تکنیک های راه سازی
6.1 تکنیک های راه سازی
6.1.1 استقرار ساخت و ساز
قبل از فعالیت ساخت و ساز، اطلاعات طراحی باید از نقشه به زمین منتقل شود. این کار با چنگ زدن انجام می شود. پایه های شیب دار روشی موثر برای اطمینان از رعایت استانداردهای طراحی و به حداقل رساندن اغتشاش خاک است. می توان از روش های مختلفی برای استقرار استفاده کرد. (دیتز و همکاران، 1984؛ پیرس، 1960) روش مورد بحث در اینجا تنها یک مثال است.
چنگک ها که نقاط مختلف طراحی جاده را مشخص می کنند، معمولاً در مرحله پاکسازی و خاکبرداری از بین می روند. به منظور جابجایی پایه ها (خط مرکزی، پایه های شیب)، ایجاد نقاط مرجع خارج از محدوده های پاکسازی مفید است. نقاط مرجع باید حداقل 3 تا 5 متر پشت سربالایی محدوده های پاکسازی قرار گیرند. به طور متوسط، نقاط مرجع (یا RP) باید حداقل هر 70 تا 100 متر تنظیم شوند. به طور معمول، نقاط مرجع در نقاطی قرار می گیرند که تراز خط مرکزی می تواند به راحتی دوباره برقرار شود، مانند نقاط انحنا. شکل 102 نشان می دهد که سهام و نشانه گذاری لازم توسط اپراتور تجهیزات برای ساخت جاده لازم است.
اپراتور تجهیزات برای تعیین محل شروع برش از چنگک ها استفاده می کند. اگر نقطه شروع انتخاب شده خیلی بالا باشد، برای ساخت زیرسازی مناسب باید مواد به میزان قابل توجهی برش داده شود (شکل 103). برای مثال، اگر برش منجر به 20 درصد زیرسازی وسیع‌تر شود، تقریباً 50 درصد حجم بیشتری باید حفاری شود. (به بخش 3.2.2 مراجعه کنید.) اگر برش خیلی پایین قرار گیرد، ممکن است شیب برش بیش از حد یا ریخته گری جانبی اضافی ایجاد شود که هر دو نامطلوب هستند.
شروع برش در نقطه مناسب با افزایش شیب جانبی اهمیت بیشتری پیدا می کند. به عنوان یک قاعده، بسته به حساسیت منطقه و تجربه اپراتور، پایه های شیب زمانی باید تنظیم شوند که شیب های جانبی از 40 تا 45 درصد فراتر رود.
استفاده از RP (نقاط مرجع) یا پایه های شیب برای حفاری مناسب در شکل 104 نشان داده شده است. در اینجا، مهندس روی خط مرکزی اولیه درجه ساخت و ساز می ایستد و برای RP دید می کند. خوانش شیب 30 درصد و فاصله شیب 5.53 متر ثبت شده است. تبدیل فاصله شیب 5.53 متر به فاصله افقی 5.30 متر و به فاصله عمودی 1.59 متر به مهندس این امکان را می دهد تا تعیین کند که خط مرکزی فعلی یا اولیه چقدر باید جابجا شود تا با خط مرکزی طراحی مطابقت داشته باشد. تگ RP به فاصله افقی 6.50 متر تا خط مرکزی با افت عمودی 4.80 متر نیاز دارد. از این اطلاعات، می توان دریافت که 1.56 متر اضافی [4.80 - (1.59 + 1.65) = 1. 56] باید بریده شود و مکان فعلی باید 1.2 متر (6.50 - 5.30 = 1.20) جابجا شود. ارتفاع ابزار یا سطح چشم 1.65 متر در نظر گرفته شده است.
Figure 102. مقطع راه که اطلاعات ساخت و ساز احتمالی را نشان می دهد.
Figure 103. اثر شروع نادرست برش همانطور که با پایه شیب مشخص شده است. شروع برش خیلی زیاد منجر به حفاری و ریخته گری اضافی می شود. شروع برش خیلی کم، یک برش بیش از حد به جا می گذارد.
Figure 104. بررسی درجه ساختمان مهندس در مرکز درجه ساخت و ساز می ایستد و به برچسب RP نگاه می کند. فاصله و شیب اندازه گیری شده امکان تعیین برش اضافی را فراهم می کند.
6.1.2. پاکسازی و پاکسازی منطقه راهسازی
آماده سازی مسیر حق تقدم یا منطقه ساخت و ساز به عنوان پاکسازی و خاکبرداری شناخته می شود. در مرحله پاکسازی، درختان قطع می شوند. خراش دادن به پاکسازی و حذف کنده ها و زباله های آلی اشاره دارد. درختان باید حداقل 1 تا 3 متر از بالای بریدگی یا نوک پا قطع شوند و پاک شوند (شکل 105). کنده ها را می توان در خارج از محوطه ساخت و ساز (شکل 105، B تا E) عرشه بندی کرد یا از آن خارج کرد.
Figure 105.محدودیت های پاکسازی در رابطه با عرض بستر جاده. مقادیر قابل توجهی از مواد آلی بین B و E حذف می‌شوند. کنده‌ها بین B و D حذف می‌شوند. کنده‌ها ممکن است بین D و E باقی بمانند. بقایای آلی و کنده‌های حذف شده در پنجره‌ها در F قرار می‌گیرند تا به عنوان نوار فیلتر عمل کنند.(به بخش 6.3.1 مراجعه کنید).
این عرض اضافی بین عرض ساخت و ساز و لبه جنگل تضمین می کند که فضایی برای رسوب زباله های آلی در خارج از عرض ساخت و ساز جاده وجود دارد و بین لبه جنگل و منطقه ساخت و ساز همپوشانی وجود ندارد.
