a) sunt alcătuite dintr-un cartuş de cupru sau aluminiu având diametrul de 6...7 mm, deschis la un capăt pentru a se putea introduce fitilul pirotehnic sau detonant. Capsa este încărcată cu un exploziv de iniţiere (fulminat de mercur), cu mare viteză de detonaţie. Explodarea capsei se face cu ajutorul focului transmis de fitil la suprafaţa explozivă de iniţiere primară, presată în partea superioară a capsei, în ceşcuţa prevăzută cu un orificiu la mijloc. În cartuş se pune la început o substanţă explozivă mai ieftină (iniţiatorul secundar), care serveşte la explodarea materialului de bază, în care se aşează capsa.

Fig. 23. Capse.

Fitilul se introduce cu un capăt în capsă, până când vine în contact cu partea de sus a ceşcuţei, iar după aceea capsa se strânge uşor în jurul fitilului cu un cleşte special (de sertizat), astfel încât să nu se întrerupă continuitatea miezului din pulbere neagră.

Capsa astfel pregătită se numeşte tub de amorsare. Capsele se livrează în mărimi numerotate de la 1 la 10, în funcţie de cantitatea de încărcătură. La lucrările de derocare se folosesc capsele nr. 6 şi nr. 8, cu 1 g şi respectiv cu 2 g de încărcătură. Capsele sunt ambalate câte 100 de bucăţi, în cutii de tablă. Fulminatul de mercur este foarte sensibil la lovire şi la umezeală.

Capsele electrice se livrează fie ca aprinzătoare (fig. 23, b) care se montează pe şantier, în capse pirotehnice, fie sub formă de capse gata pregătite (fig. 23, c). Capsele electrice sunt numite şi electrodetonatoare. Capsa aprinzătoare este o capsă pirotehnică combinată cu o amorsa electrică. Amorsa electrică se compune dintr-un filament metalic învelit într-o substanţă uşor inflamabilă. La trecerea curentului, filamentul intră în stare de incandescenţă şi, când ajunge la temperatura de aprindere a substanţei în care este învelit, o aprinde, transmiţând flacăra la capsa pirotehnică, ce provoacă explozia iniţiatorului secundar care face să explodeze încărcătura de bază. Electrodetonatoarele se întrebuinţează pentru detonarea substanţelor explozive brizante şi a celor cu brizanţă redusă.

În cadrul lucrărilor de săpături în terenuri stâncoase, uneltele cele mai des folosite sunt ciocanele perforatoare şi de abataj, acţionate pneumatic. În cazul unor lucrări de mare volum, se folosesc maşini speciale de forat, numite sondeze sau foreze.

Ciocanele perforatoare sunt unelte simple şi uşoare, acţionate cu aer comprimat la 4 ... 6 atm, produs de compresoarele de aer. Ele sunt folosite la forarea stâncilor, prin operaţia de perforare cu ajutorul unei scule numite burghiu, confecţionată din oţel special, găurit în interior, căreia i se imprimă o mişcare de du-te-vino, combinată cu o mişcare de rotire după fiecare lovire.

Ciocanele perforatoare pot fi folosite pentru forarea găurilor de mină cu diametrul până la 75 mm şi cu lungimi de 10 ... 15 m. Evacuarea pulberii provenite din forare se face prin suflare de aer comprimat sau cu apă sub presiune, introduse în fundul găurii prin canalul din axa burghiului. Ciocanele perforatoare fabricate în ţară au masa de 13, 18 şi 28 kg. Există însă şi ciocane de masă mult mai mare, care, pentru a putea fi manipulate, se montează pe stative.

Burghiul se prelucrează prin forare la matriţe. La un capăt este prevăzut cu un manşon cu ajutorul căruia se fixează între ghearele perforatorului, iar în celălalt capăt, la vârf, cu o floare prelucrată pentru forare, sub diferite forme, care corespund cel mai bine diferitelor grade de duritate a rocilor (fig. 24), şi anume:

- daltă simplă (fig. 24, a), sau daltă cruce (fig. 24, b, c), pentru roci dure;- daltă stea (fig. 24, d), pentru roci foarte dure.Fiecare perforator trebuie să fie echipat cu câte o garnitură de burghie corespunzând celor trei grade de

duritate a rocilor. Burghiele trebuie să aibă diferite lungimi pentru a putea fi înlocuite pe măsura adâncirii găurii.

