Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Реконструкция автомобильных дорог. Учебное пособие
.pdf
Глава 2. Реконструкция земляного полотна
2.4. Перестройка пучинистых участков
Пучинами называют деформации дорожных одежд и земляного полотна, проявляющиеся зимой во взбугривании, растрескивании
и потере ровности покрытия, а в период оттаивания при проезде автомобилей – в проломах дорожной одежды, вызванных снижением
прочности переувлажненных грунтов.
Пучины на дорогах возникают при одновременном сочетании
трех факторов: наличия пучинистых грунтов; интенсивного влагонакопления до относительной влажности более 0,75 от влажности
на границе текучести грунта в период морозного влагонакопления;
медленного и глубокого промерзания грунтов под дорожной одеждой на глубину более 0,5 м. При отсутствии любого из этих факторов
пучины не возникают.
Мероприятия, направленные на устранение возможности образования пучин, можно разделить на три группы:
изменение или регулирование пучинистых свойств грунта
путем замены пучинистого грунта непучинистым;
введение добавок, термообработка или укрепление грунта
вяжущими;
регулирование водного режима земляного полотна путем
обеспечения поверхностного водоотвода и исключения увлажнения
грунтовыми водами;
регулирование теплового режима земляного полотна устройством морозозащитных и теплоизолирующих слоев.
Одной из основных причин возникновения пучин является наличие пучинистых грунтов в теле земляного полотна под дорожной
одеждой.
Все грунты по степени пучинистости разделяются на пять групп:
I – непучинистые грунты, относительное морозное пучение
которых K
l %. К ним относится песок гравелистый крупный
пуч
и средней крупности с содержанием частиц мельче 0,05 мм до 2 %;
II – слабопучинистые, при К
1–4 %. К ним относятся песок
пуч
гравелистый крупный, средней крупности и мелкий с содержанием
частиц мельче 0,05 до 15 %, супесь легкая крупная;
III – пучинистые, при К
4–7 %. К ним относятся супесь
пуч
легкая, суглинок (легкий и тяжелый), глины;
Ю. Г. Лазарев, Г. И. Собко. Реконструкция автомобильных дорог
IV – сильнопучинистые, при К
7–10 %. К ним относятся
пуч
песок и супесь пылеватые, суглинок тяжелый пылеватый;
V – чрезмернопучинистые, при К
> 10 %. К ним относятся
пуч
супесь тяжелая пылеватая и суглинок легкий пылеватый.
Чтобы избежать образования пучин, рабочий слой земляного
полотна в насыпях и выемках на глубине 1,2 м от поверхности цементобетонных и на глубине 1 м от поверхности асфальтобетонных
покрытий во II дорожно-климатической зоне и на глубине 1 и 0,8 м
соответственно в III дорожно-климатической зоне должен состоять
из непучинистых или слабопучинистых грунтов (группа I или II). На
тех участках дорог, где эти требования не выдержаны и установлено
образование пучин, необходимо принять меры по замене пучинистого грунта непучинистым или по улучшению свойств грунта.
Наиболее кардинальными и в то же время дорогостоящими способами ликвидации пучин являются замена пучинистого грунта
и материала дренирующего слоя, применение мероприятий по усилению земляного полотна на глубину 0,5–0,6 м под проезжей частью
дороги. Они связаны с переустройством дорожной конструкции. Эти
мероприятия возможны в случаях, когда другие способы не дают
необходимого эффекта. Для замены используются пески требуемого
гранулометрического состава с коэффициентом фильтрации не менее 2 м/сут. Эффективность работы дренирующего слоя на таких
участках увеличивают за счет применения прослоек из нетканых
материалов толщиной не менее 4 мм и коэффициентом фильтрации
50 м/сут и более.
Замену пучинистого грунта земляного полотна в насыпях начинают со снятия растительного слоя с обочин и откосов. Затем разрушают и послойно снимают дорожную одежду и транспортируют материалы в штабели или на место переработки. После этого разрыхляют верхний слой насыпи рыхлителями на базе бульдозеров или
экскаваторов, бульдозерами или скреперами снимают грунт и перемещают его в отвал или погрузчиками грузят в транспортные средства и перемещают к месту укладки автотранспортом. Дренирующий грунт доставляется самосвалами из карьера и послойно отсыпается с уплотнением до рабочей отметки.