یک روش ساخت و ساز خوب که باید دنبال شود، حذف کنده هایی است که در عرض ساخت و ساز قرار دارند (شکل 105، B تا E). درختان باید قطع شوند تا کنده ای به ارتفاع 0.8 تا 1.2 متر باقی بماند. این به بولدوزرها در برداشتن کنده با ایجاد اهرم اضافی کمک می کند.
سربار آلی یا خاک سطحی معمولاً باید در تمام عرض ساختمان حذف شود (شکل 105، B تا D). این امر به ویژه در جایی که لایه‌های ارگانیک عمیق هستند یا خاکریزهای جانبی قابل توجهی یا پرها برنامه‌ریزی شده‌اند صادق است. مواد آلی تجزیه شده و منجر به نشست ناهموار و شکست احتمالی جانبی می شود. مواد آلی باید در لبه پایینی جاده رسوب کنند (شکل 105، E تا F). این ماده می تواند به عنوان یک نوار فیلتر رسوب و دیواره نگهدارنده عمل کند (به بخش 6.3.1 مراجعه کنید)، اما باید مراقب بود که این ماده در پایه پرکننده گنجانده نشود. خرابی های جاده های گذشته نشان می دهد که شکست های شیب پر شدن بسیار بیشتر از شکست های شیب بریده بوده است (به ترتیب 70 درصد و 30 درصد). در بیشتر موارد،
در طول مرحله خاکبرداری یا مرحله آماده سازی، یک جاده پیشگام اغلب برای تسهیل دسترسی به تجهیزات، جابجایی تجهیزات چوب بری، و تحویل مصالح ساختمانی مانند پلچک ها ساخته می شود. این اغلب زمانی اتفاق می افتد که فعالیت های ساخت و ساز در چندین مکان در حال انجام است. اگر جاده های پیشگام ساخته شوند، اغلب در بالای عرض ساخت و ساز ساخته می شوند و معمولا چیزی بیش از یک مسیر بولدوزر نیستند. با این حال، هنگامی که ساخت و ساز قابل توجهی برای پر کردن تپه جانبی برنامه ریزی شده است، مسیر بولدوزر باید در نوک پا یا پایه پرکننده پیشنهادی قرار گیرد. مسیر به عنوان یک نیمکت عمل می کند و یک گیره برای نگه داشتن پر می کند (شکل 106).
Figure 106. موقعیت جاده پایونیر در پایین پرکننده پیشنهادی یک نیمکت برای نگهداری مواد پرکننده جاده تکمیل شده فراهم می‌کند.
درباره گروه معماری مشاور
6.2 ملاحظات تجهیزات عمومی
روش و تجهیزات مورد استفاده در راهسازی عامل مهم اقتصادی و طراحی در مکان یابی راه و طراحی بعدی است. جاده ای که باید توسط اپراتور ساخته شود که تنها تجهیزاتش بولدوزر است، نیاز به طراحی متفاوتی نسبت به جاده ای دارد که توسط پیمانکار مجهز به بیل مکانیکی، اسکراپر و بولدوزر ساخته می شود. جدول 38 تجهیزات متداول راهسازی و مناسب بودن آنها برای مراحل مختلف ساخت و ساز راه را فهرست می کند. بولدوزر را می توان در تمام مراحل راهسازی از گودبرداری و نصب زهکشی تا درجه بندی نهایی استفاده کرد. لودر جلویی در مواد نرم عملکرد خوبی دارد. لودرهای چوبی جلویی را می توان با یک سطل نصب کرد که کارایی آنها را در شرایط صحیح افزایش می دهد.
6.2.1 بولدوزر در راه سازی
احتمالاً متداول ترین تجهیزات در ساخت جاده های جنگلی، بولدوزر مجهز به تیغه های مستقیم یا U است. اینها احتمالاً مقرون به صرفه ترین تجهیزات هستند، زمانی که مواد باید در فاصله کوتاهی جابجا شوند. برد اقتصادی یا فاصله فشار برای بولدوزر با تیغه مستقیم از 17 تا 90 متر بسته به درجه است. طراحی جاده باید سعی کند نقاط تعادل جرم را در این محدودیت ها حفظ کند.
هنگام استفاده از بولدوزر برای ساخت و ساز جاده، طراحی راه باید نکات زیر را در نظر بگیرد.
1. جاده ها باید نیمکت نشین کامل باشند. زمین به جای اینکه برای ساختن پرهای ریخته‌گری جانبی استفاده شود، ریخته‌گری می‌شود و سپس هدر می‌رود.
2. زمین با کمک گرانش به سمت پایین حرکت می کند، نه درجه بالا.
3. مواد پر شده به جای فشار دادن یا حمل به دورتر از حد اقتصادی بولدوزر قرض گرفته می شود.
4. رخنمون های سنگ باید دور زد. مگر اینکه انفجار سنگ قابل توجهی مشخص شده باشد که به تجهیزات حفاری و انفجار نیاز دارد، باید از سنگ‌های جامد خودداری کرد (اما این در درجه اول مسئولیت مکان یاب جاده است.)
Table 38. مشخصات تجهیزات راهسازی (از OSU Extension Service، 1983).
