24. Выбор грунтов для зп

Земляное полотно обычно сооружают из местных грунтов, обладающих различными физико-техническими характеристиками (плотностью, пористостью, влажностью и другими), от которых зависят стабильность и долговечность сооружений земляного полотна.

Грунты, используемые для земляного полотна, подразделяются на:

скальные – залегающие в виде монолитного или трещиноватого массива;

Применительно к условиям проектирования земляного полотна скальные грунты подразделяются на залегающие в естественных условиях в виде массивов (в выемках) и раздробленные, полученные посредством разрушения скальных массивов (для насыпей).

Скальные фунты характеризуются показателями прочности и выветриваемости во времени; в массивах, кроме того, — наличием трещин, их состоянием, ориентацией в пространстве, блочностью и др.

По степени устойчивости к выветриванию во времени под воздействием природных факторов скальные грунты подразделяются на слабовыветривающиеся, выветривающиеся и легковыветривающиеся.

рыхлые – крупнообломочные, песчаные и глинистые.

Для насыпей и оснований земляного полотна наиболее желательны крупнозернистые грунты (щебеночные, галечные, гравийные, крупно- и среднезернистые песчаные), которые обладают высокой несущей способностью, хорошо пропускают воду, не изменяют своих свойств при насыщении водой и ее замерзании. Однако грунты земной поверхности чаще представлены глиной и смесью ее с песком – супесью и суглинками. Соответственно и земляное полотно в большинстве случаев приходится сооружать именно из этих грунтов.

Учитывая сложные и изменяющиеся во времени условия работы грунтов в конструкции земляного полотна, глинистые грунты дополнительно к ГОСТ 25100 подразделяются по степени засоленности, просадочности, набухаемости и пучинистости (приложение Б), что следует учитывать при проектировании земляного полотна.

25. Зп в особых условиях

Сооружение земляного полотна на слабых основаниях

К слабым относятся основания, в которых в пределах активной зоны имеются слои слабых грунтов мощностью не менее 0,5 м. Мощность активной зоны принимается ориентировочно равной ширине насыпи понизу. В случае если слои слабых грунтов располагаются на глубинах, больших ширины насыпи понизу, а также при насыпях более 12 м высотой, мощность активной зоны устанавливается расчётом. К слабым относятся также связные грунты, имеющие прочность на сдвиг в условиях природного залегания менее 0,075 МПа (при испытании прибором вращательного среза) или модуль осадки которых более 50 мм/м при нагрузке 0,25 МПа (модуль деформации ниже 5,0 МПа). При отсутствии данных испытаний к слабым грунтам относят торф и заторфованные грунты, илы, сапропели, глинистые грунты с коэффициентом консистенции свыше 0,5, иольдиевые глины, грунты мокрых солончаков.

Частным, но весьма распространённым видом слабых оснований являются болота. Различают 3 типа болот:

1 тип - заполненные болотными грунтами, прочность которых в природном состоянии обеспечивает возможность возведения насыпи высотой до 3 м без возникновения процесса бокового выдавливания слабого грунта;

2 тип - содержащие в пределах болотной толщи хотя бы один слой, который может выдавливаться при некоторой интенсивности возведения земляного полотна насыпей до 3 м, но не выдавливается при меньшей интенсивности её возведения;

3 тип - содержащие в пределах болотной толщи хотя бы один слой, который при возведении насыпи высотой до 3 м выдавливается независимо от интенсивности её возведения.

Земляное полотно на болотах проектируют в зависимости от глубины болота, свойств торфа (плотность, влажность, степень разложения), а также с учетом категории дороги.

Для предохранения дорожных покрытий усовершенствованных типов от деформации при осадке торфа дороги на болотах глубиной до 2 м с плотным торфом устраивают в насыпи, опущенной на твердое минеральное дно болота.

Дороги более низких категорий при таких условиях проектируют в насыпи, частично погруженной в торф.

