Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Реконструкция автомобильных дорог. Учебное пособие
.pdf
Глава 2. Реконструкция земляного полотна
На косогорных участках уширение земляного полотна целесообразно производить в сторону косогора с его дополнительной срезкой везде, где это позволяют условия. Такое расположение земляного полотна позволяет существенно повысить его устойчивость. Однако необходимо обращать особое внимание на устойчивость
косогора против сползания, на возможность возникновения осыпей.
При любом способе уширения земляного полотна должно быть
достигнуто хорошее сопряжение присыпаемого грунта со слежавшимся грунтом насыпи, обеспечивающее совместную работу старой
и новой частей полотна. Отсутствие связи между ними может приводить к оползанию новой части земляного полотна под влиянием проникающей воды и динамического воздействия проезжающих автомобилей. Процессы естественного уплотнения присыпанного грунта могут вызывать потерю ровности покрытий. Особым случаем
является уширение земляного полотна при реконструкции дороги
с двумя полосами движения в автомобильную магистраль, когда дорогу II или III т. к. переводят в дорогу I т. к.
Существующая дорога становится одной из проезжих частей
для одностороннего движения, а на месте обочины и боковой канавы устраивается разделительная полоса, которой чаще всего придают вогнутые очертания. Воду с нее сбрасывают в пониженные места
продольного профиля. Необходимость придания проезжей части односкатного поперечного уклона требует значительной досыпки грунта
на место устройства разделительной полосы. Земляное полотно для
дополнительной проезжей части можно возводить из любых грунтов, пригодных для строительства, независимо от грунтов существующей насыпи.
При уширении земляного полотна во избежание переувлажнения грунта перед началом основных работ после снятия растительного слоя необходимо обеспечить поверхностный водоотвод на период реконструкции дороги. Для этого производят планировку поверхности и нарезку временных канав автогрейдером с отводом воды
в пониженные места.
2.2. Уширение насыпей
Уширение насыпей высотой до 2 м, как правило, начинается
с засыпки боковых канав или кювет-резервов, из которых была воз-
Ю. Г. Лазарев, Г. И. Собко. Реконструкция автомобильных дорог
ведена насыпь. Засыпка производится послойно местным грунтом
с тщательным уплотнением до коэффициента уплотнения К
= l.
у
В нижней части при небольшой ширине канав грунт уплотняют
вибротрамбующими машинами типа БТМ-1 массой 5 т, производительностью 50–60 м
3
/ч с частотой не менее 1200–1500 уд./мин или
малогабаритными виброуплотнителями типа ВУ-800 и ВУ-1500 массой 45 и 82 кг, частотой вибрации 100 и 70 Гц, размером плит 450×350 мм
и 620×450 мм, глубиной уплотнения 20–25 см и рабочей скоростью
20 м/мин.
Несколько реже используют вибромолот шириной захвата
0,8 м с рабочим органом, навешенным сзади бульдозера типа Д-535.
На его отвале монтируют планировочную плиту, предназначенную
для разравнивания грунта. При скорости движения уплотняющей машины 380 м/ч слой грунта, уплотняемого до коэффициента уплотнения 0,95–1,00, достигает толщины 0,35 м. Увеличение скорости до
450–550 м/ч возможно, если снизить толщину уплотняемого слоя до
0,3 м. Вибромолотом можно уплотнять грунт и в широких траншеях.
После окончания засыпки боковых водоотводных канав и оформления акта на скрытые работы приступают к работам по собственно уширению земляного полотна. Важной задачей при этом является
обеспечение надежного сопряжения присыпаемого грунта с грунтом
существующего земляного полотна. Для этого при высоте насыпи до
2 м и крутизне косогоров до 1:5 достаточно разрыхлить грунт на откосах рыхлителем на глубину 0,2–0,25 м. На более высоких насыпях
и косогорах крутизной до 1:3 на откосах бульдозером или автогрейдером нарезают уступы высотой до 0,5 м с уклоном 50 ‰.
В насыпях из песчаных грунтов уклон уступов делают к оси
дороги, в глинистых – от оси дороги. Вначале нарезают нижний уступ, затем вышерасположенный, и грунт постепенно перемещают на
нижний уступ, распределяя его заданной толщиной слоя, и тщательно равномерно уплотняют.
