Определение состояния земляного полотна

Целью определения состояния земляного полотна и водоотвода является определение количества, видов дефектов и причин их возникновения для последующего принятия решения по их устранению или локализации. Из-за особенностей деформирования элементов часто оценка производится по своим поэлементно не совпадающим специфическим показателям. Однако в целом она производится двумя последовательными операциями: визуальная оценка и инструментальное обследование. Последнее выполняется в случаях, когда данных визуальной оценки оказывается недостаточно для правильного понимания возникшей деформации (разрушения) и, соответственно, выбора технического решения (технологии) по ее ликвидации. Специфический комплекс обследований может быть и при выполнении нестандартных видов работ, например, уширении земляного полотна, в том числе и на участках залегания слабых грунтов.

Если на проезжей части имеются деформации, разрушения, характерные для ослабленного земляного полотна, пучинистые проявления, особенно если влажность грунта рабочего слоя в нерасчетный период года соответствует консистенции В > 0,5 (табл. 10.7 и 10.8 визуальной оценки типа и состояния грунтов), на проезжей части и обочине по устанавливаемой схеме производится бурение скважин с отбором проб грунта для определения его физических свойств и оценки уровня грунтовых вод.

Таблица 10.7

Грунт	Определение на ощупь при растирании	Сухой грунт	Состояние при скатывании во влажном состоянии	Состояние при сдавливании во влажном состоянии
Супесь	Преобладают крупные песчаные частицы	Комья легко рассыпаются и крошатся при надавливании	Не скатывается в шнур	Образуется шар, который при лёгком надавливании рассыпается
Супесь мелкая	Преобладают мелкие песчаные частицы	Комья легко рассыпаются и крошатся при надавливании. Сцепления между частицами нет	Трудно скатывается в шнур, который распадается на кусочки диаметром 3-5 мм	Тоже
Супесь пылеватая	При растирании напоминает сухую муку	Тоже	В шнур не скатывается	Шар при сотрясении растекается в лепёшку, выделяя на поверхность капиллярную воду
Суглинистый	Песка на ощупь при растирании мало. Комочки раздавливаются легко	Комья и куски сравнительно тверды, при ударе рассыпаются, образуя мелочь	Длинного шнура не образуется	Шар при сдавливании образует лепёшку с трещинами по краям
Суглинисто-пылеватый	Тоже	Тоже	Длинного шнура не образуется, рвётся на кусочки диаметром 3 мм	Тоже
Тяжелосуглинистый	При растирании в сухом состоянии чувствуется присутствие песчаных частиц в небольшом количестве	Комья и куски сравнительно тверды, при ударе рассыпаются, образуя мелочь	При раскатывании даёт длинный шнур диаметром 1-2 мм	То же
Глина	Песчаные частицы при раскатывании не чувствуются. Комочки раздавливаются с большим трудом	Твёрдый в кусках, при ударе колется на отдельные комья	При раскатывании даёт прочный и длинный шнур диаметром < 1 мм	Легко скатывается в шнур. При сдавливании не образует трещин по краям

Таблица 10.8

Консистенция	Признаки
Суглинки и глины
Твёрдая В < 0	Влажность не ощущается. Грунт разминается с большим усилием. При ударе молотком рассыпается на куски. При растирании пылит
Полутвёрдая 0 < В < 0,25	При сжатии в горсть чувствуется влага и холод. При ударах рассыпается на куски, почти не лепится, но режется ножом
Туго-пластичная 0,25 < В < 0,5	В руке ощущается влажность. Большие куски разминаются с трудом. Палец руки слегка оставляет отпечаток, но вдавливается в грунт при сильном нажатии, лепится тяжело
Мягко пластичная 0,5 < В < 0,75	Грунт влажный, легко принимает различные формы при лепке. Палец вдавливается в грунт легко на глубину несколько сантиметров
Текуче - пластичная 0,75 < В < 1,0	Грунт мокрый, при лепке не держит заданную форму, прилипает к рукам, разминается легко
Текучая В > 1	Грунт водонасыщенный, в спокойном состоянии расползается и растекается, способен течь по наклонной плоскости толстым слоем
Супеси
Твёрдая В < 0	Влажность не ощущается. Образец при сжатии в ладони рассыпается, при разрушении пылит
Пластичная 0 < В < 1	Образец легко разминается рукой, хорошо формируется и сохраняет приданную форму. При сжатии в ладони ощущается влажность
Текучая В > 1	Образец легко деформируется от незначительного нажима и растекается