Fig. 24. Prelucrarea capetelor burghielor.

Alegerea garniturii de burghie şi determinarea numărului şi dimensionării lor se face în raport cu gradul de duritate al rocii, cu adâncimea şi diametrul găurii de forat.

Ciocanele de abataj, sau ciocanele picamer, se deosebesc de ciocanele perforatoare numai prin forma sculei şi mişcarea imprimată acesteia. Scula este alcătuită dintr-un picon cu capătul prelucrat sub formă de şpiţ, daltă, lopată etc, iar mişcarea imprimată acesteia este cea de du-te-vino, de lovire, fără rotire.

Ciocanele de abataj se folosesc la spargerea şi dislocarea rocilor semidure, cu grad mare de fisurare, fără exploziv. În timpul lucrului, ansamblul ciocan-picon este folosit şi ca pârghie, ca o rangă, pentru dislocarea rocilor. Piconul se realizează din oţel de scule de mare duritate, negăurit.

Alimentarea ciocanelor perforatoare şi a celor de abataj cu aerul comprimat necesar funcţionării lor se face de la compresoare cu motor termic sau electric, prin intermediul unor conducte metalice sau de cauciuc.

Sondezele sunt folosite pentru foraje cu diametre mari, peste 100 mm şi cu adâncimi ce depăşesc 25 ... 30 m. În prezent se deosebesc sondeze rotative şi sondeze vibrorotative, care au un mare randament. Sondezele nu necesită instalaţii de compresoare şi nici reţele pentru distribuirea aerului comprimat; ele lucrează cu echipamente de masă redusă.

Executarea terasamentelor prin hidromecanizareExecutarea prin hidromecanizare a terasamentelor din pământuri nisipoase şi argiloase este o metodă

economică când în apropierea rambleului există o sursă de energie şi de apă. Prin această metodă au fost realizate şi rampele de acces la „Podul Prieteniei" peste Dunăre, la Giurgiu.

Metoda constă în folosirea energiei apei, produsă de către o instalaţie de hidromecanizare, la săparea, transportul şi depozitarea pământului. Când terenul de săpat este deasupra apei se foloseşte un jet de apă creat de către un hidromonitor, care izbeşte pământul, îl dislocă şi îl fărâmiţează, transformându-1 într-o masă fluidă. Dacă terenul este situat sub nivelul apei, se procedează la absorbirea directă a particulelor de pământ cu ajutorul unei pompe de nămol, care poate fi de cele mai multe ori o pompă absorbantă - refulantă.

În figura 25 se prezintă schematic o instalaţie de hidromecanizare cu hidromonitor.

Fig. 25. Schema unei instalaţii de hidromecanizare a lucrărilor de săpătură.

Instalaţia de pompare (2) aspiră apa din sursa (1) şi o refulează în conducta de presiune (3) care alimentează hidromonitorul (4). Jetul puternic de apă ieşit din hidromonitor dezagregă şi transformă pământul din frontul de lucru (5) într-o masă fluidă cu un anumit grad de diluare, numită nămol sau barbotină (6), care este dirijată prin şanţuri sau jgheaburi (7) până la locul de depozitare (8), unde, datorită micşorării vitezei curentului de apă în bazinele de depozitare, se produce sedimentarea particulelor solide şi se evacuează apa care a servit la transport, prin drenuri sau canale anume amenajate. Dacă relieful terenului nu permite scurgerea liberă a barbotinei, transportul acesteia se face cu ajutorul pompelor de noroi.

Eficienţa utilizării hidromecanizării la executarea terasamentelor este condiţionată de următorii factori:- natura terenului, de preferinţă aluvionară, care să permită spălarea lui;- existenţa în apropiere a unei surse de energie electrică (suficient de ieftină), pentru asigurarea funcţionării

întregii instalaţii;- teren cu un relief corespunzător care să permită, fără dificultăţi, aducerea apei şi transportul barbotinei;- volum mare de lucrări de terasamente care să justifice cheltuielile de investiţii necesare organizării.În aceste condiţii, terasamentele executate prin hidromecanizare pot deveni mai ieftine cu circa 50 % faţă de

cele executate prin folosirea excavatoarelor şi a autocamioanelor.Aplicarea hidromecanizării la executarea terasamentelor prezintă o serie de avantaje şi dezavantaje.Dintre avantaje menţionăm următoarele:- executarea completă, în lanţ, a tuturor operaţiilor necesare lucrărilor de terasamente;- productivitatea ridicată, simplitatea în execuţie şi greutatea relativ redusă a utilajelor folosite