Criteria | Bulldozer | Front end | Hydraulic excavator | Dump trucks | Farm |
حالت حفاری (سطح کنترل مواد حفاری شده) | می کند و هل می دهد؛ کنترل کافی (بستگی به نوع تیغه دارد) | حفاری جزئی مواد نرم؛ آسانسور و حمل. کنترل خوب | حفاری، نوسانات، و رسوبات. کنترل عالی؛ می تواند از اختلاط مواد از حرکت مواد در مسافت طولانی جلوگیری کند. کنترل عالی | خراشنده ها می توانند خود را بارگیری کنند. حفاری زیرزمینی از بالا به پایین. برای مقادیر کم استفاده می شود | حفاری و حمل جزئی؛ کنترل خوبی دارد زیرا کنترل می کند |
فاصله عملیاتی برای جابجایی مواد | 91 متر; هل دادن سراشیبی ترجیح داده می شود | 91 متر روی سطوح کششی خوب | 23 متر (محدود به فاصله چرخش) | هیچ محدودیتی جز اقتصاد نیست. کامیون ها باید بارگیری شوند | 31 متر (تقریبا) |
مناسب برای ساخت پر | کافی است | خوب | محدود به پرهای کوچکتر | برای پرهای بزرگتر خوب است | مناسب نیست |
پاکسازی و کندن (ظرفیت رسیدگی به کنده ها و زباله ها | خوب | کافی است | عالی | مناسب نیست | فقط مواد کوچک را کنترل می کند |
قابلیت نصب امکانات زهکشی | کافی است | حفاری | عالی | مناسب نیست | برای کارهای کوچک مناسب است |
هزینه عملیاتی در ساعت | متوسط، بسته به اندازه دستگاه | نسبتا کم | متوسط به بالا، اما بهره وری | خیلی بالا | کم |
محدودیت ها یا مزایای خاص | به طور گسترده در دسترس است؛ می تواند اندازه را با کار مطابقت دهد. می تواند تمام کارهای مورد نیاز را با اپراتور خوب انجام دهد | نمی توان مواد سخت را حفر کرد. ممکن است کشش محدود باشد | مناسب برای جاده ها در دامنه های شیب دار؛ می تواند تمام کارهای مورد نیاز را انجام دهد به جز سنگ پخش شده برای روکش سنگ | محدود به جابجایی مواد در فواصل طولانی؛ می تواند راک، ریپ رپ و غیره را حمل کند. |
|
هنگام استفاده از بولدوزر، عمل متعادل کردن بخش های برش و پر کردن باید فقط در موارد زیر استفاده شود:
- شیب های جانبی از 45 تا 55 درصد تجاوز نمی کند
- تجهیزات فشرده سازی مناسب مانند غلتک شبکه ای یا غلتک ارتعاشی یا کوبنده موجود است.
- پرکننده ها دارای عرض کافی برای عبور تجهیزات تراکم یا تجهیزات ساختمانی مانند کامیون کمپرسی هستند.
تنها با بولدوزر نمی توان به تراکم کافی دست یافت. درجه تراکم اعمال شده توسط یک قطعه تجهیزات مستقیماً با انرژی فشرده یا فشار زمین آن مرتبط است. فشار موثر زمین به صورت تقسیم وزن وسیله نقلیه بر کل سطح تماس با زمین یا مساحت لاستیک ها یا مسیرهای در تماس با سطح محاسبه می شود. بولدوزرها ماشینی با فشار پایین زمین هستند و بنابراین برای این فرآیند نامناسب هستند. فشار زمین یک بولدوزر 23 تنی 149 کیلووات (200 اسب بخار) (به عنوان مثال Cat D7G) 0.7 بار (10.2 پوند بر اینچ) است. در مقایسه، یک کامیون کمپرسی بارگیری شده (3 محور، ظرفیت جعبه 10 مترمکعب) فشار زمینی بین 5 تا 6 بار (72.5 تا 87.1 پوند بر اینچ) ایجاد می کند.
نرخ های تولید مقایسه ای برای بولدوزرهای با اندازه های مختلف در شکل 107 نشان داده شده است. باید توجه داشت که منحنی های تولید بر اساس موارد زیر است:
1. راندمان 100% (60 دقیقه در ساعت)،
2. دستگاه جابجایی برق با زمان ثابت 0.05 دقیقه،
3. دستگاه به مدت 15 متر برش می دهد و سپس بار تیغه را برای ریختن روی دیوار بلند،
4. تراکم خاک 1370 کیلوگرم بر متر مکعب (85.6 Ib/ft3) سست یا 1790 کیلوگرم بر متر مکعب (111.9 Ib/ft3) بانک،
5. ضریب کشش > 0.5 و
6. تیغه های کنترل شده هیدرولیک استفاده می شود.
Figure 107. حداکثر نرخ تولید برای بولدوزرهای مختلف مجهز به تیغه مستقیم نسبت به فاصله حمل.(از کتاب کاترپیلار، 1984).
╣║╗╝╜╛╕╖╢╡┤│▓▒◄ خدمات گروه معماری مشاور
نمودار حداکثر تولید تصحیح نشده را ارائه می دهد. به منظور تطبیق با شرایط مختلف که بر تولید تأثیر می گذارد، ضرایب تصحیح در جدول 39 آورده شده است. عوامل تنظیم برای درجه (هل دادن به سربالایی یا سرازیری) در شکل 108 آورده شده است.
Table 39. عوامل اصلاح شرایط شغلی برای تخمین نرخ تولید زمین متحرک بولدوزر مقادیر مربوط به تراکتور نوع مسیر مجهز به تیغه مستقیم (S) است.(راهنمای کاترپیلار، 1984)
TRACK TYPE TRACTOR | WHEEL TYPE TRACTOR | |
اپراتور | ||
عالی | 1.00 | 1.00 |
میانگین | 0.75 | 0.60 |
فقیر | 0.60 | 0.50 |
مواد | ||
انبار شل | 1.20 | 1.20 |
Hart to cut; منجمد-- | ||
با سیلندر شیب دار | 0.80 | 0.75 |
بدون سیلندر شیب | 0.70 | - |
تیغه کنترل شده با کابل | 0.60 | - |
رانش سخت؛ "مرده" (مواد خشک و غیر منسجم) یا مواد بسیار چسبنده | 0.80 | 0.80 |
SLOT DOZING | 0.60 - 0.80 | - |
ساید بای ساید DOZING | 1.15 - 1.25 | 1.15 - 1.25 |
دید -- | ||
گرد و غبار، باران، برف، مه، تاریکی | 0.80 | 0.70 |
بهره وری شغلی -- | ||
50 دقیقه در ساعت | 0.84 | 0.84 |
40 دقیقه در ساعت | 0.67 | 0.67 |
گیربکس مستقیم درایو | ||
(0.1 دقیقه زمان ثابت) | 0.80 | - |
بولدوزر* | ||
تیغه زاویه دار (A). | 0.50 - 0.75 | - |
تیغه بالشتکی (C). | 0.50 - 0.75 | 0.50 - 0.75 |
گیج باریک D5 | 0.90 | - |
جنس سبک U-blade (زغال سنگ) | 1.20 | 1.20 |
* توجه: تیغه های زاویه دار و تیغه های بالشتک ابزار چرت زدن تولیدی محسوب نمی شوند. بسته به شرایط شغلی، تیغه های A و C به طور متوسط 50 تا 75 درصد از تیغه های مستقیم تولید می کنند. |
Figure 108. عوامل تنظیم نرخ تولید بولدوزر در رابطه با درجه.(راهنمای عملکرد کاترپیلار، 1984).
