Способы уширения насыпей и выемок

При реконструкции автомобильных дорог на многих участках устраивают новое земляное полотно, процесс возведения которого ничем не отличается от строительства дороги. Такие работы выполняют на участках спрямления трассы, значительного увеличения радиусов кривых в плане, на участках обходов населенных пунктов, обходов оползней, осыпей.

Гораздо чаще в процессе реконструкции выполняют работы по уширению земляного полотна, для строительства дополнительных полос проезжей части, переходно-скоростных полос, площадок для стоянки автомобилей или просто для доведения ширины земляного полотна до норм категории, установленной для данной дороги.

Опыт показывает, что добиться устойчивой многолетней совместной работы старого и нового (уширенного) земляного полотна очень трудно. Во многих случаях наблюдаются деформации нового земляного полотна в местах соединения со старым. Поэтому везде, где это возможно, следует избегать уширения земляного полотна.

При реконструкции автомобильных дорог обычно стремятся полностью использовать «здоровое» земляное полотно. Под «здоровым» земполотном понимают отсутствие в нем висячих горизонтов воды (верховодка) вследствие неблагоприятного взаиморасположения фильтрующих и малопроницаемых грунтов, склонных к морозному пучению.

Ушиение земляного полотна может быть односторонним или двухсторонним (рис. 2, 3).

Двухстороннее, или симметричное, уширение – это уширение, при котором ось существующей дороги остается без изменения и совмещается с осью уширения дороги. При этом уширение происходит путем досыпки насыпи или срезки откосов выемки с двух сторон. Такое уширение может быть целесообразным при высоте насыпей и глубине выемок до 2-3м.

Преимущество этого варианта состоит в том, что дорожная одежда после ее уширения располагается на прочном, хорошо сформировавшемся земляном полотне, что обеспечивается возможность создания прочной и долговечной дорожной одежды.

Недостатки такого варианта уширения состоят в том, что дорожная одежда после ее уширения располагается на прочном, хорошо сформировавшемся земляном полотне, что обеспечивает возможность создания прочной и долговечной дорожной одежды.

Недостатки такого варианта уширения состоят в том, что необходимо с двух сторон снимать и устанавливать инженерное оборудование и обустройство, переносить и перекладывать воздушные, наземные и подземные коммуникации, удлинять трубы и уширять мосты, переустраивать систему водоотвода и дренажа. Насыпи высотой до 2 м чаще всех уширяют по двухсторонней схеме.

Одностороннее, или несимметричное – это уширение, при котором ось реконструируемой дороги смещена в сторону от оси старой дороги, а уширение происходит путем досыпки насыпи или срезки откоса выемки с одной стороны.

Преимущество этого варианта состоит в том, что все работы по уширению земляного полотна сосредоточены с одной стороны, благодаря чему создаются лучшие условия для работы дорожных машин и сами работы по возведению земляного полотна могут быть выполнены более качественно. Сокращаются объемы работ по снятию и установке инженерного оборудования, обустройства, переносу и переустройству коммуникаций, системы водоотвода, дренажа.

Главный недостаток одностороннего уширения состоит в том, что часть ширины новой дорожной одежды располагается на старом земляном полотне, а часть на свежеуложенном грунте, которому трудно придать такую же степень уплотнения и устойчивость, как у старого земляного полотна (рис. 5).

В результате создания неравнопрочная дорожная конструкция (земляное полотно плюс дорожная одежда) и возникают продольные трещины в дорожной одежде по стыку старого и нового земляного полотна. Опыт реконструкции Московской кольцевой автомобильной дороги показывает, что даже при устройстве различных прокладок и усилений по зоне стыка полностью избежать образования продольных трещин не удается.

Кроме того, при одностороннем уширении проезжей части увеличивается потребность в материалах для устройства покрытия из-за необходимости укладки дополнительного слоя покрытия, чтобы переместить ось проезжей части и обеспечить равный поперечный уклон покрытия на обеих полосах движения (рис. 5, 6).

При уширении земляного полотна, чтобы избежать 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.

Существуют определенные различия в технологии работ по уширению насыпей и выемок. (рис.7).

Уширение насыпей высотой до 2м, как правило, начинается с засыпки боковых канав или кювет-резервов, из которых была возведена насыпь. Засыпка производится послойно местным грунтом с тщательным уплотнением, до коэффициента уплотнения К_у=1.

