2567

Библиографический список

1.«Амур» нуждается в ремонте. «Автомобильные дороги», №7, 2010. 7 с.

2.Геотехнические вопросы освоения Севера/Под ред. Андерсленда О.Б. и Андерсона Д.М.: Пер. с англ.- М.: Недра, 1983. 551 с.

11

1 - песок, гравий или крупнообломочный грунт;

2- вяломерзлый и оттаявший грунт бокового резерва;

3- берма из мохорастительного покрова снятого с поверхности бокового резерва;

4- ВГВМГ в естественных условиях;

5- ВГВМГ после строительства.

Рис. 1. Конструкции земляного полотна

12

УДК 624.138.23

РАЗВИТИЕ ТЕХНОЛОГИИ УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ

Е.А. Бедрин, канд. техн. наук, доцент; Е.А. Киселева, студентка Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, г. Омск

Врайонах дорожного строительства, где нет каменных материалов, возникает необходимость в перевозках ихза сотни километров, что увеличивает первоначальную стоимостьэтих материаловпримерно в4-6 раз и является главной причиной удорожания строительства [1].

Всвязисэтимвусловияхрыночнойэкономикипристроительствеи ремонтеавтомобильныхдорогпрослеживаетсятенденциякприменению конструкцийитехнологий,требующихдляихреализациименьшихзатрат энергиииресурсов.

Одной из наиболее эффективных возможностей снижения стоимости строительства и затрат ресурсов являетсяиспользование в конструктивных слоях дорожных одежд укрепленных грунтов и других местных материалов.

ВнастоящеевремявРоссиипостроеноиэксплуатируетсясвыше30тыс.км дорог,гдеиспользованыукрепленныегрунтыдлястроительствадорожных

основанийипокрытий.Вовсеммиреплощадьконструктивныхслоевиз укрепленныхгрунтовнадорогахиаэродромахпревышает3млрд.м2[1].Таким образом,широкоеприменениеметодовукрепления грунтоввдорожном строительствеявляетсянеотдаленнойперспективой,асовершившимсяфактом.

Укрепленныегрунтыприменяютдляустройстваслоевоснованийи повышенияпрочностиверхнейчастиземляногополотнанадорогахс интенсивнымдвижением;длястроительствапокрытийоблегченноготипана местныхдорогах;покрытийи оснований аэродромов, площадей, автомобильных стояноки т.д.

Дальнейшее развитие рассматриваемой технологии идетпо пути совершенствования существующих и разработки новых методовукрепления с применением известных и нетрадиционных вяжущих и вторичных ресурсов, создание новых эффективных грунтосмесительных машин, разработки современныхметодовэкспресс -контроля.

Внастоящее время на основе патентной информации вРоссии насчитывается более 200 методов укрепления грунтов и местных материалов,

иколичество их растетс каждым годом.

Наибольшее распространение в нашей стране и за рубежом получили грунты, укрепленные минеральными вяжущими.

Внастоящее время разработано и внедрено большое количество составов

испособов укрепления грунтов неорганическими вяжущими материалами: портландцементом, золоцементным вяжущим, известью, молотыми шлаками, шлако-щелочнымивяжущимиидр.

13

Исследования, выполненные в России, США, Англии, Франции, Японии, Канаде, Германии и других странах [2, 3], показали, что укрепление грунтов цементом является весьма эффективным, наиболее дешевым и универсальным методом. Факторами формирования структуры укрепленного грунта являются: качествоприготовленнойсмеси,характерееуплотненияиряддругихпроцессов.

На эти процессы, вызывая их ускорение, замедление, направленную активность, можно влиять, используя специальные добавки химических веществ или изменяя технологию производства работ.

По условиям технико-экономической целесообразности для укрепления желательно использовать любые местныематериалы (грунты). Однако это не всегда возможно осуществить по той причине, что некоторые виды грунтов не поддаются эффективному укреплению и оказываетагрессивное действие на процессы твердения вяжущих веществ и формирование структурномеханических свойств укрепленныхгрунтов [4].

Указанные причины требуют разработки новых методов укрепления, позволяющих сочетать положительные качества отдельных вяжущих веществ

идругих химических добавок и устраняющих их отрицательные особенности.

Взадачу новых методов входит решение следующих наиболее важных для дорожного строительства вопросов:

-расширениевидовгрунтов,пригодныхдляэффективногоихукрепления вяжущимиматериалами(кислые,сильногумусированные изасоленныегрунты); - обеспечение оптимальных условий для активного протекания процессов твердения и структурообразования с получением более высокой прочности,

водо- и морозостойкости и других полезных свойств; - повышение физико-химической активности грунта и направление ее на

обеспечение формирования более прочных связей в зоне микроконтактов вяжущих веществ с поверхностью частиц и микроагрегатовгрунта (повышение адгезионного сцепления);

- создание условий, обеспечивающих производство работв неблагоприятные периоды года:обработка переувлажненных грунтов и выполнение работ при отрицательных температурах, что обеспечивает продление сроковстроительного сезона;

- повышение деформативности и уменьшение истираемости укрепленных грунтов с повышенной жесткостью.