Иногда вместо замены пучинистого грунта активной зоны земляного полотна применяют различные способы улучшения его
32 33
Глава 2. Реконструкция земляного полотна
свойств. Одним из таких способов является закрепление пучинистого грунта введением цементного, цементоизвесткового раствора или
химического реагента. Для этого с поверхности дороги пробуривают сетку скважин на всю глубину рабочего слоя из пучинистого грунта, в которую под давлением закачивают раствор.
Другой основной причиной образования пучин является интенсивное морозное влагонакопление в грунте. Этому могут способствовать наличие грунтов с высоким капиллярным поднятием воды, поверхностных или близкорасположенных грунтовых вод, инфильтрация воды через откосы, обочины, покрытие, и особенно морозное
влагонакопление в зимний период.
Для устранения этих причин наиболее действенной мерой является соблюдение требований к возвышению поверхности покрытия над расчетным уровнем грунтовых вод, верховодий или длительно стоящих поверхностных вод, а также над поверхностью земли на
участках с необеспеченным поверхностным стоком. Наиболее простым способом устранения причин образования пучин на участках,
где указанные требования не соблюдены, является увеличение высоты насыпей до величин, соответствующих этим требованиям.
При новом дорожном строительстве предотвращение пучинообразования достигается именно этим способом – возвышением земляного полотна и устройством его верхнего слоя из не подверженных пучению медленно промерзающих песчаных грунтов. При реконструкции дороги возможность использования этого способа
ограничена тем, что подъемка земляного полотна на коротком по
протяжению пучинистом участке дороги неизбежно вызывает необходимость перестройки сопрягающихся участков дороги на большом
протяжении для обеспечения плавности проектной линии.
В некоторых случаях подъем полотна дороги невозможен, так
как отметки ее поверхности нельзя изменить (подходы к переездам
через железную дорогу, пересечение дорог в одном уровне, в населенных пунктах и др.). Поэтому при реконструкции дорог часто приходится применять более сложные способы борьбы с пучинами (устройство теплоизоляционных слоев или дренажей), при которых
можно сохранить поверхность дороги на прежнем уровне.
Перечень возможных методов перестройки пучинистых участков без поднятия насыпи достаточно велик.
Ю. Г. Лазарев, Г. И. Собко. Реконструкция автомобильных дорог
1. Устранение источников увлажнения земляного полотна,
обеспечивается:
организацией поверхностного отвода воды с придорожной
полосы. Этот элемент борьбы с пучинами обязателен во всех случаях. Прочистка водоотводных канав и планировка придорожной полосы, с устранением возможности застоев воды у земляного полотна, снижением ее проникания в осенний период;
понижением уровня грунтовых вод путем устройства дренажей. Этот метод в связи со сложностью его осуществления, высокой стоимостью и недостаточной надежностью работы при реконструкции дорог мало распространен. Он может быть использован не
во всех случаях из-за трудности вывода воды из дренажных труб
в пониженные места. Кроме того, дренажи требуют весьма тщательного эксплуатационного надзора, при отсутствии или при недостаточности которого быстро засоряются и перестают действовать;
устройством перехватывающего дренажа, если пучение вызывается грунтовыми водами, поступающими со стороны косогора.
Эти дренажи работают более надежно, чем понижающие, но также
нуждаются во внимательном содержании. Засорение их может приводить к оползанию откосов.
2. Замена пучинистых грунтов, подверженных пучинообразованию, устойчивыми (устройство верхней части земляного полотна из песка, укладываемого слоем не менее 50–60 см). Из нижней
части слоя должен быть обеспечен отвод накапливающейся воды.
Необходимую толщину слоя определяют исходя из ограничения суммарной величины вспучивания. Этот метод наиболее надежен.