В нижней части при небольшой ширине канав грунт уплотняют вибротрамбующими машинами типа БТМ-1 массой 5т, производительностью 50-60 м³/ч с частотой не менее 1200-1500 уд/мин или малогабаритными виброуплотнителями типа ВУ-800 и ВУ-1500 массой 45 и 82кг, 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 0.8м 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 уплотняемого грунта до коэффициента уплотнения 0.95-1.00 достигается толщиной 0.35м. 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 (рис. 6).

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 надежности 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%_о (рис. 3, 4).

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 2м с учетом уположения их откосов до 1:3 – 1:4 ширина досыпаемой полки составляет около 3 м, что позволяет разравнивать грунт бульдозером и уплотнять по челночному способу любыми самоходными катками. Толщину уплотняемого слоя принимают из расчета коэффициента уплотнения не менее плотности грунта реконструируемой насыпи, но не ниже К_у = 0,97.

При двухстороннем уширении ширина полосы уширения может составлять до 1м. в этом случае при высоте насыпи более 2 м по технологическим условиям величину уширения приходится увеличивать на 1.0-1.5м, чтобы обеспечить возможность работы бульдозера, автогрейдера и уплотняющих машин на уступах и присыпаемых слоях (рис. 3).

Лишний грунт после отсыпки насыпи срезают и используют либо для уположения откосов, либо перемещают на соседний участок уширения. Это еще один из недостатков двухстороннего уширения. Исключительно 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, а именно:

- укладывать новые грунты в насыпь слоями по возможности соблюдать 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 нижнем слои толщину слоя следует принимать не меньше высоты капиллярного поднятия для этих грунтов;

- степень уплотнения отсыпаемых слоев должна быть не меньше, чем существующего земляного полотна;

- крутизну откосов принимать согласно требованиям повышения безопасности движения и категориям автомобильной дороги;

- если откосы отсыпают из песка, то их необходимо укреплять одновременно с производством земляных работ, чтобы предупредить размывы;

- не рекомендуется применять крупнообломочные горные породы, алевролиты, глинистые сланцы, мергели, оглоенные подзолистые, а также иловатые почвогрунты.

Соблюдение этих требований необходимо для обеспечения прочности и устойчивости земляного полотна после реконструкции. Особенно важно соблюдать требования по однородности грунтов. При насыпях высотой до 2м, симметрично уширяемых, можно применять любые грунты, поскольку крутизна откосов составляет положе 1:3. При высоте свыше 2м, а на дорогах I категории – 3м, пригодны только песчаные грунты. На сухих участках (I тип увлажнения) возможно использование и супесчаных, но не пылеватых грунтов с одновременным укреплением откосов.

Местности относящиеся к 2-му и особенно к 3-ему типу увлажнения, в нижнюю часть полосы уширения рекомендуется укладывать песчаный грунт с коэффициентом фильтрации 1м/сут и более и высотой капиллярного поднятия до 35 см, в этом случае ограничивается поступление воды в рабочей слой, отсыпка которого может быть выполнена из связанных грунтов.

На участках с необеспеченным поверхностным стоком, а также на участках 3-го типа увлажнения, на полосе уширения, нижнюю часть насыпи необходимо отсыпать из грунтов с коэффициентом фильтрации 3 м/сут и более, высотой капиллярного поднятия до 25 см.

В настоящее время в связи с трудностями отвода земель не устраивают боковые резервы вдоль дорог. В основном 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 требования к расположению грунтов в слоях насыпи. При уширении насыпей из групнообломочных грунтов необходимо применять заполнитель из глинистых грунтов, причем верхнюю часть толщиной не менее рабочего слоя необходимо возводить из обломков крупностью до 250 мм. Обломки большого размера используют для возведения нижней части насыпей, но их размер не должен превышать 2/3 толщины уплотняемого слоя. В крупнообломочных грунтах необходимо чтобы содержание глинистого заполнителя составляло менее 30% с влажностью оптимального значения. В этом случае предупреждается появления просадок. В крупнообломочных грунтах или отходах промышленности влажность раздробленной мелкозернистой 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 25т.

- на втором – катки вибрационные массой не менее 10-12т. с количеством проходов по одному следу 10-12.

Ограниченность в возможности использования земель под грунтовые карьеры, для уширения земляного полотна могут быть использованы различные отходы промышленности и прежде всего металлургические шлаки и золошлаковые отходы тепловых электростанций. Применение промышленных отходов требует особого внимания:

- к однородности состава;

- технологии производства работ;

- уплотнению;

- контролю качества.