Исследования, выполненные в ОАО «Омский СоюзДорНИИ» [5] и патентный анализ показали, что проблема можетбытьрешена путём введения в смеси полимеров. За рубежом, вболее чем 30 странах мира, широко применяются полимеры, основой которых является латекс и целлюлоза. В некоторых странах (Австралия, Таиланд, страны Тихоокеанского региона и юго-восточной Азии, Центральной Америки)такие смеси получили наибольшее распространение. Там вообще отказались от технологий, где предусматривается перевозка дискретных материалов кместу

14

укладки.

В России применение таких технологий единично и, ксожалению, поставляемые к применению полимерные добавки из-за рубежа зачастую не соответствуют своим стандартам, а их стоимость недаетэкономической эффективности всравнении со стандартными технологиями (с применением щебеночных слоевоснования).

Одним из первых отечественных аналогов полимерной добавки (состоящей из редиспергируемых порошков и минеральных композиций) для производства полимерцементогрунта является «NIСOFLOK» (выпускаемая в Санкт-Петербурге ООО «Никель»).

На сегодняшний деньстроительство опытных участков с применением полимерцементогрунта с добавкой «NIСOFLOK» произведено в Нижегородскойобласти, Чувашской республики, Иркутской области (при строительстве а/д «Чита-Хабаровск»), Якутии. В ходе строительства опытных участков в обязательном порядке проводилось их инженерно-лабораторное сопровождение (выполнялосьсилами ОАО «Омский СоюзДорНИИ»), которое позволило определить оптимальные составы смесей и рациональные режимы ее приготовления и устройства основания.

Применение указанной добавки позволили получить следующие основные результаты (по сравнениюс укрепленным материалом без добавки):

-повысить водостойкость на 50 %;

-повысить коэффициент морозостойкости на 20 %;

-повысить показатели прочности на сжатие и на растяжение при изгибе на 30 % и 35 % соответственно;

-повысить сцепление поверхности слоя основания с покрытием из асфальтобетонной смеси (здесьотметим, что при применении вкачестве материала слоя покрытия ЩМА, получены наилучшие результаты);

-после зимне-весенней эксплуатации опытных участков дорог, устроенных на земляном полотне из пучинистых грунтов, сохранены их эксплуатационные характеристики;

-сохранение влажности грунта земляногополотна на определенном устойчивом уровне.

Проводимый мониторинг втечение трех лет опытных участков автомобильных дорог указывает на сохранение ими своих транспортноэксплуатационных характеристик на уровне сдачи их в эксплуатацию. В таблице 1 приведены значения модуля упругости полимерцементгрунта опытного участка построенного в 2008 г. (по данным ОАО «Омский СоюзДорНИИ»), которые выше нормативных более чем вдва раза, за исключением участков, где были нарушены технологические режимы его устройства.

Полученныерезультатыпоприменениюполимерцементгрунтовых смесейвдорожномстроительственасегодняшнийденьзаинтересовали

15

дорожниковиз несколькорегионовРоссии (Татарстан,Чувашия,Якутия, Новосибирская обл.,Краснодарский край, Мурманская обл. идр.),а также странСНГ (Белоруссия,Казахстан). Втом числе ивОмскойобластиесть интерес кданной технологии,такв2011г. планируетсястроительствоопытного участка.

Таблица 1

Значение модуля упругости полимерцементогрунта (проектной марки М 40)

Учитывая актуальность затронутого направления развития технологии укрепления грунтов, авторами проведены экспериментальные работы использования добавки «NIСOFLOK» с учетом местных грунтов.

Результаты испытания полимерцементогрунта представлены в таблице 2. Показатели физико-механических свойств укрепленных материалов показывают, что все три состава полимерцементогрунта, подвергаемых испытанию, соответствуют требованиям материала I класса прочности.

Для отслеживания динамики набора прочности образцы подвергались испытанию и в промежуточные сроки – 3, 7, 14 суток (см. рисунок 1).

На основе рисунка 1 отметим, что применение полимерной добавки для приготовления полимерцементогрунта позволяет ускорить процесс его набора прочности, что значительно сокращаеттехнологический перерыв, между его устройством и открытием движения по укрепленному слою основания.

Втаблице3приведенасравнительнаяхарактеристикасвойств полимерцементгрунта(придобавлении10%вяжущегоотгрунта).Поданным испытанияобразцовукрепленногогрунта сприменениемполимерно-

16

минеральнойкомпозиции«NIСOFLOK»наблюдаетсяснижениеводоцементного отношения.