(hidromonitoare, pompe etc.);- accesibilitatea în unele locuri în care alte maşini de terasamente nu pot lucra (pe versanţi abrupţi, sub apă

etc.). Ca dezavantaje reţinem:- consumul ridicat de apă şi de energie electrică pentru pământurile coezive;- necesitatea asigurării unui curent continuu de apă pentru a preîntâmpina blocarea întregii instalaţii;- caracterul sezonier al metodei (nu poate fi folosită în timpul iernii).La drumuri, hidromecanizarea poate fi folosită la săparea debleurilor şi la executarea rambleurilor cu

pământul rezultat din săpătură, la îndepărtarea maselor de pământ alunecate, la regularizarea râurilor, la umplerea râpelor, la executarea rampelor de acces la poduri, la nivelarea terenurilor, la descopertarea carierelor, la exploatarea balastierelor etc. Hidromecanizarea poate fi folosită şi ca metodă auxiliară pentru transportul pământului rezultat din săpare cu mijloace mecanice (excavatoare, buldozere etc.).

Principalele utilaje folosite în metoda hidromecanizării sunt hidromonitorul, pompa de noroi şi instalaţia de pompare a apei de la sursă.

Hidromonitorul este un dispozitiv cu ajutorul căruia se imprimă o mare viteză curentului de apă. Elementul său principal îl constituie o ţeava lungă, uşor tronconică îngustată spre capătul de ieşire a jetului de apă. Această ţeava este legată de conducta de aducţiune prin intermediul a două coturi suprapuse şi al unei articulaţii sferice, care permite rotirea ţevii atât în plan orizontal, cât şi în plan vertical. Capătul liber al ţevii este prevăzut cu

un ajutaj (duză). Hidromonitorul este aşezat pe un cadru portabil sau pe un cărucior.În practică se folosesc duze mici cu diametrul cuprins între 50 şi 100 mm şi duze mari cu diametrul cuprins

între 100 şi 250 mm.Pompa de noroi este acţionată, în mod obişnuit, de un motor electric şi funcţionează pe principiul

pompelor centrifuge. Pompele de noroi au un singur etaj şi pot fi fixe sau mobile, după caz. Ele sunt folosite pentru aspirarea şi refularea barbotinei.

Instalaţia de pompare de lângă sursa de apă aspiră şi refulează apa la hidromonitor prin intermediul unei conducte de presiune racordate la aceasta, de obicei, prin conducte duble.

Productivitatea instalaţiei de hidromecanizare depinde de caracteristicile pământului, de cantitatea şi presiunea apei folosite şi de procedeul de lucru adoptat.

Procedeele de săpare cu ajutorul hidromonitoarelor

Săparea pământului cu ajutorul hidromonitoarelor se poate realiza fie de jos în sus, asociată cu surparea pământului, fie de sus în jos.

în cazul săpării pământului de jos în sus, hidromonitorul se aşează pe o platformă la nivelul bazei peretelui frontal care urmează să fie dislocat (fig. 26). Jetul de apă creează în partea inferioară a frontului de lucru o adâncime orizontală, îngustă, de înălţime h1, suficient de mare pentru a permite prăbuşirea masivului de pământ de înălţime h0, sub acţiunea greutăţii proprii. Pământul prăbuşit este dezagregat şi transformat în barbotină cu ajutorul jetului de apă. Scurgerea barbotinei se face în sens contrar curentului de apă produs de hidromonitor, ceea ce asigură o bună amestecare a pământului cu apa şi o mare fluiditate a barbotinei. Dezavantajul acestui procedeu constă în faptul că scurgerea barbotinei, făcându-se în sens contrar jetului de apă, necesită un consum suplimentar de apă pentru înlesnirea mişcării ei. în cazul fronturilor de lucru înalte, aplicarea acestui procedeu poate fi uneori periculoasă.

Pentru asigurarea continuităţii lucrului în timpul deplasării înainte a hidromonitorului, între conducta de alimentare şi hidromonitor se intercalează o conductă flexibilă lungă, care se poate desfăşura după nevoie.