Уплотнение является одной из важнейших операций при уширении земляного полотна, особенно на уступах. При симметричном
уширении насыпей высотой до 2 м с учетом уположения их откосов
до 1:3–1:4 ширина досыпаемой полки около 3 м, что позволяет разравнивать грунт бульдозером и уплотнять по челночному способу
любыми самоходными катками. Толщину уплотняемого слоя прини-
22 23
Глава 2. Реконструкция земляного полотна
мают из расчета коэффициента уплотнения не менее плотности грунта
реконструируемой насыпи, но не ниже К
= 1,0.
у
При двухстороннем уширении ширина полосы уширения может составлять до одного метра. В этом случае при высоте насыпи
более 2 м по технологическим условиям величину уширения приходится увеличивать на 1,0–1,5 м, чтобы обеспечить возможность работы бульдозера, автогрейдера и уплотняющих машин на уступах
и присыпаемых слоях.
Лишний грунт после отсыпки насыпи срезают и либо используют для уположения откосов, либо перемещают на соседний участок уширения. Это еще один из недостатков двухстороннего уширения. Очень большое влияние на прочность земляного полотна и устойчивость откосов насыпей при уширении имеет выбор грунтов для
уширения и их расположение в теле земляного полотна.
Опыт реконструкции дорог позволил выработать ряд требований к земляному полотну в местах уширения:
укладывать новые грунты в насыпь слоями, по возможности
соблюдая их взаиморасположение и придавая им поперечный уклон
в сторону откосов, чтобы предупредить застой воды на поверхности
отсыпанных слоев (так называемой верховодки);
фильтрующие грунты укладывать в верхнюю часть земляного полотна и в откосы, которые больше подвергаются воздействию
погодных условий. При укладке фильтрующих грунтов в нижние слои
толщину слоя следует принимать не меньше высоты капиллярного
поднятия для этих грунтов;
степень уплотнения отсыпаемых слоев должна быть не меньше существующего земляного полотна;
крутизну откосов принимать согласно требованиям повышения безопасности движения и категориям автомобильной дороги;
если откосы отсыпают из песков, их необходимо укреплять
одновременно с производством земляных работ, чтобы предупредить
размывы;
не рекомендуется применять крупнообломочные горные породы, алевролиты, глинистые сланцы, мергели, оглеенные подзолистые, а также иловатые почвогрунты.
Соблюдение этих требований необходимо для обеспечения проч-
ности и устойчивости земляного полотна после реконструкции.
Ю. Г. Лазарев, Г. И. Собко. Реконструкция автомобильных дорог
Присыпаемая часть уширенного земляного полотна должна работать совместно с существующим как единая конструкция, что возможно лишь при благоприятном водно-тепловом режиме. Оптимальным решением является применение при уширении тех же грунтов,
которые использовались при ее возведении. Если это невозможно,
необходимо уширять насыпи только песчаными непылеватыми грунтами. Хотя песчаные грунты из-за большой дальности перевозки
обходятся в несколько раз дороже местных связных грунтов, первоначальные затраты всегда оправдываются в дальнейшем увеличением срока службы дорожных одежд и снижением расходов на эксплуатацию дороги. Поэтому стоимость реконструкции земляного полотна
обычно на 30–50 % выше сооружения нового из-за необходимости применения высококачественных грунтов и усложнения технологии работ.
Особенно важно соблюдать требования по однородности грунтов. При насыпях высотой до 2 м, симметрично уширяемых, можно
применять любые грунты, поскольку крутизна заложения откосов
положе 1:3. При высоте свыше 2 м, а на дорогах I категории 3 м пригодны только песчаные грунты. На сухих участках (1-й тип увлажнения) возможно использование и супесчаных, но не пылеватых грунтов с одновременным укреплением откосов.
При глинистых грунтах, особенно пучинистых, верхнюю часть
насыпей на высоту, равную половине глубины промерзания, но не
менее чем на 0,6–0,7 м от низа дорожной одежды, отсыпают из песчаных грунтов либо грунт обрабатывают малыми дозами минеральных вяжущих материалов (до 3 % по массе) на толщину 0,15 м.
