2.9. Строительство оснований

и покрытий из укрепленных грунтов

2.9.1. Содержание понятия «укрепленный грунт». Принципы конструирования дорожных одежд с использованием укрепленных грунтов

Укрепление грунтов — одно из самых перспективных направлений в расширении строительства дорожных одежд с использованием местных материалов и повышении тех­нико-эксплуатационных характеристик грунтов, используе­мых в основании.

Грунт, укрепленный органическими вяжущими, — искусственная смесь, получаемая смешением на дороге или в смесительных установках грунтов с органическими вяжущими (жидкими битумами и битумными эмульсиями) и активными добавками и без них или с органическими вяжущими совместно с минеральными. В качестве орга­нических вяжущих для приготовления укрепленных грун­тов применяются битумы нефтяные дорожные жидкие по ГОСТ 11955, эмульсии битумные дорожные по ГОСТ 18659.

Грунт, укрепленный неорганическими вяжущими, — искусственный материал, получаемый преимущественно смешением непосредственно на дороге (с использованием фрез) грунта с цементом или другим неорганическим вяжу­щим и водой и отвечающий в проектные и промежуточные сроки нормируемым показателям качества по прочности и морозостойкости. Для приготовления обработанных мате­риалов и укрепленных грунтов следует применять следую­щие вяжущие материалы:

I вид — портландцемент и шлакопортландцемент по ГОСТ 10178, а также цементы для строительных растворов по ГОСТ 25328 марок не ниже 400 — для покрытий и 300 — для оснований;

II вид — молотые высокоактивные и активные шла­ ки черной, цветной металлургии и фосфорные шлаки но ГОСТ 3344;

— золу-унос с содержанием сернистых и сернокислых соединений.

184

Принципы конструирования дорожных одежд с ис­пользованием грунтов и материалов, укрепленных орга­ническими вяжущими, многолетний производственный опыт эксплуатации таких дорожных одежд позволяют реко­мендовать основные схемы конструкций дорожных одежд (см. рис. 100).

2.9.2. Технология строительства оснований и покрытий из грунтов, укрепленных органическими вяжущими

Перед обработкой органическими вяжущими связные грунты должны быть размельчены до такой степени, чтобы котчество глинисто-пылеватых комков крупнее 5мм не превышало 25% общей массы грунта.

Обрабатывать грунт органическими вяжущими можно следующими способами: смешением на дороге с примене-

185

н ием автогрейдеров, дорожных фрез, смесителей, в карьерах или на заводах с использованием установки ДС-50 или сме­сителя Д-370. При устройстве покрытия в два слоя верхний слой целесообразно устраивать из грунта, обработанного органическими вяжущими в карьере или на заводе.

Смешение грунта с органическими вяжущими дорож­ными фрезами или автогрейдерами выполняют в следую­щей последовательности. На подготовленное земполотно (отсыпанное до проектных отметок, спланированное и уплотненное до требуемой плотности) завозят грунт, под­лежащий обработке (обычно скреперами), который раз­равнивают на ширину примерно на 1м меньшую ширины покрытия или основания. Грунт размельчают дисковы­ми боронами или культиваторами (три-четыре прохода по одному следу) или дорожной фрезой ДС-18 для легких грун­тов один-два прохода, для тяжелых — три-четыре по одному следу. Розлив вяжущего выполняют из автогудронаторов или цистерн, оборудованных распределителями. Розлив производят в несколько приемов. Первый розлив 4—6 л/м², последний — не более 1,5—2,5л/м². Общий расход битума: для крупнообломочных грунтов — 305%, супесей и легких суглинков — 5—8%, тяжелых суглинков — 8—11% и глини­стых — 11—13% от массы обрабатываемого грунта. Битум должен быть обезвожен и нагрет.