Randamentul hidromonitorului poate fi mărit dacă la partea superioară a peretelui se execută un şanţ în care se introduce apă concomitent cu săparea pământului la bază (fig. 27). Prin aceasta se produce dislocarea şi prăbuşirea unei mase de pământ mai mari. în acelaşi scop se poate introduce apă sub presiune în spatele frontului de lucru, pentru îmbibarea pământului, sau se pot folosi anumite dispozitive mecanice pentru afânarea şi surparea terenului.

Fig. 26. Schema de lucru în metoda săpării de jos în sus.

La săparea pământului de sus în jos, hidromonitorul se instalează pe o platformă situată în partea superioară a frontului de lucru şi săparea se efectuează în straturi succesive de sus în jos (fig. 28). Acest procedeu este mai puţin productiv decât cel descris anterior, însă prezintă avantajul că hidromonitorul şi conductele se găsesc pe un teren uscat, iar datorită faptului că barbotină se scurge în acelaşi sens cu jetul de apă, aceasta este împinsă şi dirijată spre locul de evacuare. Acest procedeu are dezavantajul unui consum de apă ridicat, iar volumul pământului care se poate săpa de pe aceeaşi poziţie a hidromonitorului este mai redus.

Fig. 27.Şanţ cu apă la partea Fig.28.Schema de lucru în metoda superioară pentru sporirea. săpării de sus în jos.randamentului hidromonitorului.

Determinarea productivităţii hidromonitoarelor se face mai greu, din cauza dificultăţilor care apar la luarea în considerare a tuturor factorilor care intervin în procesul de hidromecanizare. Productivitatea se stabileşte pe baza unor norme ale consumului de apă specific, determinate în mod experimental pentru condiţii normale de lucru.

Executarea terasamentelor pe terenuri mlăştinoase

Prin mlaştină se înţelege o zonă de teren cu un conţinut bogat de substanţe organice şi vegetaţie, care în cea mai mare perioadă a anului are o umiditate excesivă şi în locurile mai joase este acoperită cu un strat de apă de adâncime relativ redusă. Excesul de apă, împiedicând pătrunderea suficientă a oxigenului în sol, provoacă descompunerea incompletă a materialelor organice, ceea ce duce la formarea solurilor de tip mlăştinos cu turbă sau nămol.

Capacitatea portantă a terenurilor mlăştinoase este foarte redusă, de aceea executarea drumurilor pe terenuri mlăştinoase impune adoptarea unor metode speciale de lucru. Pentru stabilirea modului de executare a rambleurilor în asemenea zone trebuie să se cunoască mai întâi natura mlaştinii, consistenţa şi adâncimea nămolului, precum şi înclinarea fundului mlaştinii.

în funcţie de consistenţa nămolului, mlaştinile se pot clasifica în trei tipuri:- mlaştini cu o masă consistentă şi relativ stabilă pe toată adâncimea (/);- mlaştini cu o masă puţin consistentă şi nestabilă pe toată adâncimea (2); mlaştini care au la suprafaţă un

strat consistent, sub care se găseşte o masă fluidă şi instabilă (5).

Executarea rambleurilor pe terenuri mlăştinoase

Mlaştinile creează condiţii foarte nefavorabile pentru executarea şi exploatarea terasamentelor, din care cauză se recomandă pe cât posibil a fi ocolite. Dacă din punct de vedere tehnic şi economic este mai avantajoasă traversarea mlaştinii, aceasta se face în locul cel mai îngust al ei, pe cât posibil în punctul unde adâncimea este mai mică şi pe sectoare unde pantele fundului sunt minime.

Rambleul trebuie executat din pământuri necoezive sau slab coezive, care nu absorb apa şi nu manifestă fenomene de capilaritate care ar putea să diminueze capacitatea portantă a umpluturii. Pentru asigurarea stabilităţii rambleului, este necesar ca înclinarea transversală a fundului mlaştinii să nu depăşească următoarele valori:

- pentru mlaştini de tipul 1: 1/10;- pentru mlaştini de tipul 2: 1/15;- pentru mlaştini de tipul 3: 1/20.În cazul unor înclinări mai mari, stabilitatea rambleului poate fi asigurată prin aşezarea lui pe terenul

sănătos de sub fundul mlaştinii, după ce în prealabil a fost adus la un profil corespunzător (în trepte), prin săpături mecanice sau cu explozivi.

