Технология дорожного строительства

ний водоотвода в резервах, у труб, нагорных канав и других местах; срезка, подчистка и отделка откосов и обочин. Технологическая схема устройства присыпных обочин изображена на рис. 2.16.

Рис. 2.16. Технологическая схема досыпки обочин и отделки земляного полотна: 1 – бульдозер; 2 – автогрейдер; 3 – планировщик откосов на тракторе;

4 – каток на пневматических шинах; 5 – скрепер

Планировку откосов и выемок выполняют автогрейдерами и тракторами с откосниками, экскаваторами-планировщиками, экска- ваторами-драглайн с обычным ковшом или специальным двухотвальным планировщиком. Пологие откосы насыпей с заложением 1:3 и более планируют автогрейдером при непосредственном движении по ним.

Для укрепления откосов насыпей и выемок применяются следующие методы:

1)биологическая защита откосов и конусов;

2)сооружение сборных решетчатых конструкций;

3)сооружение бетонных, железобетонных и асфальтобетонных конструкций;

4)сооружение монолитных конструкций.

Биологическая защита основана на закреплении поверхности откоса при помощи корневой системы трав, которая образует прочную дернину толщиной до 20 см, обладающую повышенным сопротивлением размывающему действию воды. Сеять травы на поверхности откоса можно с помощью специальных сеялок, перемещаю-

92

щихся по откосу, а также гидро- и пневмопосевом. Кроме того, на поверхности откоса можно укладывать полосы дерна, создавая тем самым сплошную и клеточную одерновку.

Решетчатая сборная конструкция представляет собой пло-

скую систему, состоящую из отдельных элементов (балочек), объединенных специальными узловыми соединениями при стыковке. Металлические и железобетонные анкеры, забиваемые в узлах решетки, прикрепляют всю конструкцию к поверхности слоя откоса. Ячейки заполняются различными материалами: грунтом с последующим посевом трав, гравийно-песчаными смесями, щебнем размером 40…70 мм, каменной наброской размером камня 50…100 мм, грунтом, обработанным минеральными и органическими вяжущими.

Укрепление откосов сборными плитными конструкциями при-

меняется при повышенных требованиях к планировке откосов, устройству обратного фильтра и материалу конструкций. Бетонные плиты предназначены для защиты конусов путепроводов и периодически подтопляемых откосов насыпей от вредного воздействия воды при скоростях течения до 3 м/с, высоте волн до 0,7 м и слабом ледоходе. Плиты укладывают на щебеночной или гравийной подушке, толщину

исостав которой устанавливают с учетом гидрометеорологических условий. В нижней части конструкции из сборных бетонных плит устраивают бетонный упор или каменную упорную призму.

Железобетонные плиты применяются при укреплении конусов путепроводов и откосов регуляционных сооружений (дамб, траверс, пойменных насыпей) со слабым гидрологическим режимом подтопления. Железобетонные плиты, омоноличенные по контуру, предназначены для защиты откосов постоянно или периодически подтопляемых насыпей и береговых откосов, подверженных действию ветровых волн высотой до 3 м. При этих же условиях могут применяться монолитные железобетонные плиты.

Асфальтобетонные плиты рекомендуются для защиты откосов подтопляемых насыпей и берегов от воздействия текущей воды

иволнобоя при незначительной (менее 0,4 м) мощности льда и отсутствии в водном потоке крупнообломочного материала, способствующего истиранию битумной пленки.

Монолитные конструкции из грунтов, обработанных вяжущими; грунтов, укрепленных пневмонабрызгом материала; монолитные решетчатые; из синтетических нетканых материалов применя-

93

ются для укрепления откосов земляного полотна автомобильных дорог, находящихся в сложных инженерно-геологических условиях. Их область применения связана с необходимостью немедленной защиты откосов, чтобы не допустить развития эрозионных процессов, сплавин и оплавин в процессе строительства или в первые годы эксплуатации земляного полотна.