При необходимости ориентировочное значение относительной влажности грунта по этим данным на период её определения может быть рассчитано по формуле

W_ф = В ×(1 - а) + а, где (10.13)

W_ф - фактическая влажность в долях от предела текучести;

В - показатель консистенции грунта, принимаемый по таб. 10.8;

а - коэффициент, принимаемый равным для супесей 0,7-0,75, суглинков - 0,6-0,65, глин - 0,45-0,5. Меньшие значения принимаются по мере увеличения содержания в грунте глинистых частиц. Более точное значение влажности устанавливается в лабораторных условиях согласно требованиям действующих стандартов.

Уровень грунтовых вод определяют при высоте насыпи менее 3 м для песчаных и супесчаных грунтов и менее 6 м при остальных видах грунтов. Глубина бурения скважин не более 3 м. Пробы из скважин по глубине берутся через 0,4 м и дополнительно с каждой прослойки толщиной менее 0,4 м, отличающейся геологическим составом и состоянием грунта по влажности.

Состояние земляного полотна под проезжей частью дороги оценивается, в конечном счёте, модулем упругости грунта. Модуль упругости грунта Е_г в полевых условиях определяют после вскрытия дорожной одежды. Испытания ведут на поверхности грунта с помощью штамповой установки, имеющей диаметр штампа 50 см. При невозможности проведения полевых испытаний деформативные характеристики грунтов определяют в лабораторных условиях. Для этой цели следует использовать приборы типа рычажных прессов (штамповый лабораторный метод) или стабилометры.

При определении состояния земляного полотна под проезжей частью дороги особое внимание уделяют участкам с пучинообразованиями. Наиболее пучиноопасными являются участки насыпей и выемок в пылеватых грунтах. Кроме этого, образование пучин наиболее часто отмечается в местах:

а) по гидрологическим и гидрогеологическим признакам:

равнинные участки с поверхностным застоем воды в придорожной полосе;

то же, с торфорастительной прослойкой в основании насыпи;

с высоко расположенным горизонтом грунтовых вод;

б) по топографическим, грунтовым, конструктивным и технологическим признакам:

выпуклые и вогнутые переломы продольного профиля;

затяжные уклоны автомобильных дорог;

места пересечения микрологов, узких складок местности;

места примыкания съездов или других нарушений режима потока поверхностной воды по кюветам или боковым канавам;

места водосборов, малых искусственных сооружений;

места выхода грунтовых вод и наледных вод;

места с дефектами при строительстве: перебор в скальной выемке, неправильное взаиморасположение грунтов в насыпи и т.д.;

места пересечения автомобильных дорог с подземными инженерными коммуникациями; места натечных промышленно-хозяйственных вод и стоков.

Практика показывает, что первые три разновидности характерны для участков пучин большой протяженности, остальные - для локальных пучин.

Выявление и предварительное обследование пучинистых участков проводят визуальным осмотром дороги в зимне-весенний период, в том числе после того как покрытие очистилось от снега. Работы проводят для определения характера поражения участков дороги пучинами, степени их развития. Оценивают возможные причины образования пучин (состояние водоотвода, наличие общей трещиноватости покрытия проезжей части, состояние обочин, рельеф местности и т.д.), снижение прочности дорожной конструкции, необходимость введения неотложных мероприятий (закрытие дороги, ограничение движения и т.д.) для исключения интенсивного разрушения дорожной конструкции. По результатам анализа данных предварительного обследования назначают мероприятия по борьбе с пучинами.