3. Прерывание капиллярного, пленочного или парообразного
поднятия воды из увлажненных глубинных слоев грунта осуществляется:
устройством в земляном полотне водонепроницаемых прослоек, преграждающих путь влаге в расположенные выше слои земляного полотна. Применяются грунты, обработанные органическим
вяжущим (слой в уплотненном состоянии 3–5 см), рулонные гидроизоляционные материалы, укладываемые в два-три слоя. В настоящее время наиболее доступным из гидроизоляционных материалов
является полиэтиленовая пленка, сочетающая высокую водо- и паронепроницаемость с морозоустойчивостью, прочностью и непод-
34 35
Глава 2. Реконструкция земляного полотна
верженностью гниению. В последние годы были проведены успешные опыты использования для изоляционных паро- и капилляропрерывающих прослоек рулонных водонепроницаемых нетканых синтетических материалов. Они также делают морозное вспучивание
дорожных одежд более равномерным. Водонепроницаемые прослойки рекомендуется укладывать ниже глубины промерзания, располагая выше их в случае необходимости теплоизоляционные слои. Грунты над изолирующей прослойкой необходимо предохранять от увлажнения дождевой и поверхностной водой, укрепляя обочины
и обеспечивая надежную работу системы водоотвода;
созданием в земляном полотне прослоек из гравия, крупнозернистого песка, керамзита и других пористых материалов, прерывающих капиллярное поднятие влаги. Засорение прерывающей прослойки грунтом снижает или даже полностью прекращает эффективность ее действия. Поэтому необходимо предусматривать защиту ее
от засорения по принципу обратного фильтра.
4. Предохранение земляного полотна от промерзания – уст-
ройство под дорожной одеждой теплоизолирующих прослоек, задерживающих промерзание. Раньше для их устройства использовали
котельный шлак, торф или керамзит. Все эти материалы должны быть
надежно защищены от проникания в них воды, так как насыщение
влагой резко снижает эффективность их теплоизолирующего действия.
Развитие технологии полимеров открывает возможность использования для теплоизолирующих прослоек эффективных водонепроницаемых материалов типа пенопластов, которые сочетают высокие
теплоизоляционные свойства с водонепроницаемостью. В настоящее
время прослойки делают из отдельных плит, заливая швы водонепроницаемыми составами. Однако имеется опыт устройства изолирующего слоя путем розлива по спланированному уплотненному дну
корыта вспенивающегося в результате введения особых добавок полиуретана. После одного прохода распределяющей машины оставался
слой пенопласта толщиной 10 см. Препятствием широкому применению полимерных материалов пока еще является их высокая стоимость и некоторые неизученные эксплуатационные особенности
участков дороги, на которых использованы такие материалы, главным образом большая подверженность образованию гололеда. Каж-
Ю. Г. Лазарев, Г. И. Собко. Реконструкция автомобильных дорог
дый из перечисленных методов наиболее целесообразен в определенных условиях применения.
2.5. Реконструкция водопропускных труб
В процессе реконструкции автомобильной дороги в случае увеличения ширины земляного полотна, а также при повышении насыпи или уположении откосов возникает необходимость увеличения
длины водопропускных труб. При этом возможны два варианта:
полная перестройка водопропускной трубы, которую производят в тех случаях, когда диагностика и прогнозирование состояния трубы показывают, что существующая труба не сможет нормально работать до следующей реконструкции дороги;
удлинение водопропускной трубы без перестройки существующей части, если состояние трубы позволит ей нормально функционировать до новой реконструкции дороги при соответствующем содержании и ремонте.
Работы по перестройке или удлинению труб желательно производить в сухое время года или в зимний период, чтобы избежать влияния потока воды, протекающего через трубу, на производство работ. Работы должны быть организованы таким образом, чтобы не
препятствовать дорожному движению или снизить возможные помехи до минимальной степени. Для этого целесообразно устройство
временного объезда. При невозможности его сооружения необходимо организовать работы с одновременным регулированием движения по другой половине дороги. Последний вариант более сложен
и менее желателен с позиций производства работ и организации движения, но он достаточно часто встречается при перестройке труб.
Полная перестройка трубы включает в себя следующие основные операции, многие из которых аналогичны новому строительству
водопропускной трубы. До начала работ производят установку необходимых дорожных знаков (ограничения скорости, сужения проезжей части), указателей объезда, ограждений в соответствии с действующими требованиями. Затем выполняют удаление (разборку)
существующей дорожной одежды в пределах будущего котлована
и вывоз материала с применением кирковщиков, бульдозеров, одноковшовых (фронтальных) погрузчиков и автомобилей-самосвалов.