Pentru executarea rambleurilor pe mlaştini există numeroase procedee, care pot fi grupate în două tipuri de bază, şi anume:

- rambleuri aşezate direct pe terenul sănătos de sub mlaştină (fig. 29, a şi b);- rambleuri aşezate pe masa consistentă a mlaştinii (fig. 29, c şi d).În cazul primului procedeu, aşezarea rambleului pe fundul mlaştinii se poate realiza în mai multe feluri, şi

anume:- prin îndepărtarea nămolului consistent şi aşezarea rambleului pe terenul de la baza sa (mlaştini de tipul 1,

fig. 29, a);- prin scufundarea rambleului direct în nămolul fluid (mlaştini de tipul 2, fig. 29, b);- prin îndepărtarea sau scufundarea stratului consistent de la suprafaţă o dată cu scufundarea rambleului în

nămol - mlaştini de tipul 3.Nămolul fluid din mlaştinile de tipurile 2 şi 3 este refulat lateral sub acţiunea greutăţii proprii a rambleului.

Această refulare poate fi ajutată prin supraîncărcarea rambleului (peste cota definitivă) şi îndepărtarea, după

refulare, a excesului de pământ, în părţile laterale ale rambleului. Refularea mai poate fi grăbită şi prin folosirea explozivilor. In acest sens, explozivii se introduc în terenul sănătos de sub fundul mlaştinii prin tubajele forajelor executate în corpul rambleului (fig. 30).

Încărcătura de explozivi va fi prevăzută cu un înveliş impermeabil. După introducerea încărcăturii, tuburile se scot şi găurile se burează bine. încărcăturile, constând din amonită în cantitate de 0,45 kg/mJ, se aprind pe grupe, la intervale scurte, spre a se asigura un efect de refulare mai bun.

Prin explozie, nămolul de sub rambleu, având o consistenţă mai slabă, este expulzat lateral, permiţând astfel rambleului ca, sub acţiunea greutăţii sale, să se aşeze pe fundul mlaştinii. După scufundare, rambleul se aduce la cota definitivă prin completări de terasamente.

În cazurile în care mlaştina are o adâncime mică (sub 1 m), pământul turbos poate fi extras cu ajutorul unui excavator şi îndepărtat în depozit. Operaţia de excavare se realizează în condiţii mai uşoare pe timp de iarnă, când terenul mlăştinos, datorită excesului de umiditate, îngheaţă. După excavarea pământului, tranşeea obţinută se umple cu balast şi se compactează în straturi.

Fig. 29. Executarea rambleurilor în mlaştini. Fig. 30. Scufundarea rambleului folosindu-se explozivi.

În caz de necesitate se introduc podeţe tubulare, care permit trecerea apei dintr-o parte în cealaltă a rambleului. Rambleul astfel executat, de o înălţime minimă de 0,50 m deasupra nivelului terenului mlăştinos, poate fi dat în circulaţie după realizarea sistemului rutier proiectat.

În cazul celui de-al doilea procedeu, rambleul se aşează pe stratul de nămol consistent, fie pe un strat de nămol de grosime , rămas după decaparea stratului superior - mlaştini de tipul , (fig. 30, c), fie direct pe suprafaţa mlaştinii - la cele de tipurile 1 şi 3 (fig. 30, d).

Pentru mlaştini cu adâncimi // > 4 m, grosimea a stratului de nămol neîndepărtat se va stabili pe baza calculului tasării admisibile, ţinând seama de condiţia ca în momentul executării îmbrăcămintei drumului, tasarea teoretică să nu depăşească următoarele valori:

- pentru îmbrăcăminţi din beton de ciment: 1 cm; - pentru îmbrăcăminţi din beton asfaltic: 1,5 ... 2 cm; - pentru îmbrăcăminţi bituminoase uşoare: 2 ... 3 cm;- pentru îmbrăcăminţi provizorii: 3... 4 cm.Când rambleul este aşezat direct pe suprafaţa mlaştinii, el se scufundă treptat sub greutatea proprie, până la

poziţia de echilibru determinată de rezistenţa la compresiune a nămolului de sub rambleu. Tasarea rambleului poate dura câţiva ani, fără a se putea preciza când se va termina definitiv. În unele cazuri, la mlaştini de tipul 3, se poate produce ruperea stratului consistent de la suprafaţă şi prăbuşirea rambleului în mlaştină, în care caz trebuie luate măsuri pentru refacerea rambleului în condiţii corespunzătoare.