Если местность относится ко 2-му, и особенно 3-му типу увлажнения, то в нижнюю часть полосы уширения рекомендуется укладывать песчаный грунт с коэффициентом фильтрации 1 м/сут
и более и высотой капиллярного поднятия до 35 см. Тогда ограничивается поступление воды в рабочий слой, который может быть отсыпан и из связных грунтов.
На участках с необеспеченным поверхностным стоком, а также
на участках 3-го типа увлажнения, на полосе уширения нижнюю часть
насыпи обязательно нужно отсыпать из грунтов с коэффициентом
фильтрации 3 м/сут и более, высотой капиллярного поднятия до 25 см.
В связи с большими трудностями отвода земель в настоящее
время не удается устраивать боковые резервы вдоль дорог. В боль-
24 25
Глава 2. Реконструкция земляного полотна
шинстве случаев грунт для уширения берут из грунтовых карьеров,
которые могут быть пригодны к применению не во всех слоях земляного полотна или требуют специальных мер для предохранения их
от увлажнения. Поэтому особенно строго следует выполнять изложенные выше требования к расположению грунтов в слоях насыпи.
При уширении насыпей из крупнообломочных грунтов необходимо
применять заполнитель из глинистых грунтов, причем верхнюю часть
толщиной не менее рабочего слоя рекомендуется возводить из обломков крупностью до 250 мм. Большего размера обломки используют для возведения нижней части насыпей, но их размер не должен
превышать 2/3 толщины уплотняемого слоя. В крупнообломочных
грунтах желательно, чтобы содержание глинистого заполнителя составляло около 30 % с влажностью, равной оптимальному значению.
При соблюдении этих требований предупреждаются просадки.
В крупнообломочных грунтах либо отходах промышленности влажность раздробленной мелкозернистой их части должна соответствовать тугопластичной консистенции (коэффициент консистенции должен составлять около 0,3 %).
Крупнообломочные грунты с пределом прочности на сжатие не менее 0,5 МПа уплотняют в два этапа: на первом этапе применяют кулачковые катки массой свыше 25 т, а на втором – катки вибрационные
массой не менее 10–12 т с количеством проходов по одному следу 10–12.
Из-за ограниченной возможности отвода земель под грунтовые
карьеры в некоторых случаях для уширения земляного полотна могут быть использованы различные отходы промышленности и прежде всего металлургические шлаки и золошлаковые отходы тепловых
электростанций. Их применение требует особого внимания к однородности состава, технологии производства работ, уплотнению
и контролю качества.
Уширение насыпей на величину, меньшую ширины, необходимой для прохода землеройной или уплотняющей машины, всегда
связано со значительным осложнением производства работ. В этом
случае качественного земляного полотна уширения не удается достигнуть, поэтому полосу уширения увеличивают по сравнению
с проектной для возможности нормальной работы землеройной техники. После окончания работ грунт можно срезать и использовать на
соседних участках, если это оправдывается экономически.
Ю. Г. Лазарев, Г. И. Собко. Реконструкция автомобильных дорог
Если высота насыпи менее 2 м, для повышения сцепления грунтов досыпаемого земляного полотна с существующим ограничиваются, как и при косогорах крутизной от 1:10 до 1:5, лишь разрыхлением грунта на откосах или нарезкой на них борозд глубиной
0,2–0,25 м. При более высоких насыпях и при косогорах крутизной
до 1:3 на откосах нарезают уступы высотой до 0,5 м, придавая им
уклон 50 ‰. При насыпях из песчаных грунтов уступам придают
уклон в сторону оси дороги.
При глинистых грунтах уступы нарезают с уклоном, обращенным к полевой части дороги. Вначале нарезают нижний уступ, затем
расположенный выше, рыхлый грунт перемещают на готовый нижний уступ, распределяя его равномерным слоем и завершая уплотнение до отсыпки следующего слоя.