نمونه کارهای طراحی گروه معماری مشاور
EXAMPLE:
میانگین تولید ساعتی یک بولدوزر 200 اسب بخاری (D7) مجهز به تیغه مستقیم و سیلندر شیب را تعیین کنید. خاک رس سخت بسته بندی شده است، عیار آن 15 درصد مطلوب است و از تکنیک چرت زدن شیار استفاده می شود. میانگین فاصله کشش یا فشار 30 متر است. وزن خاک 1200 کیلوگرم بر متر مکعب سست، با ضریب بار 0.769 (30 درصد تورم) برآورد شده است. عمل بی تجربه استفاده می شود. راندمان کار 50 دقیقه در ساعت است.
حداکثر تولید اصلاح نشده 430 متر مکعب شل در ساعت (از شکل 107) منحنی بولدوزر D7S است. عوامل اصلاحی قابل اعمال عبارتند از:
راندمان کاری (50 دقیقه در ساعت) | 0.84 |
اپراتور ضعیف | 0.60 |
بریدن خاک سخت است | 0.80 |
تکنیک چرت زدن اسلات | 1.20 |
اصلاح وزن | 0.87 |
تولید = حداکثر تولید * ضریب تصحیح
= (430 متر مکعب شل در ساعت) (0.84) (0.60) (0.80) (1.20) (0.87) = 181 متر مکعب شل در ساعت
تولید (بانک متر مکعب) = (181 متر مکعب شل در ساعت) (0.769) = 139 بانک متر مکعب در ساعت
نرخ تولید بولدوزرها نیز تحت تأثیر درجه و شیب جانبی است. درصد تغییر در فاصله حمل با توجه به تغییرات درجه در جدول 40 نشان داده شده است. با افزایش شیب جانبی، نرخ تولید کاهش می یابد. نرخ تولید معمولی برای یک بولدوزر با اندازه متوسط در محدوده 12 تا 16 تن (به عنوان مثال Cat D6) در جدول 41 نشان داده شده است.
Table 40. محدودیت حمل و نقل اقتصادی تقریبی برای یک بولدوزر 185 اسب بخار در رابطه با درجه. (نرخ تولید به دست آمده بر حسب درصد تولید در یک عیار مطلوب 10 درصد با 30 متر حمل و نقل بیان می شود).(پیرس، 1978).
Haul distance | Grade(%) | ||||||
-10 | -5 | 0 | +5 | +10 | +15 | +20 | |
درصد | |||||||
15 | 54 | 72 | 90 | 126 | 161 | 198 | 234 |
23 | 43 | ||||||
30 | 44 | 56 | 76 | 100 | 122 | 144 | |
37 | 47 | ||||||
45 | 54 | 70 | 86 | 102 | |||
60 | 42 | 54 | 65 | 77 | |||
75 | 43 | 52 | 62 | ||||
90 | 43 | 51 | |||||
105 | 43 | ||||||
به طور خلاصه، بولدوزرها یک قطعه کارآمد و مقرون به صرفه از تجهیزات برای ساخت و ساز جاده هستند که در آن جاده ها می توانند به طور کامل نیمکت شوند و مواد حفاری شده را می توان در کنار ریخته گری و هدر داد. البته باید توجه داشت که مواد ریخته گری جانبی فشرده نمی شوند. به طور معمول، این نوع تجهیزات ساختمانی باید فقط زمانی استفاده شوند که: (1) شیب های جانبی خیلی تند نباشد (در حالت ایده آل کمتر از 50 درصد)، (2) نوارهای فیلتر کافی در امتداد پنجه پرکننده همراه با یک مانع ارائه شده باشد. طبیعی یا مصنوعی) برای گرفتن مواد ریخته‌گری جانبی، و (3) فرسایش به عنوان یک عامل مهم در نتیجه نوع خاک، رژیم بارش یا هر دو در نظر گرفته نمی‌شود. در این شرایط می توان از بولدوزر در شیب های تندتر از 50 درصد استفاده کرد. اگر شیب های جانبی بیش از 60 درصد باشد، کشش نهایی و/یا استفاده از بیل مکانیکی به شدت توصیه می شود. ضایعات جانبی ریخته گری ناشی از ساخت بولدوزر منبعی پیوسته برای ریزش، فرسایش و شکست های انبوه است. در شیب های تند، بولدوزرها فقط باید در ترکیب با تکنیک های خاص ساخت و ساز استفاده شوند (حفاری ترانشه، به بخش 6.3.1 مراجعه کنید).
Table 41. متوسط نرخ تولید برای یک بولدوزر با اندازه متوسط (12 تا 16 تن) که زیرسازی به عرض 6 تا 7 متر می سازد.
شیب کناری (%) | 0 - 40 | 40 - 60 | > 60 |
نرخ تولید بر حسب متر در ساعت | 12 - 18 | 8 - 14 | 6 - 9 |
طراحی خانه های هوشمند ..▒.. جهت مشاوره کلیک کنید ...