Детальное обследование участков с пучинами проводят в случае, если на стадии предварительного обследования не удается установить причины образования пучин и выбрать мероприятия для их ликвидации. Детальное обследование включает нивелирование и полевые инженерно-геологические работы. Нивелировочные работы проводят с целью определения величины поднятия дорожной одежды при относительно равномерном пучении и при отсутствии явных визуальных примет пучинообразования. Существование относительно равномерного пучения может быть выявлено на данном участке или вблизи него по наличию деформаций пучения в виде перепадов. Для выяснения вопроса о необходимости проведения противопучинных мероприятий полученную при нивелировочных работах величину пучения сравнивают с допустимой.

Полевые инженерно-геологические работы состоят в бурении скважин с отбором проб материала дренирующего слоя и грунта насыпи для определения физических свойств, определения уровня грунтовых вод, оценки границы глубины промерзания, развития прослоек льда как непосредственно в местах пучинообразований, так и на соседних участках, где нет пучин. Отбор проб грунта производят не реже чем через 0,5 м. Скважины бурят на глубину до 2,5 м.

В условиях необходимости уширения грунтовые и гидрологические обследования земляного полотна и его основания выполняют на основе данных проходки скважин.

Скважины бурят со стороны уширения (или с двух сторон при двустороннем уширении) до уровня грунтовых вод, но не меньше чем на 0,5 м ниже глубины промерзания. При отсутствии грунтовых вод глубина бурения ниже подошвы насыпи должна составить:

для глин, суглинков тяжёлых и тяжёлых пылеватых - глубина промерзания плюс 2,5 м;

для суглинков лёгких, лёгких пылеватых, супесей тяжёлых пылеватых и пылеватых - глубина промерзания плюс 2,0 м;

для супесей лёгких, лёгких крупных и песков пылеватых - глубина промерзания плюс 1,5 м.

Скважины на слабом основании бурят до прочных (коренных) грунтов, но не менее чем на 0,5 м ниже глубины промерзания. Скважины под трубы бурят до прочных грунтов, но не менее 5 м.

Из каждой скважины для каждой разновидности грунта отбирают пробы для определения физических характеристик и сопротивляемости грунта сдвигу.

Инструментальные обследования и оценка устойчивости производятся для откосов, имеющих нарушения, выявленные в процессе визуального осмотра и по своим размерам и характеру не подлежащих исправлению при текущем ремонте. Оценка производится по каждому виду нарушения в зависимости от его характера: нарушение местной устойчивости или нарушение общей устойчивости. При этом инструментальному обследованию подлежат на неукреплённых откосах места со значительным разрушением поверхности в виде сплывов больших масс грунта, глубоких размывов, обрушений и т.п.; на укрепленных откосах - места со значительными разрушениями поверхности укрепления трещиноватостью, связанной со сползанием слоев укрепления или их температурной деформацией, вспучиванием слоев укрепления и т.п. Необходимые для оценки физические свойства грунтов определяют согласно действующим стандартам в лабораторных условиях. Пробы грунта отбираются непосредственно с мест нарушений по известным правилам.

Прочностные характеристики - угол внутреннего трения j и сцепление С оцениваются в полевых условиях. При невозможности определения этих характеристик непосредственно на дороге их значения устанавливают в лаборатории при влажности грунта, соответствующей периоду образования деформаций или разрушений.

Уровень грунтовых вод определяют бурением скважин, уклон обочин и угол заложения откосов, высоту насыпи (выемки), продольный и поперечный уклон резервов, боковых канав - нивелированием обочин, откосов, резервов и боковых канав в местах, отмеченных разрушений и деформаций земляного полотна и на прилегающих участках. Номенклатура необходимых определений приведена в табл. 10.9.