3.СТРОИТЕЛЬСТВО ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

СПОКРЫТИЯМИ НИЗШИХ, ПЕРЕХОДНЫХ И УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫХ ОБЛЕГЧЕННЫХ ТИПОВ

Дорожные покрытия низшего типа устраиваются преимуще-

ственно из одного слоя материалов или их смесей (грунтовые, гравийные, улучшенные, укрепленные различными местными материалами) на дорогах местного значения. СНиП 2.05.02-85 рекомендует применение низших типов дорожных покрытий на дорогах V категории, а при стадийном строительстве – и на дорогах IV категории при первой очереди строительства. Эти покрытия могут также применяться для укрепления верхней части земляного полотна на дорогах любых категорий.

Дорожные покрытия переходного типа применяются на авто-

мобильных дорогах IV и V технических категорий, при стадийном строительстве и служат в дальнейшем основанием для усовершенствованных покрытий. Они устраиваются из щебеночных, гравийных и шлаковых материалов, булыжного и колотого камня для мощения.

3.1.Строительство дорожных одежд из гравия

идругих местных материалов

Грунтовые основания и покрытия могут устраиваться из грунта естественного оптимального состава; грунта, улучшенного добавками карьерного песка или глины до оптимального состава; грунта, укрепленного крупнозернистыми минеральными материалами.

Оптимальная смесь – это смесь грунтов, отличающаяся наибольшей плотностью и определенным содержанием песчаных зерен, пылеватых и глинистых частиц.

Строительство дорожной одежды начинают с подготовки земляного полотна, которая в зависимости от принятого поперечного

94

профиля дорожной одежды заключается в профилировании поверхности земляного полотна и его доуплотнении.

До начала устройства каждого слоя основания и покрытия следует произвести разбивочные работы по закреплению положения бровок, отметок и поперечных уклонов, а также определить характеристики гравийного материала.

Если карьерный материал не отвечает требованиям гравийных оптимальных смесей, необходимо произвести улучшение его состава путем введения зерновых добавок.

Гравийные покрытия толщиной более 18 см рекомендуется устраивать в два слоя, причем нижний слой толщиной около 60% общей толщины дорожной одежды следует укладывать из более крупного материала, а верхний – из более мелкого, так как крупные частицы легко выбиваются движением, в результате чего получаются выбоины и разрушения покрытия.

При строительстве гравийных покрытий выполняются следующие операции (рис. 3.1):

1)выравнивание грунтового основания автогрейдером с приданием ему необходимого уклона;

2)устройство песчаного слоя или другого основания, если оно предусмотрено для уменьшения толщины гравийного слоя;

3)вывозку и распределение гравийного материала.

При двускатном профиле гравийный материал распределяют на проезжей части в виде куч из расчета потребной толщины слоя в плотном теле и далее разравнивают автогрейдером. Материал нижнего слоя гравийной одежды нужно распределять после того, как все колеи и выбоины в основании тщательно выровнены однородным грунтом и хорошо уплотнены. Для определения толщины слоев в рыхлом теле необходимо учитывать коэффициенты уплотнения материалов, ориентировочные значения которых составляют:

для гравийных материалов изверженных пород – 1,25; для известняковых пород – 1,30.

Слои проезжей части уплотняют катками самоходными с металлическими вальцами, вибрационными и на пневматических шинах. Последние позволяют укатывать слой большей толщины (до 25 см) с меньшим числом проходов.

95

Уплотнение нижнего слоя производят сначала легкими катками (5…8 т), а затем – более тяжелыми (8…10 т и более). Скорость движения катков в начале небольшая (до 2 км/ч), а при последующих уплотнениях – до 3…4 км/ч (катков на пневматических шинах – до 6 км/ч). Уплотнение начинают от краев проезжей части, постепенно переходя к середине. Каждый последующий проход катка должен перекрывать предыдущую полосу на 25…30 см. Лучше всего уплотняется гравий во влажном состоянии, поэтому в сухую погоду его следует перед уплотнением и в процессе уплотнения поливать водой из поливочных машин из расчета 6…12 л/м2 для II до- рожно-климатической зоны.