6.2.2 بیل مکانیکی هیدرولیک در راهسازی
بیل مکانیکی هیدرولیک یک فناوری نسبتا جدید در ساخت جاده های جنگلی است. این دستگاه اساساً با حفاری، چرخاندن و رسوب دادن مواد عمل می کند. از آنجایی که مواد بر خلاف فشار و/یا کناره‌گیری قرار می‌گیرند، کنترل عالی در محل قرارگیری خاک حفاری به دست می‌آید. این ویژگی با افزایش شیب جانبی اهمیت بیشتری پیدا می کند. طول شیب پر را می توان از طریق امکان ساخت دیواره گیر از تخته سنگ ها در امتداد پنجه پر کننده کوتاه کرد. این ویژگی به ویژه هنگامی که شیب های جانبی به بیش از 40 درصد افزایش می یابد بسیار مهم است.
تعادل جرم در امتداد خط مرکزی محدود به دسترسی بیل مکانیکی است که معمولاً در حدود 15 تا 20 متر است. با این حال، به دلیل کنترل مکان‌یابی عالی، ساخت یک سطح مقطع متعادل را می‌توان با حفاری بسیار کمتری به دست آورد. همچنین به دلیل حفاری کمتر و رانش کم یا بدون سرازیری مواد خاکریزی، آشفتگی و فرسایش کاهش می یابد (شکل 109).
Figure 109. کاهش طول شیب با استفاده از دیواره گیر در نوک پر.(شکل 55 را نیز ببینید).
نرخ تولید برای بیل مکانیکی هیدرولیک در جدول 42 آورده شده است. نرخ تولید برای سه کلاس شیب جانبی مختلف نشان داده شده است. مقادیر داده شده برای یک بیل مکانیکی با اندازه متوسط با توان 100 کیلووات است (به عنوان مثال، CAT 225، Liebherr 922).
Table 42. نرخ تولید بیل مکانیکی هیدرولیک در رابطه با شیب های جانبی، ساخت زیرسازی به عرض 6 تا 7 متر.
Side slope | Production rate |
0 - 40 | 12 - 16 |
40 - 60 | 10 - 13 |
> 60 | 8 - 10 |
با افزایش شیب جانبی، نرخ تولید بیل مکانیکی به نرخ تولید بولدوزر نزدیک می شود. اکنون نشانه هایی وجود دارد که نرخ تولید بیل مکانیکی بالاتر از نرخ تولید بولدوزر در شیب های تندتر از 50 درصد است. این تفاوت با افزایش سنگ در مواد حفاری شده افزایش خواهد یافت. سطل بیل مکانیکی در پاره شدن بسیار موثرتر از تیغه بولدوزر است. همچنین بیل مکانیکی در حفر و نصب کولور موثرتر است.
6.3 ساخت زیرین
6.3.1 حفاری بستر با بولدوزر
تجهیزات و تکنیک های ساخت و ساز مناسب برای به حداقل رساندن فرسایش جاده ها در حین و بعد از ساخت و ساز بسیار مهم هستند. نشانه های واضحی وجود دارد که تقریباً 80 درصد از کل فرسایش انباشته شده در طول عمر جاده در سال اول پس از ساخت رخ می دهد. از این میان، بیشتر آن به طور مستقیم به مرحله ساخت و ساز مرتبط است.
به منظور حفظ فرسایش در مرحله ساخت و ساز به حداقل مطلق، چهار عنصر باید در نظر گرفته شود.
1. زمان ساخت و ساز (قرار گرفتن در معرض سطوح بدون محافظت) را تا حد امکان کوتاه نگه دارید.
2. برنامه ریزی فعالیت های ساختمانی برای فصل خشک. فعالیت های ساختمانی در هنگام بارندگی شدید یا طولانی باید متوقف شود.
3. فوراً تأسیسات زهکشی را نصب کنید. پس از شروع، نصب زهکشی باید تا تکمیل ادامه یابد.
4. نوارهای فیلتر یا پنجره ها را در نوک شیب های پر بسازید تا کنده های زمین و فرسایش ورق را بگیرید (به بخش 6.3.5 مراجعه کنید).
تشکیل یا ساخت زیرسازی پس از مرحله پاکسازی و کندن (حذف کنده) آغاز می شود. معمولاً از سه روش ساخت‌وساز استفاده می‌شود: پرهای ریخته‌گری جانبی و/یا هدر رفتن، ساخت نیمکت کامل با کشش انتهایی، و بخش‌های جاده متعادل با حفاری که در پرکننده‌های لایه‌ای گنجانده شده است (شکل 110).
ریخته گری جانبی و هدر رفتن به طور سنتی رایج ترین روش ساخت بوده است. همچنین مسئول بالاترین نرخ فرسایش و غیرمولد ساختن مناطق وسیعی بوده است. در این روش، بیشتر اگر نگوییم عرض کامل جاده در خاک دست نخورده قرار می گیرد (شکل 110). مواد حفاری شده به جای اینکه در منشور جاده ادغام شوند، ریخته گری و هدر می روند. مزیت زیربنای یکنواخت و استحکام خاک است. بعید است که عرض جاده طی شده در خرابی های پر شود. یک نقطه ضعف آشکار، پتانسیل فرسایش مواد ریخته‌گری جانبی سست و یکپارچه است.
ساخت قالب جانبی روش ساخت و ساز ترجیحی برای بولدوزرها است. بولدوزر برش را از بالای شیب شروع می‌کند و مواد را حفاری می‌کند و تا زمانی که به عرض جاده مورد نیاز برسد، مواد را حفاری می‌کند (شکل 111). مهم است که برش دقیقاً از ستون ساختمانی "بالای برش" شروع شود (نقطه B، شکل 105) و برش با نسبت شیب برش مورد نیاز ادامه یابد (به بخش 6.1.4 مراجعه کنید). بسته به نوع تیغه (تیغه S یا U) بولدوزر می تواند مواد اضافی یا حفاری شده را تا 100 متر جلوی تیغه در امتداد قسمت جاده فشار داده یا جابجا کند تا آن را در یک مکان ثابت قرار دهد.