Земляное полотно уширяют только по окончании послойной
засыпки водоотводных устройств с равномерным уплотнением до
коэффициента уплотнения К
> 1, фиксируемого актом на скрытые
у
работы. Если высота насыпи менее 2 м, предварительно бульдозером с навесным рыхлителем разрыхляют грунт на откосах до глубины 0,2–0,25 м. Поскольку на старых дорогах заложение откосов обычно составляет 1:1,5, грунт, подвозимый скреперами, землевозными
тележками или автомобилями-самосвалами, разгружают у подошвы
откосов и разравнивают бульдозером, придавая слоям поперечный
уклон в полевую сторону не менее 50 ‰ (при связных грунтах)
и 20–30 ‰ (при песчаных грунтах). Для уширения насыпей следует
принимать грунты, имеющие коэффициент фильтрации больший, чем
грунт земляного полотна.
При симметричном уширении насыпей высотой до 2 м и одновременном уположивании их откосов до 1:3–1:4 ширина досыпаемой полки-полосы бывает не менее 3 м, что позволяет разравнивать
грунт бульдозером и уплотнять челночным движением. Толщину
уплотняемого слоя принимают из расчета, чтобы достигаемая относительная плотность грунта была не менее плотности грунта реконструируемой насыпи.
При уширении насыпей с засыпкой боковых канав должна быть
достигнута степень уплотнения грунта не меньшая, чем у существующего земляного полотна. Нужно стремиться к достижению коэффициента уплотнения грунта досыпаемой насыпи К
26 27
= 1,03–1,05.
у
Глава 2. Реконструкция земляного полотна
Только при этом условии предупреждается образование просадок
в местах уширения насыпей или засыпки водоотводных устройств.
Чем выше степень плотности грунтов, тем более однородно земляное полотно. С повышением плотности грунтов снижается коэффициент вариации. Затраты же энергии на уплотнение, связанные с повышением коэффициента К
до указанного выше значения, увеличи-
у
ваются в 1,6–1,8 раза, что в денежном выражении составляет менее
10 % стоимости уширяемого полотна. Дополнительные расходы, вызванные повышением степени уплотнения, окупаются снижением стоимости содержания автомобильных дорог в первые же два года (максимум три года).
Если при выполнении работ по уширению не удается реализовать изложенные выше положения по подбору грунта, технологии,
конструктивным решениям и т. д., возможно снижение надежности
конструкции в части ее устойчивости и прочности. В этих условиях
целесообразно использовать дополнительные мероприятия, в частности уположение откосов, устройство дренажа, устройство прослоек
из геосинтетических материалов. Эти решения необходимо применять и при выполнении работ по уширению в сложных условиях (уширение насыпей на слабых основаниях, в стесненных условиях с устройством откосов повышенной крутизны и т. д.).
Для повышения прочности и устойчивости присыпной части
насыпи при уширении целесообразно использовать прослойки из
геосинтетических материалов. Возможность применения таких материалов определяется их свойствами и соответствием задачам, возникающим при выполнении этих работ.
Решения с применением геосинтетики при уширении земляного полотна наиболее эффективны в сложных условиях производства
работ на слабых основаниях (болота, переувлажненные минеральные грунты), в стесненных условиях, когда традиционные решения
не приносят требуемого эффекта с точки зрения прочности конструкции (рис. 8).
Устройство прослоек из геосинтетических материалов выполняют по подготовленному (выровненному и уплотненному) грунтовому основанию. Рулоны геосинтетических материалов и анкеры
(скобы) для их крепления к грунту транспортируют к месту производства работ и равномерно разгружают вдоль насыпи по длине зах-
Ю. Г. Лазарев, Г. И. Собко. Реконструкция автомобильных дорог
ватки. Количество рулонов определяется суммарной длиной полотен прослойки с учетом взаимного перекрытия их краевых участков.
а)
3
2
20 ‰
b
ф
∆B
/2
п.ч.
