1525

3

Дорога, во время прокладки которой не возникло никаких аварий или сложностей, связанных с выравниванием склонов, созданием насыпей, мощением и покрытием, – результат дорогостоящего, чересчур детального проектирования.

Проф. геотехники Карл Терцаги

(1883–1963)

ВВЕДЕНИЕ

Земляное полотно автомобильной дороги является геотехнической (техноприродной) системой, которая, находясь во взаимодействии с геологической средой, воспринимает природные воздействия и транспортные нагрузки. В процессе жизненного цикла земляного полотна в нем возникают дефекты, снижающие его эксплуатационную надежность.

Дефект земляного полотна – отдельное несоответствие его конструкции по какому-либо параметру, установленному проектом или нормативным документом (СНиП, ГОСТ, ОДН и тд.). При определенных условиях дефекты являются причиной развития остаточных деформаций, повреждений и разрушений земельного полотна. Наблюдаемые дефекты земляного полотна отличаются большим разнообразием и вызваны опасностями, которые в общем случае можно разделить на три группы.

К первой группе относятся: увеличение полезных нагрузок, веса призмы активного давления грунтов вследствие её доувлажнения; дополнительный пригруз или подрезка оползневых склонов, осыпей; гидродинамическое давление воды, вытекающей из тела пойменных насыпей после спада паводковых вод; подмывы и размывы откосов.

Во вторую группу входят опасности, связанные с уменьшением сил сопротивления внутри грунтового массива: ухудшение физикомеханических свойств грунтов земляного полотна, основания или прилегающего массива, суффозионные явления, мерзлотные процессы и явления [3], выветривание грунта и др.

4

И, наконец, к третьей группе следует отнести природные опасности [4], действие которых во многом определяется географическими условиями прохождения дороги, проявляется внезапно, связано со стихийными бедствиями и приводит к полному или частичному разрушению земляного полотна (землетрясения, сели, снежные лавины, наводнения, тектонические подвижки в местах разломов и т.д).

Нарушение стабильности эксплуатируемого земляного полотна чаще всего бывает предопределено всей историей его жизненного цикла. Такие деформации почти никогда не проявляются сразу после строительства. Им, как правило, предшествуют длительные внутренние процессы, которые в конечном итоге снижают прочностные свойства грунтов и способствуют образованию ослабленных зон в теле земляного полотна. Иногда на первый взгляд мелкие нарушения и повреждения перерастают в дефекты, создающие аварийные ситуации и влекущие за собой значительный экономический ущерб.

Дефекты земляного полотна могут возникать вследствие низкого качества или недостаточного объема изысканий; ошибок, допущенных при проектировании; нарушения технологии производства работ; недостатков текущего содержания земляного полотна.

Неудовлетворительно проведенные инженерные изыскания, как правило, приводят к неправильному выбору трассы или проектированию земляного полотна и его обустройству без учета основных климатических, геологических и гидрогеологических факторов, влияющих на устойчивость дорожной конструкции.

Распространенными ошибками проектирования являются недоучет особенностей района прохождения трассы, применение конструкций земляного полотна, не соответствующих неблагоприятным инженерно-геологическим условиям, непринятие во внимание неблагоприятных физико-геологических процессов, отсутствие прогноза изменения условий в процессе эксплуатации дороги.

Многие дефекты земляного полотна обусловлены нарушениями правил производства дорожно-строительных работ. Наиболее распространенными из них являются:

- возведение земляного полотна с отступлениями от проектных поперечных профилей;

- возведение насыпей из мало- и непригодных грунтов;

5

-недостаточное уплотнение грунтов насыпей;

-возведение высоких насыпей с головы наклонными слоями без разравнивания и уплотнения;

-нарушения технологии возведения земляного полотна в зимнее время;

-нарушение специальных требований при возведении

Зачастую нарушения технологии строительства связаны с возведением высоких насыпей. Сеть автомобильных дорог России располагается преимущественно в районах с суровым климатом, избыточным увлажнением и большой толщей четвертичных, покровных, глинистых отложений. Свойства таких грунтов под влиянием динамических нагрузок от движущегося транспорта и природного воздействия изменяются во времени. Как правило, высокие насыпи приурочены к пониженным участкам рельефа, логам, оврагам, балкам, служащими водосборами. Причиной дефектов является недостаточное уплотнение грунтов .

И, наконец, очень часто причинами дефектов земляного полотна, особенно в последние годы, является неудовлетворительное содержание автомобильной дороги.

Причинами большинства дефектов, возникающих в процессе эксплуатации автомобильной дороги, являются атмосферные осадки, просачивающиеся через покрытие и обочины, а также вода, застаивающаяся на обочинах, в кюветах и резервах из-за необеспеченности поверхностного стока; увлажнение грунтов насыпи вследствие капиллярного поднятия грунтовых вод из обводненного основания; вода, перемещающаяся в результате миграции влаги к фронту промерзания, и т.д. В результате периодически повторяющихся циклов промерзания и оттаивания, увлажнения и высыхания снижается сопротивление грунта сдвигу.

Оговоренные процессы имеют тенденцию скрытого накапливания, могут продолжаться длительное время с трудно прогнозируемыми периодами и границами их проявления. Иногда они стабилизируются. Однако такое состояние, как правило, не бывает устойчивым. При изменении опасности равновесие может

6

быть нарушено внезапно. Такими факторами могут быть аномальные погодные условия (большое количество осадков, суровая зима), увеличение скорости и интенсивности движения транспорта, нагрузки на ось и т.д. Тогда дефекты земляного полотна рано или поздно приводят к его разрушению. Промежуток времени между зарождением и проявлением дефекта различен и может изменяться от нескольких дней до нескольких лет. Деформации рано или поздно приводят к отказам земляного полотна, под которыми понимается полное или частичное нарушение его работоспособности. Отказы проявляются в виде

повреждений и разрушения земляного полотна. К повреждениям

относят местные нарушения элементов земляного полотна при сохранении его общей устойчивости. Разрушением земляного полотна являются случаи полного нарушения его целостности.

Залогом надежной эксплуатации земляного полотна является мониторинг, позволяющий своевременно обнаруживать наметившиеся дефекты, оперативно устанавливать и устранять их причины. Для проведения неотложных профилактических работ, обоснованного выбора стабилизационных мероприятий важно в каждом случае установить характер деформации, степень ее развития и причины возникновения. Учитывая многообразие причин, вызывающих тот или иной дефект земляного полотна, очень важно выделить его главный тип.

К повреждениям земляного полотна относятся местные нарушения в его элементах, а к разрушениям – нарушения его целостности (оползнями, размывами, провалами и т.д.).

Основной причиной повреждений и разрушений земельного полотна считается недопустимое накопление остаточных деформаций из-за дефектов, возникающих в нем в процессе строительства и эксплуатации.

Деформации земляного полотна разделяются на упругие, вязкопластичные и просадочные, равномерные и неравномерные, допускаемые и не допускаемые. Особенно неблагоприятно сказываются на состоянии дорожных покрытий неравномерные остаточные деформации.