دیدن پروژه های گروه معماری مشاور
همانطور که شیب جانبی تندتر می شود، مواد ریخته گری جانبی کمتر و کمتری در پرکننده جانبی گنجانده می شود. تجهیزات بولدوزر کنترل مکان بسیار کمی دارند به خصوص در شیب های جانبی تندتر که در آن اغلب "پر کردن قلاب" ایجاد می شود (شکل 112). این پرها در بهترین حالت عملکردی حاشیه ای دارند و "نیمکت گذاری کامل" با ریخته گری جانبی و هدر رفتن مواد حفاری شده توسط بسیاری از سازندگان جاده ترجیح داده می شود. نتیجه یک سطح جاده پایدار اما با مواد زاید بسیار ناپایدار است.
Figure 110. سه روش اساسی ساخت منشور جاده
Figure 111. راه سازی با بولدوزر. ماشین از بالا شروع می شود و در گذرهای متوالی تا درجه لازم پایین می آید. مواد حفاری شده به صورت جانبی ریخته‌گری می‌شوند و ممکن است بخشی از جاده را تشکیل دهند.
Figure 112. پرهای تکه ای ایجاد شده در شیب های جانبی شیب دار که در آن شیب زمین و زوایای شیب پر کمتر از 7 درجه متفاوت است و ارتفاع شیب پر بیش از 6 متر، ذاتاً ناپایدار هستند.
مواد ریخته گری جانبی یا مواد هدر رفته نمی توانند در شیب های جانبی بیش از 60 تا 70 درصد پایدار بمانند. در چنین شرایطی، مواد حفاری شده باید به یک منطقه دفع امن حمل شوند. این کار به کمپرسی و بیل مکانیکی یا بیل برای بارگیری و حمل نیاز دارد.
قالب‌گیری جانبی ناخواسته ممکن است در اثر حفاری بولدوزر در شیب‌های جانبی تند به دلیل عدم کنترل مکان‌یابی ایجاد شود. به منظور مهار تلفات جانبی در عرض ساخت و ساز یک جاده نیمکت کامل، به اصطلاح "روش سنگر" با موفقیت در شمال غربی اقیانوس آرام استفاده شده است (Nagygyor، 1984). در این روش الوار حق تقدم به موازات خط مرکزی جاده قطع می شود. درختان و کنده ها حذف نمی شوند. آنها به عنوان یک دیوار نگهدارنده موقت برای مواد سست و حفاری شده عمل خواهند کرد (شکل 113). یک جاده پیشگام در بالای بریدگی با رانش مواد در برابر و بالای درختان قطع شده ساخته شده است. بنابراین، گودبرداری اولیه و تلفات جانبی ریختگی را می توان به حداقل رساند. وقتی با سنگ روبرو می شویم،
حفاری واقعی از فاصله 10 تا 12 متری لودر با بریدن ترانشه ای به پهنای تیغه و رانش مواد به سمت آن آغاز می شود. مواد شلی که در طول این فرآیند فرار می کنند توسط درختان قطع شده گرفته شده و بریده می شوند. همانطور که برش عمیق تر می شود، مواد از هر دو طرف داخل ترانشه می افتند (شکل 113). زباله ها، کنده ها، سرها و شاخه ها در صورت عدم قرارگیری در پرکننده های تعیین شده، همراه با مواد حفاری شده رانده و بارگذاری می شوند. در غیر این صورت می توان آن را در این مرحله جدا کرد.
Figure 113. حفاری ترانشه برای به حداقل رساندن هدررفت مواد حفاری در حاشیه. زباله ها و مواد به داخل سنگر جلوی تیغه بولدوزر می ریزند. درختان قطع شده و کنده ها به عنوان دیوارهای حائل موقت عمل می کنند تا زمانی که در حفاری نهایی حذف شوند.
مشاوره رایگان با گروه معماری مشاور ؛ کلیک کنید...
6.3.2 ساخت و ساز پر
برای عبور از مسیرها، نهرها، مناطق مسطح یا باتلاقی و زمانی که حفاری بیش از حد انجام شده باشد، ساخت پر کردن لازم است. جاده پر از ترافیک است و بنابراین باید در برابر سوء استفاده قابل توجهی مقاومت کند. فقط خاک معدنی، عاری از بقایای آلی مانند کنده، بالای درخت و هوموس باید استفاده شود. پرها باید در لایه ها ساخته و ساخته شوند (شکل 114). هر لایه یا بالابر باید پخش شود و سپس فشرده شود. ارتفاع بالابر قبل از تراکم بستگی به تجهیزات تراکم مورد استفاده دارد. به طور معمول ارتفاع بالابر باید حدود 30 سانتی متر باشد و نباید از 50 سانتی متر تجاوز کند. بولدوزر به دلیل ویژگی‌های فشار پایین زمین، دستگاه خوبی برای فشرده‌سازی پر نمی‌شود. پرکردن در میان کشش‌ها یا نهرها به‌ویژه حیاتی است، زیرا ممکن است به عنوان سد عمل کنند، اگر پلچک مسدود شود. ساخت پرکننده ها با ریختن انتهایی به جای لایه بندی و فشرده سازی، عمل ضعیفی در نظر گرفته می شود (شکل 115).
Figure 114. پرها با لایه بندی و فشرده سازی هر لایه ساخته می شوند. ارتفاع بالابر نباید از 50 سانتی متر تجاوز کند. تراکم باید با تجهیزات فشرده سازی مناسب و نه بولدوزر انجام شود (از OSU Ext. Service 1983).
Figure 115. پرهایی که بخشی از جاده هستند نباید با تخلیه انتهایی ساخته شوند.(از OSU Ext. Service، 1983).