Проведенные исследования и результаты опыта применения полимерной добавки «NIСOFLOK» говорят об эффективности (необходимости) развития технологий дорожного строительства с полимерцементгрунтовыми смесями.

Эффективность материалов обусловливается их высокими показателями прочности, морозо- и водоустойчивости. Эффективность технологий и конструкций обусловливается возможностью получения водонепроницаемых, морозостойких, монолитных, трещиностойких слоев дорожной одежды, а также снижениемсебестоимостистроительстваза счетсокращениясроков,применения местных грунтов, снижения толщины и количества конструктивных слоёв одежды.

Примечание – W,% - влажность водонасыщенных образцов при испытании; грунт– суглинок легкий; указанное содержание добавки приведено от вяжущего.

Таблица 3

17

Сравнительная характеристика

Библиографический список

1.Ольховиков В.М. Отечественные и зарубежные комплексные методы укрепления грунтов// Обзорная информация. Информавтодор. – М., 2004. – №6. – с. 1-26.

2.БезрукВ.М. Основныепринципы укреплениягрунтов.–М.:Транспорт, 1965.–346с.

3.Гончарова Л.В. Основы искусственного улучшения грунтов. – М.: МГУ, 1973. –375 с.

4.Дежина Н.С., Трусов Т.А., Старцев И.Б. и др. Проведение исследований по применению укрепленных грунтов в дорожном строительстве севера и Сибири, в том числе в районах вечной мерзлоты, с составлением предложений. Научно-технический отчет Омского филиала СоюздорНИИ, Омск, 1978.

5.Методическиерекомендациипоприменениюполимерцементгрунтовыхсмесей для опытного строительствадорожныходежд. № ОС-1099-р., ОАО «ОмскийСоюзДорНИИ»- 2003.

УДК 625.731.3

ВОПРОСЫ УСТОЙЧИВОСТИ ПРИ УКРЕПЛЕНИИ ОТКОСОВ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Е.В. Верейкин, Б.С. Насымбаев, студенты Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, г. Омск

18

устойчивости:локальные обрушения,размывы подошвы откосов, вмятия и ударные разрушения, динамические и фильтрационные сплывы [2].

Необходимость и целесообразность укрепления откосовдорожных насыпей и выемокустанавливают только на основе оценки местной устойчивости. Оценка можетбыть выражена качественно, когда при определенных условиях достаточно иметьданные о составе и состоянии грунтов, чтобы судить о характере поведения поверхностных слоев откоса в тех или иных условиях, иколичественно на основе разработанных расчетных методов. Качественной оценкой устанавливают:вероятность и характер возникновения деформаций вповерхностных слоях высоких откосов, необходимость назначения специальных мероприятий и укрепление поверхности откосов [2].

Для проведения качественной оценки местной устойчивости необходимы данныефизико-механических свойств грунтов и пород, слагающих поверхностные слои откосов:естественная влажностьдля откосов выемок; оптимальная влажность для откосов насыпей; пределы пластичности; влажность на границе усадки;объемная усадка; зерновой состав (количество песчаных, пылеватых и глинистых частиц); коэффициенты пористости выветрелой и невыветрелой горных пород; временные сопротивления на одноосное сжатие в водонасыщенном и воздушно-сухом состоянии;объемная масса выветрелой и невыветрелой горныхпород. Вслучае трещиноватых пород определяется количество и протяженность ее трещин.

Количественная оценка местной устойчивости нужна для уточнения принятой конструкции подтопляемых, а также высоких (выше 12 м)откосов насыпей и сухих выемок, выемокглубиной не менее 3 м при наличии водоносных уровней. Расчетную схему и метод расчета назначают в зависимости отожидаемыхдеформаций вповерхностных слоях откосов.

Восновуколичественнойоценкиместнойустойчивостиоткосовсучетом возможностиразвитиявпределахактивной зоныдеформацийлокального скольженияилипластическоготеченияположеныследующиекритерии:1) недопущениеполногонарушенияустойчивостиповерхностныхслоев(в пределахактивнойзоны)откосасобразованиемнекоторойповерхности скольжения;2)ограничениепластическихдеформацийвповерхностныхслоях активнойзоны[2].

Обеспечитьустойчивостьистабильностьгрунтавпределахактивнойзоны поверхностныхслоевоткосовможноследующимиспособами:регулированием величиныактивнойзоныприпомощизащитныхилиизолирующихконструкций; применениемспециальныхнесущихконструкцийкомпенсирующихуменьшение прочностигрунтавпределахактивнойзоны;изменениемконфигурацииоткосной части;комбинацииэтихспособов.Принципрегулированиявеличиныактивной зонызависитотстепениреакцииглинистыхгрунтовнапогодно-климатические факторывсоответствиисклассификациейглинистыхгрунтов[1].

20