1
6
9
∆B
5
≥1,0 м
b
п
4 ‰
4
7
8
0,3 м
0,4–0,8 м
б)
2
20 ‰
b
ф
∆B
5
b
п
40 ‰
4
7
3
≥1,0 м
6
≥1,0 м
0,4–0,8 м
1
Рис. 8. Конструктивные решения по уширению земляного полотна с приме-
нением геосинтетических материалов:
а, б – соответственно уширение насыпи на слабом основании и в стесненных
условиях;
В – величина уширения земляного полотна; В
рения проезжей части; b
– ширина обочины существующей дороги; bп – ши-
ф
– величина уши-
п.ч
рина проектируемой обочины; 1, 2 – существующая насыпь и дорожная одеж-
да; 3 – уширение дорожной одежды; 4 – уширение насыпи; 5 – положение
откоса существующей насыпи; 6 – уступ; 7 – прослойки геосинтетических
материалов; 8 – полуобойма; 9 – слабое основание
2.3. Уширение выемок
Уширение выемок на практике производится значительно реже,
чем насыпей, и по несколько иной технологии. Уширение выемок
может потребоваться при повышении категории существующей до-
28 29
Глава 2. Реконструкция земляного полотна
роги для доведения ее параметров до нормативов новой категории
дороги. Кроме того, уширение выемки может потребоваться по условиям обеспечения снегозаносимости. Эта задача может быть решена путем уположения откосов выемки.
Крутизну откоса выемки по условиям снегозаносимости определяют исходя из объема снега, который должен быть размещен на
откосе. Если снегоемкость откоса выемки больше, чем объем приносимого и выпадающего снега, выемка незаносима. В противном случае выемка будет заноситься снегом. В этом случае для размещения
снега можно устроить аккумуляционные полки, которые представляют собой уширение выемки по дну с соответствующим перемещением откосов на всю высоту выемки. Величина уширения рассчитывается исходя из объема снегоприноса, но должна быть не менее 4 м.
Аккумуляционные полки могут быть односторонними и двухсторонними в зависимости от объема снегоприноса с каждой стороны.
Выемки глубиной до 2 м уширяют, как правило, бульдозером.
После снятия растительного слоя, также как и при уширении насыпи, выполняют работы по засыпке боковых кюветов с послойным
уплотнением грунта. Затем разрабатывают откосы выемки на заданную ширину с перемещением грунта в насыпь или в отвал или с погрузкой его в самосвалы и транспортировкой на место отсыпки. После
этого бульдозером или планировщиком выполняют планировку откосов, нарезают водоотводные лотки автогрейдером или канавокопателем, а потом при необходимости укрепляют откосы.
В выемках глубже 6 м после предварительной засыпки и уплотнения грунта в боковых канавах экскаваторы с обратной лопатой располагают у верхней их бровки. Вначале грунт снимают с верхней
части откосов и грузят в автомобили-самосвалы. Затем разрабатывают откосы в нижней части, устанавливая экскаваторы на обочинах
уширяемого земляного полотна.
В последнее время вместо боковых канав в выемках глубиной
свыше 1–2 м рекомендуется устраивать укрепленные лотки треугольного или округлого сечения, предназначенные только для отвода поверхностной воды (рис. 9).
Преимущества лотков по сравнению с глубокими кюветами или
водоотводными канавами в выемках заключаются прежде всего
в повышении безопасности движения. Меньше размываются их от-
Ю. Г. Лазарев, Г. И. Собко. Реконструкция автомобильных дорог
0,7–0,8
косы. В лотках практически не застаивается поверхностная вода
и потому они зарастают не болотной растительностью, а травой и их
не нужно укреплять. Лотки легче прочищать механизированным способом.
а)
2,8
б)
Рис. 9. Возможные схемы симметричного уширения выемок с отводом по-
а – кювет трапецеидального сечения; б – лоток треугольного сечения;
1 – тщательно уплотненный насыпной грунт; 2 – срезанный грунт
2
2
верхностной воды:
1,35
0,3
1
1
Перестраивая земляное полотно, особое внимание следует уделять системе водоотвода: восстановлению или устройству новых
боковых канав, в том числе и отводящих воду в сторону от полотна,
в пониженные места или к водопропускным сооружениям, дренажей для перехвата, сбора, отвода и понижения уровня грунтовых вод,
водоотводных лотков и водобойных колодцев и т. д.
30 31
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]