В зависимости от плотности торфа откосы земляного полотна ниже поверхности болота могут иметь различную крутизну, от 1:0 (отвесные) до 1:0,5 (обратные). Для отвода воды от земляного полотна вдоль насыпи на расстоянии от нее не менее 2 м устраивают боковые канавы.

Уплотнение торфа может быть значительно ускорено, если в слое торфа устроить вертикальные песчаные дрены, по которым по мере осадки насыпи вода поднимается и растекается по дренирующему песчаному слою, расположенному в основании насыпи.

При пересечении болот с жидким торфом, который отжимается в сторону при отсыпке грунта, насыпи опускают непосредственно на минеральное дно.

Для дорог с малоинтенсивным движением в этих случаях иногда практикуют устройство боковых песчаных призм, поддерживающих земляное полотно.

В целях снижения стоимости строительства дороги, пересекающие болота, иногда укладывают непосредственно на поверхности торфяного слоя; для распределения веса дорожной конструкции и транспорта на большую площадь дорожное полотно устраивают на бревенчатых жердевых настилах. Иногда для этой цели используют хворостяную выкладку из фашин.

Земляное полотно в районах засоленных грунтов

При производстве земляных работ на засоленных грунтах необходимо учитывать степень их засоления в соответствии со СНиП 2.05.02-85 (табл. 9.5) и выполнять эти работы по возможности в сроки, когда влажность наиболее близка к оптимальной. Рационально выполнять земляные работы на солончаках с высоким уровнем грунтовых вод: в песчаных грунтах - весной, в начале лета, в связных грунтах - в летний и осенний период (начало дождей).

Слабозасоленные и среднезасоленные грунты используются для устройства земляного полотна без особых ограничений. Участки с сильнозасоленными и весьма засоленными  грунтами  следует обходить, что во многих случаях возможно, так как такие грунты залегают на отдельных замкнутых площадях. При невозможности обхода устройство земляного полотна на участках с сильнозасоленными грунтами требует специальных мероприятий по обеспечению его устойчивости и предохранению верхней части полотна от дальнейшего проникания грунтовой воды и последующего засоления. Основным мероприятием является необходимое возвышение бровки земляного полотна над уровнем грунтовых вод. Могут устраиваться также капиллярные прерыватели толщиной 15—20 см из слоя гравия или других крупнозернистых материалов. При избыточнозасоленных грунтах полотно возводится из привозных песчаных и супесчаных грунтов или в крайнем случае из слабозасоленных грунтов.

На солончаках при высоком уровне грунтовых вод и затрудненном поверхностном стоке проектируют безрезервный профиль; насыпь возводят из привозного грунта или из верхнего слоя земли толщиной 20—30 см, выбираемой широкими полосами с каждой стороны полотна.

На солончаках и солонцах при необеспеченном отводе воды из резерва, между подошвой насыпи и резервом устраивают берму шириной 1,5—2,0 м. Более широкие бермы (3,0—4,0 м)устраивают в случае проложения коллектора осушительной сети вдоль дороги, причем грунт из коллектора используется для устройства насыпи.

При загипсованных грунтах, отличающихся хорошей несущей способностью, земляное полотно устраивают непосредственно на этих грунтах, в виде невысоких насыпей или даже в нулевых отметках.

При равнинном микрорельефе, наличии бессточных котловин, близком стоянии грунтовых вод и засоленности почв земляное полотно проектируют в насыпи с возвышением низа дорожной одежды над максимальным уровнем грунтовых вод до 2,0 м и прилегающими неглубокими резервами (до 0,5 м), служащими своеобразными испарительными бассейнами.

При неблагоприятном гидрологическом режиме местности и хорошо развитой мелиоративной системе проектируется коллекторный поперечный профиль дороги, способствующий понижению уровня грунтовых вод с отводом их в магистральный водосброс. Существенные трудности при сооружении земляного полотна и опор мостов создает наличие просадочных грунтов, что требует специальной организации работ с тщательным увлажнением и уплотнением укладываемой земли.