36 37
Глава 2. Реконструкция земляного полотна
Возможно использование материала старой дорожной одежды на
объездной дороге. После разборки дорожной одежды отрывают котлован для освобождения старой трубы от грунта до уровня подошвы
фундамента (основания) с применением экскаватора с обратной лопатой. Для безопасности и удобства работ при разборке старой
и монтаже новой трубы котлован по подошве должен быть шире основания старой трубы с одной стороны на 3 м (для прохождения машин), а с другой стороны на 1 м (для движения рабочих).
Откос котлована должен обеспечивать безопасность работ (обычно не круче 1:1). Если через трубу в процессе ее перестройки возможно прохождение воды, котлован уширяют и в нем устраивают временное обводное русло, ширина и глубина которого рассчитываются.
При соответствующем технико-экономическом обосновании
возможно устройство котлована с креплением откосов, что позволяет увеличивать их крутизну, уменьшая объем земляных работ. После
этого разбирают трубу с применением пневматических или электрических отбойных молотков (соответственно с передвижными компрессорами или электростанциями), автокранов, бульдозеров, автомобилей для транспортировки к месту складирования блоков разобранной трубы. Если лекальные блоки и основание трубы (обычно
гравийно-песчаный или щебеночный слой) не имеют недопустимых
дефектов, они могут быть сохранены. При наличии разрушений (трещины, значительные обломы) лекальные блоки или часть из них удаляют. Материал основания сдвигают за пределы котлована бульдозером. Возможно использование материала основания для укрепления
временного отводного русла.
Затем осуществляют планировку и уплотнение дна котлована
(при удалении лекальных блоков и основания) с помощью бульдозера и виброкатков или (рациональнее) виброплит. Уровень поверхности дна должен соответствовать требованиям проекта перестройки
трубы. При необходимости при планировке производят досыпку
котл ована грунтом того же вид а, что и местный грунт. Устройство па ндуса для въезда автомобилей с уклоном до 100 ‰ показано на рис. 10.
Пандус сооружают с верховой части трубы. На спланированном
и уплотненном дне котлована устраивают основание из песчано-гравийной или щебеночной смеси, если такое основание предусмотрено проектом. Эту смесь вывозят автомобилями-самосвалами, пла-
Ю. Г. Лазарев, Г. И. Собко. Реконструкция автомобильных дорог
нируют бульдозером (возможно вручную) и уплотняют самоходными
или ручными виброкатками. При благоприятных грунтово-климатиче ских условиях (песчаные грунты, глубина промерзания менее 0,5 м)
основание из песчано-гравийной смеси можно не устраивать (это
должно быть предусмотрено проектом).
8
6
5
Рис. 10. Монтаж лекальных блоков одноочковой водопропускной трубы:
1 – котлован, отрытый в существующем уширенном земляном полотне;
2 – въезд в котлован в виде пандуса; 3 – уложенные лекальные блоки;
4 – автомобильный кран; 5 – склад лекальных блоков; 6 – котлован для
оголовка; 7 – цементный раствор; 8 – откос насыпи
4
3
1 7
2
Затем производят распределение цементного раствора, подвозимого автомобилями-самосвалами или изготовляемого на месте,
и установку (монтаж) портальных стенок, блоков, открылков и лекальных блоков. Цементный раствор обычно распределяют вручную
слоем 10–15 см, а портальные стенки, блоки открылков и лекальные
блоки монтируют автокраном или краном на гусеничном ходу. Так
как укладываемые на лекальные блоки звенья труб повторяют профиль, по которому уложены лекальные блоки, отметки лекальных
блоков должны быть проверены нивелиром. Уровень лекальных блоков регулируют толщиной слоя цементного раствора.
38 39
Глава 2. Реконструкция земляного полотна
Монтаж звеньев трубы производится с применением автокрана
или крана на гусеничном ходу. Затем выполняется омоноличивание
швов между блоками портальных стенок и открылков, заделка и гидроизоляция швов звеньев.