دیدن پروژه های گروه معماری مشاور
6.3.3 تراکم
تکنیک های تراکم مناسب منجر به کاهش قابل توجه هزینه و کاهش فرسایش می شود. پتانسیل فرسایش مستقیماً با حجم گودبرداری متناسب است، به ویژه اگر در پرهای غیر تحکیم و شل ریخته شود. تکنیک‌های معمولی ریخته‌گری جانبی که در آن بیشتر سطح جاده به سمت تپه‌ای پایدار حفاری می‌شود، در مقایسه با طراحی و ساخت جاده "متعادل" که در آن حفاری در منشور جاده گنجانده شده است، تقریباً 25 تا 35 درصد مواد حفاری بیشتری را به همراه دارد. در مورد اول، بیشتر یا نه تمام مواد حفاری شده به عنوان مواد ریخته‌شده جانبی سست که به راحتی برای فرسایش در دسترس است، هدر می‌رود. در مورد دوم، آن را در پر گنجانده شده است، به درستی فشرده شده است، و احتمالا برای فرسایش در دسترس نیست.
کلید یک طراحی پایدار و متعادل جاده، فشرده سازی مناسب مواد پرکننده است. هابر و کوچ (1982) هزینه‌های فرسایش و تراکم را برای چندین نوع درمان کنترل رسوب در جاده‌های جنوب غربی آیداهو تعیین کردند. این مطالعه نمونه ای عالی از بکارگیری معیارهای یکنواخت برای بررسی تفاوت بین تکنیک های ساخت و ساز استاندارد و غیر استاندارد است.
هزینه ها در ابتدا برای هر فعالیت با استفاده از دو روش تعیین شد: (1) نرخ نیروی کار و تجهیزات محلی (Boise)، مالیات، بیمه، و خدمات (تعمیر و نگهداری) شامل 10 درصد سود و حاشیه ریسک، و (2) کتاب آبی تجهیزات منطقه ای. کتاب راهنما که شامل حاشیه سود و ریسک، سوخت، روغن، روغن کاری، تعمیرات، نگهداری، بیمه و هزینه های جانبی است. پس از محاسبه هزینه های واقعی برای هر فعالیت، میانگین هزینه هر واحد و میانگین هزینه خدمه بر اساس مقادیر طراحی تعیین شد. سپس مقایسه ای بین هزینه های واقعی برای درمان های "غیر استاندارد" و هزینه های واقعی درمان های استاندارد انجام شد.
میانگین نرخ‌های تولید مشاهده‌شده برای همه فعالیت‌ها برای استفاده در پیش‌بینی زمان و هزینه‌های مرتبط با تکنیک‌های ساخت‌وساز «غیر استاندارد» محاسبه شد. شکل 116 نمونه ای از نتایج آنها را در تعیین هزینه سه روش مختلف خاکریزی نشان می دهد. این روش‌ها عبارتند از: (1) خاکریزهای جانبی بدون تلاش فشرده، (2) لایه‌ای (با ضخامت کمتر از 30 سانتی‌متر (12 اینچ)) خاکریزهایی که در آن هر لایه قبل از قرار دادن هر لایه بعدی صاف و هموار می‌شود (مقداری تراکم است. به دست آمده در طول فرآیند تسطیح، زمانی که بولدوزر از روی مواد عبور می کند.
همانطور که انتظار می رود، ساخت خاکریزهای جانبی در هر حجم کمترین هزینه و تراکم کنترل شده بیشترین هزینه را دارد. (جاده 106781 کوتاه تر بود و فقط مقدار کمی از زمین جابجا شد که منجر به هزینه واحد بالاتر شد.) با این حال، هزینه کل برای یک جاده که بر حسب هزینه در واحد طول بیان می شود ممکن است با توجه به این واقعیت، برای خاکریزهای جانبی و قرار دادن لایه ای بسیار مشابه باشد. که حجم کل حفاری ممکن است برای مورد دوم تا 35 درصد کمتر باشد. همانطور که قبلا ذکر شد، بیشتر این مواد حفاری شده در حال حاضر به جای سست، یکپارچه شده است. همراه با درمان مناسب سطح شیب پر و پنجره های فیلتر، فرسایش بسیار کمی را می توان انتظار داشت.
شایان ذکر است که نرخ تولید کار دستی برای کارهای حفاری معمولاً 3.8 تا 4 متر مکعب (5 yd.3) خاک در طول هشت ساعت کار است (شنگ، 1977). با این حال، این نرخ ها به طور گسترده ای بسته به زمین، خاک، شرایط محیطی و روانی خدمه کار متفاوت خواهد بود.
Figure 116. مقایسه هزینه حفاری برای سه تکنیک مختلف ساخت خاکریز (1 متر مکعب = 0.9 متر مکعب).(پس از هابر و کخ، 1983).
طراحی ویژه + ... مشاوره رایگان
6.3.4 ساخت زیرسازی با بیل مکانیکی
بیل مکانیکی در راه سازی روز به روز بیشتر رایج می شود. به دلیل کنترل عالی مواد حفاری شده، آنها ماشین آلات ایده آلی برای ساخت و ساز در شرایط سخت هستند. بیل مکانیکی یا بیل مکانیکی باید دستگاه ترجیحی در شیب های جانبی تند باشد. توالی ساخت با روش بولدوزر متفاوت است و در زیر توضیح داده شده است.
بیل مکانیکی از یک سکو یا جاده پیشگام در انتهای پایین جاده تمام شده کار می کند.
1st pass:پیشگامی در حذف کنده و کنده در پاس مشت انجام شد. فقط به اندازه کافی بار اضافی جابجا می شود تا یک پلت فرم کاری پایدار فراهم شود (شکل 117). سیاهههای مربوط در سمت پایین حد پاکسازی انباشته شده اند.
2nd pass:پس از اتمام اولین پاس، اپراتور شروع به بازیابی مسیر خود می کند. در طی این عبور، مواد نامناسب برداشته شده و در زیر پنجه پرکننده قرار می‌گیرند (شکل 118).