Сооружение земляного полотна в песчаных пустынях

В заросших песках условия строительства и эксплуатации дорог гораздо легче, так как здесь нет подвижных форм рельефа и заносы при правильном ведении строительных работ могут быть совсем исключены. В этих условиях земляное полотно следует возводить, по возможности не нарушая растительного покрова. Вместо закладки боковых резервов грунт для насыпей берут из выемок или грунтовых карьеров.

Лучшее время года для производства земляных работ - зима и весна, когда песок становится влажным и легко проходимым для машин. Производительность бульдозеров и скреперов в этот период становится выше. Помимо рационального выбора трассы и времени производства работ, в комплекс мероприятий, обеспечивающих независимость дороги или ее эффективную защиту от песка, входит правильный выбор конструкции земляного полотна и соблюдение особых правил при производстве земляных работ.

Поперечный профиль дороги должен обеспечивать постоянный перенос песка через дорогу, без накапливания, то есть иметь обтекаемую форму с откосами насыпей и выемок не круче 1:2. Откосы и обочины необходимо укреплять для предохранения земляного полотна от выдувания песка.

Придорожные полосы в местах, где образуются песчаные заносы, планируют бульдозером на ширину не менее 15 - 40 м с одной или двух сторон дороги. Большая ширина полосы (25 - 40 м) необходима в местах, где образуются крупные формы рельефа (барханы и цепи барханов); в местах, где образуются мелкие формы рельефа, ширину полосы сокращают до 15 - 20 м. Эти полосы спланированного песка при эксплуатации периодически очищают от наносов песка. За пределами спланированных полос устраивают отсечную полосу, закрепленную щитами, битумной пленкой или растительностью на ширину 25 - 150 м и более в зависимости от характера рельефа песков, степени их подвижности и условий произрастания растительности. В качестве защитного слоя на обочинах, откосах, на берме шириной 1 - 2 м от подошвы откоса, а также в основании дорожного покрытия поверх песчаной насыпи укладывают слой связного грунта (легкого суглинка или обработанного жидким битумом песка) толщиной 10 - 25 см. При уплотнении покрытия (обычно гравийного) материал благодаря прослойке связного грунта не смешивается с нижележащим песком, а на обочинах и откосах песок не выдувается.

При создании незаносимого профиля дороги в условиях подвижных песков на придорожной полосе в пределах 40 - 50 м от оси с каждой стороны выравнивают резервы и кавальеры, убирают остатки материалов, так как всякие неровности могут быть местами начального накопления песка.

Для планировки и надвижки песка в насыпь из боковых резервов применяют бульдозеры с боковыми щеками, а также экскаваторы-драглайны в комплексе с бульдозерами; также применяют скреперы. Во избежание выдувания песка из насыпи земляные работы в местах пересечения подвижных форм рельефа ведут небольшими участками, чтобы за смену, помимо возведения насыпи, осуществить также и укладку по песку защитного слоя в основании и на откосах насыпи, а также на законченных участках дороги установить механическую защиту из щитов. Для защиты дороги от песчаных заносов наиболее радикальной мерой является насаждение на придорожной полосе растительности, не требующей много влаги, а также обработка откосов и обочин битумными и другими вяжущими материалами (полимерными смолами).

В состав дорожно-строительного отряда по возведению земляного полотна на сыпучих песках, помимо бульдозеров, для расчистки и планировки основания и надвижки песка в насыпь с планируемых придорожных полос включают тяжелый прицепной грейдер для разравнивания песка в насыпи и на придорожной полосе, поливо-моечные машины, катки на пневматических шинах для уплотнения насыпи слоями по 30 см, скреперы или прицепные тракторные тележки для подвозки связного грунта для защитного слоя, а также автогрейдеры (двигающиеся по защитному слою) для планировки грунта.