Таблица 10.9

№ п/п	Показатель	Откосы насыпей и выемок при деформации
оползни, сплывы, оплывины	суффозия, размывы	потеря общей устойчивости
	Угол внутреннего трения грунта в основании насыпи (выемки)	-	-	+
	Угол внутреннего трения грунта на откосе	+	-	+
	Сцепление грунта в основании насыпи (выемки)	-	-	+
	Сцепление грунта на откосе	+	-	+
	Уровень грунтовых вод	-	+	+
	Угол заложения откоса	+	+	+
	Состояние укрепления откоса	+	+	-
	Высота насыпи	+	+	+
	Уклон обочин	-	+	-
	Ширина укрепления обочин	-	+	-
	Продольный уклон резерва, полосы отвода	-	-	+
	Поперечный уклон резерва, полосы отвода	-	-	+
	Физические свойства грунтов	+	+	+

Оценка местной устойчивости откосов заключается в сравнении их коэффициентов запаса, полученных расчётным путём на основе опытных данных, с требуемыми значениями. Она производится отдельно по каждому из отмечаемых видов её нарушения. Общая устойчивость откосов оценивается по табл. 10.10 в зависимости от местных грунтовых условий.

Таблица 10.10

Метод расчёта	Откос насыпи, выемки	Условия применения
Метод круглоцилиндрических поверхностей вращения	Насыпь, выемка	Однородный безводный или обводнённый откос при заведомо прочном основании. Поверхность скольжения близка к цилиндрической
Метод плоских поверхностей скольжения (метод Маслова-Берера, метод Шахунянца)	Выемка	Слоистый безводный или обводнённый откос с горизонтальными слоями или с падением слоев в сторону выемки при заведомо прочном основании. Поверхность скольжения определяется слоистым строением откоса
Комплексный расчёт по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения и методу плоских поверхностей скольжения	Насыпь	Слоистый безводный или обводнённый откос при заведомо прочном основании, но в случае, когда трудно установить форму поверхности скольжения (форму нарушения)
Комплексный расчёт по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения, методу плоских поверхностей скольжения и методу Fр	Выемка	Слоистый безводный или обводнённый откос при заведомо прочном основании, но в случае, когда трудно установить форму нарушения
Расчёт на выдавливание (по коэффициенту безопасности) основания	Насыпь, выемка	Применяется в комплексе с любым из методов, указанных в данной таблице, во всех случаях, когда заранее нет уверенности в абсолютной устойчивости основания откоса

Обследование состояния водоотвода предпочтительнее проводить в весенне-осенний периоды года, когда недостатки водоотводных сооружений проявляются особенно резко. Основной объём обследования производят визуально. При обследовании фиксируют состояние водоотводных сооружений, характер и объем деформаций и разрушений для последующего определения вида и объёма ремонтных работ, фиксируют степень засорения сооружений мусором, зарастания травой и кустарником, также определяющую стоковую способность сооружений.

Определение работоспособности выпускных труб из водосборных колодцев проводят путём заполнения колодца водой с помощью поливомоечной машины или вручную и последующего наблюдения за интенсивностью выхода воды из выпускной трубы.

Нахождение места повреждения или закупорки выпускной трубы из дренажей или колодцев производят проталкиванием в трубу металлического стержня, составленного из небольших по длине свинчивающихся звеньев. При отсутствии такого стержня используют стальную проволоку, свитую из двух-трёх нитей. Эффективным средством для осмотра места повреждения трубы может быть применение просвечивания с помощью электрической лампочки, привязанной к металлическому стержню и питающуюся от аккумулятора.

Определение продольного профиля дня водоотводных канав, кюветов и других подобных водоотводных сооружений производят путём его нивелирования в сторону уклона от начала застоя воды (поврежденного участка) до ближайшей водопропускной трубы или (если это достаточно) до ближайшего участка, где выдержан требуемый продольный уклон. Отметки рельефа дна следует брать на всех его переломах, но не реже чем через 10 м.

На участках длительно стоящих поверхностных вод у низких (до 2,5 м), сложенных связными грунтами насыпей следует замерить расстояние от бровки земляного полотна до уреза воды.

РАЗДЕЛ IV
СИСТЕМА МЕРОПРИЯТИЙ ПО СОДЕРЖАНИЮ И РЕМОНТУ ДОРОГ И ИХ ПЛАНИРОВАНИЕ

ГЛАВА 11. Классификация и планирование работ по содержанию и ремонту дорог

Дата добавления: 2015-06-04