Особое внимание необходимо уделять уплотнению грунта в уширяемой части насыпи. При уплотнении уширяемой части необходимо стремится к тому, чтобы коэффициент уплотнения был 0.95-1.0.

Уширение выемок производится реже, чем насыпи, и по несколько иной технологии.

Выемки глубиной до 2 м уширяют, бульдозерами или экскаватором.

Технология проведения уширения выемок:

- снятия растительного слоя;

- выполняют работы по засыпке боковых кюветов с послойным уплотнением грунта;

- 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;

- выполняют планировку откосов бульдозером или планировщиком;

- нарезают водоотводные лотки автогрейдером или канавокопателем;

- укрепляют откосы.

В мокрых выемках глубже 6м уширение производят экскаватором с обратной лопатой или экскаватором-драглайн, располагая их у верхней бровки выемки.

В настоящее время вместо боковых канав в выемках глубиной свыше 1-2м устраивают укрепительные лотки треугольного или округлого сечения (рис. 8).

Преимущество лотков по сравнению с глубокими кюветами или водоотводными канавами в выемках заключаются:

- повышение безопасности движения;

- менее размываются откосы;

- не застаивается поверхностная вода (не зарастают болотной растительностью).

Кюветы и водоотводные канавы большой глубины не способствуют осушению земляного полотна. При глубоких кюветах, заполненных снегом, скорость оттаивания грунта на обочинах обычно в 5-6 раз меньше, чем под дорожной одеждой, глубокие кюветы и водоотводные канавы не в состоянии осушить в период оттаивания земляное полотно. В районах с равнинным характером местности глубокие кюветы и водоотводные канавы на большом протяжении заполнены водой, зарастают влаголюбивыми кустарниками и вследствие этого ухудшают водно-тепловой режим земляного полотна во время его оттаивания.

Перестраивая земляное полотно, особое внимание следует уделять системе водоотвода:

- восстановление или устройство новых боковых канав (в том числе и отводящих воду в сторону от полотна, в пониженные места или к водопропускным сооружениям);

- устройство дренажей для перехвата, сбора, отвода и понижения уровня грунтовых вод;

- устройство водоотводных лотков и водобойных колодцев.

Пример реконструкция МКАД.

Московская кольцевая дорога построена в 1957-1962гг. общим протяжением 108,7 км.

Среднее расстояние от центра города – 17.35 км.

Параметры дороги:

- ширина земляного полотна – 24м;

- ширина полосы движения – 3.5м;

- количество полос движения – 4м;

- ширина разделительной полосы – 4м;

- ширина обочин – 3м (каждая);

- габариты мостов и путепроводов – 21м;

- ширина тротуаров на путепроводах – 1.5м;

- высотный габарит под путепроводами – 4.5м;

Покрытие – цементобетон толщиной 24 см с арматурной сеткой в верхней части на песчаном подстилающем слое толщиной 35-50 см. Песчаный слой – сплошной по всей ширине земляного полотна. По краю проезжей части со стороны обочин установлена рифленая плитка шириной 0.5м, толщиной 6 см на цементобетонном основании толщиной 18 см. Разделительная полоса ограничена бортовым камнем высотой 16 см. Обочины укреплены щебнем толщиной 10 см, на подходах к мостам и путепроводам – заасфальтированы.

После реконструкции ширина земляного полотна МКАД составляет 50 м, существующее земляное полотно уширяется почти на 90% протяженности симетрично до 25 м от оси с каждой стороны (рис 9). При уширении насыпи земляного полотна высотой более 1.5 м производится нарезка уступов. Сооружение земляного полотна осуществляется только из песчаных грунтов выемок и песка из карьеров. Продольный профиль МКАД при реконструкции не меняется, за исключением профиля дороги в местах подхода к новым большим мостам на 19,68 и 76 км МКАД.

Перед началом работ по уширению земляного полотна растительный грунт на откосах слоем 15 см и под насыпью уширения слоем 20 см снимают с целью использования его в дальнейшем для укрепления откосов и рекультивации прилегающей к МКАД территории. Для обеспечения устойчивости земляного полотна производится укрепление откосов растительным грунтом толщиной 0.15 м с засевом семян многолетних трав, железобетонными решетками с засыпкой щебнем, а также геоматами с засыпкой щебнем и грунтом, с засевом трав.

Дата добавления: 2015-06-30