Чтобы битум не растекался, после каждого розлива вы­полняют предварительное перемешивание дисковой боро­ной (2—3 прохода по одному следу) или автогрейдером (8— 12 круговых проходов). Для окончательного перемешивания требуется 35—40 проходов автогрейдера по ширине полосы обработки. Автогрейдер собирает материал в вал, затем разравнивает его, повторяя это до окончательного переме­шивания смеси. При использовании дорожной фрезы ДС-18 полная норма вяжущего вводится в грунт через распреде-лительную систему фрезы за один проход. Одновременно с введением вяжущего происходит его перемешивание. Затем окончательно грунт с вяжущим перемешивается за два-три прохода фрезы по одному следу. Если в процессе работы надвигается дождь, то смесь собирают в вал, а после дождя

186

ее просушивают, разравнивают и перемешивают. На при­готовленную смесь составляется акт на скрытые работы. Смесь уплотняют катками на пневмошинах (10—15 прохо­дов по одному следу), а при их отсутствии — самоходными катками с гладкими вальцами сначала массой 5—6 т, а затем массой 10—12 т, если смесь сухая, то в процессе укатки ее поливают водой из расчета 0,6—0,8 л/м². Переувлажненную смесь уплотнять нельзя, так как при уплотнении образуются волны, а после просыхания, мелкие трещины. По уплот­ненному верхнему слою покрытия в течение 10—15 дней в условиях сухой погоды открывают автомобильное движение с регулированием его по ширине покрытия. Замеченные дефекты покрытия устраняют. После этого устраивают по­верхностную обработку.

Наиболее эффективно использование комплекта ма­шин ДС-100 и смесительной установки ДС-50. Машины обрабатывают слой грунта толщиной до 20 см в плотном теле. Грунтосмесительная машина за один проход измель­чает грунт, дозирует вяжущее, перемешивает его с грунтом и предварительно уплотняет пневматическими колесами. Уплотнение обработанного грунта и уход за покрытием при применении грунтосмесительных машин выполняют так же, как при использовании фрез.

При смешении грунта с вяжущим в карьерах или на ба-зах могут применяться смесительные установки типа ДС-50. Карьеры выбирают с супесчаными или легкосуглинистыми грунтами.

Приготовленную смесь транспортируют на трассу и укладывают слоем требуемой толщины. Уплотнение смеси, уход за ней и устройство поверхностной обработки выпол-няют гак же, как при обработке грунта на дороге.

Смесительные установки в карьерах могут быть ис-пользованы для предварительной заготовки грунта, обра­ботанного битумом или дегтем, который можно хранить в штабелях около 3 месяцев до укладки его на дорогу.

Для оценки построенного покрытия проверяют пра­вильность поперечного профиля, ровность покрытия и его толщины, проверяют также свойства образцов (вырубок), взятых из покрытия.

187

2.9.3. Технология строительства оснований и покрытий из грунтов, укрепленных неорганическими вяжущими

При обработке грунтов цементами необходимо быстро перемешать размельченный грунт с вяжущим и водой и до начала схватывания цемента спланировать и уплотнить це-ментогрунт, организовать за ним надлежащий уход.

Постройка дорожных одежд из цементогрунта при применении комплекта машин ДС-100 заключается в сле­дующем.

Земполотно возводят до проектных отметок, включая и цементогрунтовый слой. В пределах проезжей части на толщину обработки цементом грунт уплотняют несколь­ко меньше (К_у=0,85—0,9, в нижележащих слоях—0,95—0,98). В самоходной машине имеются следующие рабочие органы: два фрезерных ротора для разрыхления и размельчения грун­та и два ротора мешалки для перемешивания грунта с цемен­том и водой. Перед первым ротором расположен бункер для цемента, в нижней части которого находится дозатор, а также размещена труба с соплами для равномерного распределения воды (или битума). Машина за один проход разрыхляет и раз­мельчает грунт, перемешивает его с водой и цементом.

188

Шесть задних колес на пневмошинах предварительно уплотняют цементогрунт. Ширина обрабатываемой полосы 2,4 м.

Построенный цементогрунтовый слой планируют авто­грейдером и уплотняют самоходным или прицепным катком на пневмошинах. Масса катков — 15—30 т, число проходов по одному следу — 15—20. Уход за уложенным слоем заключа­ется в том, чтобы предохранить его от высыхания. Для этого немедленно после уплотнения разливают битумную эмуль­сию или лак этиноль из расчета 0,8—1,2 л/м², в результате образуется тонкая пленка, которая предохраняет испарение воды из цементогрунта. При отсутствии пленкообразующих веществ рассыпают песок слоем 4—5см, систематически увлажняя его, на что требуется большое количество воды. Уход продолжается не менее 8—15 дней.

Передвижная грунтосмесительная установка ДС-50 производительностью 100 т/ч имеет четыре дозатора — два для сыпучих материалов (цемента и грунта) и два для жидких (воды, битумных эмульсий, различных жидких добавок). В демонтируемом виде смесительная установка перевозит­ся на трейлерах. Дальность возки цементогрунта обычно 2—5 км. Удорожание работ, связанное с транспортированием смеси, компенсируется повышением ее качества. Прочность укрепленного грунта на 20—25% выше по сравнению с проч­ностью, достигаемой при смешении на дороге.