La determinarea volumului terasamentelor de sub suprafaţa mlaştinii se întâmpină mari dificultăţi, din cauza posibilităţilor de schimbare a formei profilului transversal în timpul şi după scufundarea rambleului în mlaştină. Din această cauză, la proiectare, volumul terasamentelor se evaluează pe baza unor profiluri transversale schematice, întocmite cu un oarecare coeficient de siguranţă.

Consolidarea terenurilor mlăştinoase prin metoda drenării eu ajutorul piloţilor de nisip

O metodă larg răspândită pentru consolidarea terenurilor cu capacitate portantă redusă este metoda drenării verticale cu ajutorul piloţilor de nisip. Aceştia se realizează prin introducerea de nisip grăunţos în tubajele forajelor şi compactare prin batere sau vibrare, până la umplerea completă a forajelor, urmată de extragerea coloanelor folosite la tubare.

Rolul piloţilor de nisip este de a împiedica fenomenul de refulare în timpul executării rambleului, prin sporirea rezistenţei la tăiere a terenului mlăştinos. Concomitent, se urmăreşte să se obţină, încă din timpul execuţiei, tasarea aproape completă a terenului de sub rambleu. Sub acţiunea greutăţii proprii a rambleului, apa din terenul mlăştinos pătrunde în drenurile verticale, de unde este evacuată apoi prin intermediul unui strat filtrant, de 0,6... 1,2 m grosime, aşezat deasupra drenurilor verticale, sub toată baza rambleului (fig. 31). Uneori, stratul filtrant se execută sub formă de drenuri orizontale, dispuse nu pe toată suprafaţa bazei rambleului, ci numai deasupra piloţilor, atât în sens longitudinal, cât şi transversal (fig. 32).

Rambleul trebuie executat într-un ritm care să asigure o concordanţă între creşterea greutăţii rambleului şi efectul de îmbunătăţire a caracteristicilor mecanice ale pământului, pentru a se evita refularea.

Trebuie urmărit ca tasarea să se realizeze aproape complet în timpul execuţiei rambleului. Ritmul de execuţie şi procesul de tasare depind de viteza cu care se produce consolidarea pământului. Această viteză este condiţionată de următorii factori:

- distanţa dintre piloţi. Timpul necesar realizării unui anumit grad de consolidare este proporţional cu pătratul distanţei dintre piloţi. La unele lucrări executate, această distanţă variază între 1 şi 8 m;

- greutatea rambleului. Viteza de consolidare este direct proporţională cu greutatea rambleului;- diametrul piloţilor nu are influenţă hotărâtoare asupra vitezei de consolidare, însă pentru a preîntâmpina

colmatarea, piloţii de nisip trebuie să aibă un diametru de 0,30... 0,50 m;- grosimea stratului filtrant al rambleului are o influenţă foarte mică;- ritmul de execuţie a rambleului influenţează atât viteza de consolidare, cât şi stabilitatea terenului de la

baza rambleului.

Fig. 31. Consolidarea terenurilor mlăştinoase cu piloţi de nisip şi strat filtrant.

Fig. 32. Consolidarea terenurilor mlăştinoase cu piloţi de nisip şi drenuri orizontale.

Pentru execuţia piloţilor de nisip s-a urmărit obţinerea următoarelor obiective:- coborârea nivelului apelor capilare;- accelerarea consolidării terenului prin eliminarea apei libere;- compactarea stratului de mâl prin presiunea laterală provocată de baterea nisipului în puţuri.Pentru realizarea acestor obiective s-a decapat mai întâi stratul vegetal pe o adâncime de 30 cm. După

nivelarea suprafeţei s-a instalat aparatul de forat, care a executat în serie găuri de 30 cm diametru, tubate cu coloane 300 mm. După forare şi tubare, găurile au fost umplute cu nisip grăunţos în straturi de circa 30 cm, bătute până la

refuz cu un berbec cu masa de 100 kg, adaptat la trepiedul aparatului de foraj. Coloana de tubare s-a extras pe măsura introducerii nisipului în foraj. După executarea piloţilor de nisip pe circa 10 rânduri transversale s-a procedat la acoperirea capetelor acestora cu un strat de nisip grăunţos, în grosime de 30 cm (înlocuitor al stratului vegetal), compactat cu un compactor de 10 tone. Peste acest strat s-a executat o umplutură de 40 cm grosime din material pietros local, negeliv, compactat în două straturi.S-a format astfel o bază drenantă peste care s-a putut executa rambleul prevăzut în proiectul de modernizare a drumului.