Ориентировочно количество проходов катка по каждому следу составляет:

1)вальцовыми гладкими катками массой 5…8 т: при однослойных покрытиях – 8…10;

двухслойных: в нижнем слое – 6…10, в верхнем – 4…7; то же массой 8…12 т:

при однослойных покрытиях – 10…12; двухслойных: в нижнем слое – 8…15, в верхнем – 5…8;

2)катками на пневматических шинах массой 10…25 т: при однослойных покрытиях – 4…6; двухслойных: в нижнем слое – 3…6, в верхнем – 2…4;

3)катками вибрационными массой 2,5…3 т – число проходов ориентировочноравночислупроходов катка на пневматических шинах.

Поперечный профиль проверяют шаблоном с уровнем, ровность покрытия – 3-метровой рейкой.

Для улучшения движения на дорогах с гравийным покрытием верхний слой обрабатывают обеспыливающими материалами: органическими (жидкими битумами, эмульсиями, каменноугольными маслами, сырой нефтью, отходами целлюлозно-бумажной промышленности и др.) и минеральными, обладающими гигроскопическими свойствами (хлористый кальций, хлористый натрий и др.).

3.2.Устройство дорожных одежд из укрепленных грунтов

Укреплением грунтов называется ряд последовательных технологических операций, обеспечивающих в результате воздействия на них добавок вяжущих и других веществ высокую прочность и длительную устойчивость как в сухом, так и в водонасыщенном состоянии [12].

97

Технология производства работ, требования к укрепленным грунтам и вяжущим материалам, методика подбора составов смесей изложены в Инструкции по применению грунтов, укрепленных вяжущими материалами, для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог и аэродромов (СН 25-74) [13] и Пособии к СНиП 3.06.03-85 «Устройство дорожных оснований из материалов, укрепленных неорганическими вяжущими».

3.2.1.Классификация методов укрепления

Внастоящее время разработано большое количество разнообразных и эффективных методов укрепления грунтов, повышающих устойчивость дорожного полотна и получивших широкое распространение. В основе приведенной классификации лежит принцип применения разных методов укрепления грунтов в зависимости от видов применяемых вяжущих материалов. Существуют следующие методы укрепления грунтов:

1. Минеральными вяжущими материалами – портландцемен-

тами; шлакопортландцементами; известью молотой негашеной и гашеной гидратной (пушонкой); известью молотой негашеной гидрофобной и цементами других видов. Перечисленные материалы применяют для укрепления крупнообломочных (песчано-гравийных, песчано-щебенистых) грунтов, песков разнозернистых, супесей, суглинков и глин. Укрепленные грунты характеризуются высокой прочностью, водоустойчивостью, морозоустойчивостью.

2. Органическими вяжущими материалами – битумными эмуль-

сиями, разжиженными вязкими битумами, жидкими битумами, дегтями медленно- и среднегустеющими. Эти вяжущие применяют для укрепления крупнообломочных грунтов (песчано-гравелистых, пес- чано-щебенистых) оптимального гранулометрического состава; разнозернистых и пылеватых песков, супесей, суглинков легких или улучшенных гранулометрическими добавками. Грунты, укрепленные этими материалами, обладают упроговязкопластичными свойствами; достаточной водо- и морозоустойчивостью.

3. Комплексными добавками: помимо основного вяжущего в грунт вводится добавка, снижающая его отрицательные и усиливающая положительные качества, способствующие образованию наиболее прочных и нерастворимых в воде соединений. Метод по-

98

зволяет расширить диапазон грунтов, пригодных для эффективного укрепления, обеспечить оптимальные условия для активного протекания процессов твердения и структурообразования, улучшить адгезию между грунтом и вяжущими, обеспечить производство работ в неблагоприятные периоды года, повысить деформативность и уменьшить истираемость укрепленных грунтов [14].