3rd pass:در طی گذر سوم، اکنون دوباره به جلو کار می کنیم، خاک معدنی در معرض برای ساخت خاکریز حفر می شود. در همان زمان یک خندق تهیه می شود و شیب برش صاف و گرد می شود. بخشی از جاده یا سکوی پیشگام که از زباله های آلی تشکیل شده است خارج از باربر سطح جاده است (شکل 119).
در شیب های جانبی شیب دار، بیل مکانیکی می تواند تخته سنگ های بزرگ را در نوک قسمت پر (در یک خط خندق) قرار دهد و مواد حفاری شده را در مقابل آن قرار دهد (شکل 55 و 109). کل گودبرداری و سطح در معرض آن را می توان به حداقل رساند.
Figure 117. ابتدا با بیل مکانیکی عبور کنید، کنده ها و کنده ها را از محل ساخت و ساز پاک کنید. سکوی کاری یا جاده پیشگام درست خارج از عرض سطح جاده برنامه ریزی شده.
Figure 118. گذر دوم با بیل مکانیکی، برداشتن یا برداشتن روباره یا مواد نامناسب و قرار دادن آن در زیر جاده پیشگام.
دیدن پروژه های گروه معماری مشاور
Figure 119. گذر سوم، پایان زیرین و خاکریز روی جاده پیشگام پر می شود. خندق کنار جاده در همان زمان به پایان می رسد.
6.3.5 ساخت پنجره فیلتر
فرسایش ناشی از شیب های پرکننده تازه ساخته شده را می توان به طور موثر از طریق نوارهای فیلتر یا پنجره های بریده بریده به دام انداخت و در قسمت انتهایی پرکننده ها قرار داد. این اقدام به ویژه در جاهایی که جاده از یک مسیر یا نهر عبور می کند مهم و مؤثر است. اثر چنین نوارهای فیلتری بر اتلاف خاک از شیب های پرکننده جدید در جدول 43 نشان داده شده است. این بازه زمانی در بیشتر موارد کافی است تا اقدامات دیگری مانند بذرکاری سطحی، مالچ پاشی، یا آبپاشی ایجاد شود.
Table 43. پر کردن حجم فرسایش شیب برای شیب های بادگیر و بدون سیم در طی یک دوره 3 ساله پس از ساخت(کوک و کینگ، 1983).
Slope Class* | Filter Windrow(بدون پنجره) | Unprotected |
متر مکعب / 1000 متر | ||
1 | 0.30 | 33.29 |
2 | 0.65 | 64.30 |
*کلاس 1: ارتفاع پر عمودی < 3 متر |
کلاس 2: ارتفاع پر عمودی 3 تا 6 متر |
Construction of filter strips:
1. مواد مناسب از فعالیت های پاکسازی و پیشگامی باید در مناطق تعیین شده بالاتر یا پایین تر از محدودیت های پاکسازی ذخیره شود. اسلش باید از بالا، اندام ها و شاخه ها تشکیل شده باشد که بیش از 15 سانتی متر قطر و 3.5 متر طول نداشته باشد. کنده ها و ریشه ها مواد مناسبی نیستند و باید کنار گذاشته شوند.
2. پنجره ها با قرار دادن یک کنده (با صدای معقول) روی شیب پرکننده بلافاصله در بالا و به موازات نوک انگشت پرکننده (شکل 120) ساخته می شوند تا مواد پرکننده به آن بچسبند. قطر کنده چوب باید تقریباً 40 سانتی متر باشد و باید محکم در برابر کنده ها، سنگ ها یا درختان دست نخورده محکم شود.
3. اسلش باید بر روی پر شده در بالای لاگ جمع آوری قرار گیرد. بادگیر حاصل باید فشرده شود، به عنوان مثال، با کوبیدن آن با سطل یک بیل مکانیکی. مهم است که بخشی از اسلش در 15 سانتی متر بالای پر شده جاسازی شود. نوارهای فیلتر در حین ساخت زیرسازی ساخته می شوند تا اثربخشی آنها به حداکثر برسد. باید مراقب بود که سازه های زهکشی (خروجی ها) یا کانال های جریان مسدود نشود.
Figure 120. ابعاد بادگیر فیلتر معمولی که از اسلش ساخته شده و روی شیب پرکننده بلافاصله بالای پنجه قرار می گیرد. پنجره باید فشرده شود و قسمت پایین 15 سانتی متر در شیب پر تعبیه شود.(پس از کوک و کینگ، 1983).
ادبیات نقل شده
کرم ابریشم. 1984. راهنمای عملکرد کاترپیلار، شماره 14. پیوریا، ایلینوی.
کوک، ام جی و جی جی کینگ، 1983. هزینه ساخت و اثربخشی کنترل فرسایش پنجره های فیلتر در شیب های پر خدمات جنگلی USDA، یادداشت پژوهشی INT-335، نوامبر 1983.
Dietz، P.، W. Knigge و H. Loeffler. 1984. Walderschliessung. Verlag Paul Parey، هامبورگ و برلین، آلمان.
هابر، D. و T. Koch. 1983. هزینه اقدامات ساخت و ساز کنترل فرسایش مورد استفاده در یک جاده جنگلی در حوزه آبخیز سیلور کریک در آیداهو. خدمات جنگلی ایالات متحده، منطقه 1 و دانشگاه آیداهو، مسکو، آیداهو.
Nagygyor، SA 1984. ساخت جاده‌های جنگلی سازگار با محیط زیست در شمال غربی اقیانوس آرام. در (ed Corcoran and Gill) COFE/UFRO Proceedings, University of Maine, Orono, and University of New Brunswick, Fredericton, April 1984, p.143 - 147.
دانشگاه ایالتی اورگان 1983. راه سازی در زمین های جنگلی. یا. دانشگاه سنت. خارج Cir. 1135. کوروالیس، اورگان. 24 ص.
پیرس، JK 1960. کتاب مهندسی جنگل. وزارت کشور آمریکا دفتر آمایش سرزمین. 220 ص.