Швы портальных стенок и открылков конопатят и заполняют
цементным раствором, который уплотняют металлической шуровкой. Гидроизоляция швов звеньев осуществляется двумя слоями битуминизированной ткани и тремя слоями асбестобитумной мастики.
При строительстве двух- и трехочковых труб пазухи между этими трубами заполняют цементобетоном, доставляемым автомобилями-самосвалами, автобетоносмесителями или изготовляемым на месте. Цементобетон к пазухам подают в бадьях с помощью автомобильного или гусеничного крана либо более просто – через бункер,
снабженный металлическим рукавом. Уплотнение цементобетона
в пазухах осуществляют различными глубинными вибраторами (вибробулава, виброштык и др.).
Гидроизоляция трубы может осуществляться с устройством
оклеечной или обмазочной гидроизоляции. В первом случае трубу
покрывают с помощью ручного распределителя битумной мастикой,
доставляемой автогудронатором. Затем наклеивают рулонный материал (обычно рубероид), снова обмазывают битумной мастикой
и наклеивают рулонный материал. Обмазочную гидроизоляцию устраивают путем обмазки внешней поверхности трубы битумным лаком с последующим нанесением двух слоев битумной мастики.
Засыпку котлована с послойным уплотнением производят бульдозером, начиная с боковых пазух, где грунт уплотняют механическими трамбовками. Так же уплотняют грунт и над трубой до общей
толщины отсыпки 0,5 м в уплотненном состоянии. Толщина каждого
уплотняемого слоя в пазухах и над трубой при использовании механических трамбовок должна быть 0,10–0,12 м. Выше толщины 0,5 м
до верха котлована уплотнение производят самоходными виброкатками. Толщина уплотняемого слоя при этом 0,15 м. Грунт должен
иметь оптимальную влажность. Необходимый коэффициент уплотнения грунта К
1, что позволяет избежать просадок грунта и до-
у
рожной одежды над трубой. Засыпку удлиненной части трубы производят одновременно с уширением земляного полотна. После этого
производят расчистку подводящего и отводящего русел с укрепле-
Ю. Г. Лазарев, Г. И. Собко. Реконструкция автомобильных дорог
нием бетонной плиткой и укреплением откосов у оголовков, а также
строительство водоотбойного колодца, если он предусмотрен проектом реконструкции трубы.
Полная перестройка прямоугольной трубы включает в себя операции, аналогичные рассмотренным ранее, за исключением монтажа лекальных блоков, вместо которых обычно делают монолитный
бетонный фундамент.
Большие прямоугольные железобетонные трубы часто бетонируют на месте. При этом на подготовленное основание устанавливают опалубку, монтируют и сваривают арматурный каркас, производят бетонирование с применением крана и бадьи. Уплотнение производят наружными вибраторами через опалубку, а также при
возможности используют глубинные вибраторы.
Удлинение водопропускной трубы для уменьшения объема работ целесообразно производить со стороны выходного оголовка.
Поэтому в данном месте предусматривают одностороннее уширение земляного полотна и дорожной одежды. В процессе удлинения
трубы выполняют следующие основные операции. В случае постоянного протекания воды через трубу устраивают с нижней стороны
временное отводящее русло с применением экскаватора с обратной
лопатой и удаляют укрепление лотка и откосов. Удаление грунта откоса, примыкающего к оголовку, выполняют с применением экскаватора с обратной лопатой. Разборка оголовка трубы, включая открылки и портальную стенку, производится с использованием пневматических или электрических отбойных молотков и автомобильного
крана или крана на гусеничном ходу, располагающихся обычно на
насыпи.
Отрывка котлована для основания и фундамента удлиненной
трубы выполняется с применением экскаватора с обратной лопатой.
Если в котлован поступает вода, необходимо обеспечить ее откачку
и спуск по уклону. При этом возможно устройство временного сливного лотка. Планировка и уплотнение дна котлована производятся
аналогично изложенному для полной перестройки трубы. То же относится и к устройству основания из песчано-гравийной или щебеночной смеси, распределению цементного раствора, монтажу портальных стенок, блоков открылков, лекальных блоков удлиняемой
части трубы.
40 41
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]