В качестве рекомендуемых комплексных рецептур применяют:

1)портландцемент с добавкой извести и дополнительным внесением или без внесения NaOH;

2)портландцемент с добавкой CaSО4, СаС12, Na2SO4, Nа2SiO3;

3)портландцемент с добавкой извести и (CaCl2 + NaCl);

4)портландцемент с добавкой полиакриламида, кремнийорганических соединений, жидких битумов и битумных эмульсий, золыуноса;

5)известь гашеная плюс добавки NaOH, Na2CO3, Na2SO4, Na2SiO3;

6)битумные эмульсии, разжиженные или жидкие битумы плюс добавки цемента, извести или поверхностно-активных веществ;

7)битумные эмульсии с добавкой карбамидной смолы. Комплексные добавки наиболее эффективны при укреплении су-

песей, суглинков и глин: повышают механическую прочность, водо-

иморозоустойчивость по сравнению с обычными цементогрунтами.

4.Синтетическими полимерами: в качестве вяжущего приме-

няют следующие высокомолекулярные (полимерные) смолы: моче- вино-фурфуролформальдегидные; мочевино-меламиноформальде- гидные; фурфуроланилиновые, акриловые и другие. К этой же группе вяжущих относят сульфолигниновые, лигнинпротеиновые вещества с добавкой хромовых соединений в качестве окислителей. Эти методы применяют для укрепления пылеватых песков, супесей, легких и тяжелых суглинков. Достигается высокая прочность в сочетании с упруго-хрупкими свойствами, повышенная водоустойчивость и морозоустойчивость при небольших добавках этих веществ (2…6% по весу грунта).

5.Фосфатами – технической фосфорной кислотой, двойным и обычным суперфосфатом. Применение метода наиболее эффективно на глинистых и суглинистых некарбонатных или слабокарбонатных грунтах: достигается удовлетворительная прочность и водоустойчивость.

99

При укреплении грунтов происходят разнообразные процессы, зависящие от свойств грунта, применяемых вяжущих веществ и других реагентов:

1)химические – образование нерастворимых в воде соединений и гелей, гидролиз и гидратация минеральных вяжущих веществ, полимеризация, поликонденсация, сополимеризация синтетических веществ;

2)физико-химические – ионный обмен, необратимая коагуляция, микроагрегирование;

3)физические и механические – размельчение, перемешивание и уплотнение грунта.

Все грунты по степени пригодности для укрепления вяжущими материалами подразделяются на 3 группы: пригодные, условно непригодные и непригодные. Практически все грунты могут быть укреплены тем или иным вяжущим материалом с соответствующей добавкой. Поэтому рассмотрим только две последние категории.

Условно непригодные грунты включают крупнообломочные несвязные каменные породы, не пригодные для укрепления лишь по причине малого содержания песчано-глинистых фракций, что вызывает перерасход вяжущих веществ и появление в большом количестве крупных обломков, которые могут вызвать поломку рабочих органов грунтосмесительных машин.

Непригодные грунты представлены жирными высокопластичными глинами, обладающими большой связностью в сухом состоянии,

ипоэтому не пригодными для обработки любыми вяжущими материалами и комплексными добавками других веществ, поскольку требуют колоссальных затрат механической энергии на обработку чрезмерногорасхода всех видов материалов, чтоэкономически невыгодно.

3.2.2.Основные технологические требования и средства механизации работ по укреплению грунтов

Применяемые технологии укрепления грунтов предусматривают следующие работы:

1)предварительное разрыхление и размельчение грунтовых агрегатов;

2)при необходимости введение зерновых добавок;

3)точное дозирование и равномерное распределение в массе обрабатываемого грунта воды, вяжущих веществ, добавок;

100