2.9.4. Грунты, улучшенные местными материалами

Для укрепления грунтов применяют щебень из из­вестняка, доломита, мергеля, песчаника, ракушечника, из отходов промышленности и гравий.

Технология строительства покрытий из грунтов, улуч­шенных скелетными добавками, может несколько отли­чаться в зависимости от типа поперечного профиля. При серповидном профиле операции выполняют в такой по­следовательности:

профилирование полотна на всю ширину с созданием уклона 10—20%о, как правило, выполняют автогрейдером или прицепным грейдером за три-четыре прохода;

рыхление грунта на необходимую глубину выполняют рыхлителем или бороной, несвязные грунты рыхления не требуют;

189

вывозка добавляемого материала и его разгрузка на обо­чине или по оси дороги;

распределение добавляемого материала по ширине по­крытия автогрейдером; перемешивание добавок с грунтом земляного полотна вначале за три-четыре прохода бороной, затем автогрейдером, последовательно собирающим грунты в валики и разравнивающим их;

выравнивание поверхности улучшенного покрытия автогрейдером;

уплотнение покрытия, 3—4 прохода катка по одному следу или посредством систематического регулирования движения в течение двух-трех недель после завершения строительства.

При корытном и полукорытном профилях вывозке скелетного материала предшествует устройство корыта. Вы­нутый грунт размещают на обочине.

В зависимости от глубины корыта и типа автогрейдера требуется 8—15 проходов.

Дальнейшие операции выполняют в такой же после­довательности, как и при устройстве серповидного про­филя.

Связные грунты можно улучшить посредством посте­пенной россыпи добавок. В этом случае необходимы сле­дующие операции:

профилирование полотна автогрейдером на всю ши­рину с приданием уклона 20—30%е за три-четыре прохода по одному следу;

уплотнение грунта катками и регулированием движе­ния транспортных средств;

вывозка скелетных добавок и разгрузка их по оси до­роги;

распределение добавок по всей ширине или по ширине проезжей части автомобильной дороги слое^З—8 см, грунт при этом должен быть предварительно увлажнен;

уплотнение катками или регулированием движения транспорта.

После окончания работ проверяют:

качество улучшающих материалов, соответствие их количества и зернового состава требованиям проекта и

190

технических условий (качество устанавливают детальным осмотром выполненных работ, данных приемки скрытых работ и лабораторных проверок);

соответствие продольного профиля проектному — кон­трольным нивелированием не менее чем на 10% протяжения принимаемого участка (поверхность должна быть ровной, без впадин, бугров и т. д.), поперечный профиль — шаблоном или рейкой с уровнем не менее чем в пяти поперечниках на каждом километре;

толщину грунтового улучшенного покрытия серповид­ного профиля — путем пробивки пяти лунок на попереч­нике.

На каждом километре промеры производят не менее чем в двух поперечниках с одновременным определением состава, монолитности коры и степени уплотнения, с взяти­ем одного контрольного образца на каждом километре для проверки в лаборатории зернового состава смеси; ширину покрытия и ровность его поверхности не менее чем на трех поперечниках на каждом километре (на участках менее 1 км через каждые 100 м) проверяют с применением трехметровой рейхи с клином или передвижной многоопорной рейки.

Вопросы для самоконтроля

1. Какие свойства грунтов улучшаются при их укреплении вяжущими?

1. Какие грунты не пригодны для укрепления вяжущими?

2. Перечислите марки органических вяжущих, применяе­ мых для укрепления грунтов.

3. Какие неорганические вяжущие применяются для укрепления грунтов?

4. Из каких технологических операций складывается процесс обработки грунтов органическими вяжущими при приготовлении смеси на дороге автогрейдером? дорожной фрезой?

5. Из каких технологических операций складывается про­ цесс укрепления грунта минеральными вяжущими при приго­ товлении смеси на дороге дорожной фрезой? при применении комплекта ДС-100, 150?

191

7. Т ехнология строительства покрытий из грунтов, улуч­ шенных скелетными добавками из местных строительных материалов?

8. Перечислите показатели, которые следует определить при осуществлении контроля за качеством работ по укрепле­ нию грунтов вяжущими.