Ремонт обочин и откосов земляного полотна

Неукреплённые или укреплённые несвязным материалом обочины, имеющие колеи, просадки, буфы выдавленного грунта в результате наезда автомобилей на переувлажнённый грунт планируют с приданием им поперечного уклона 40-60 ‰. При необходимости производят подсыпку щебня с его последующим планированием и уплотнением. Прибровочную полосу укрепляют травосеянием. На участках дорог, где обочины имеют большие деформации и разрушения, в регионах со значительными атмосферными осадками, особенно на дорогах с высокой интенсивностью движения их укрепление выполняют, как правило, связными материалами (асфальтобетон, цементобетон, чёрный щебень, битумогрунт и т.д.). Конструкция укрепления должна соответствовать действующим нагрузкам без образования на ней недопустимых деформаций, иметь коэффициент сцепления и ровность согласно ГОСТу и приниматься согласно требованиям действующих нормативных документов.

Слои укрепления на обочинах ограничивают попадание влаги в земляное полотно и в этой связи могут использоваться и как мероприятия для регулирования водно-теплового режима дорожной конструкции в целом. При расположении обочин над стыком старой и отсыпаемой части уширения насыпи решение по укреплению обочины должно обеспечивать равнопрочность этих участков конструкции.

Наиболее экономичным по единовременным капитальным затратам является укрепление обочин устройством краевой укрепительной полосы, в том числе выполняемое и путём уширения проезжей части (рис. 16.1). Решение улучшает транспортно-эксплуатационные показатели дороги, способствует усилению кромки проезжей части, однако оно эффективно при малом количестве наездов на обочину, малом количестве выпадающих осадков и земляном полотне из легких грунтов. В условиях интенсивной эксплуатации остановочной полосы, в сложных грунтовых и климатических условиях конструкция краевой укрепительной и остановочной полос принимается единой (рис. 16.2). Такая конструкция оказывает положительное воздействие и на водно-тепловой режим земляного полотна [97].

Рис. 16.1. Дорожные одежды на обочинах:
1 - асфальтобетон, цементобетон; 2 - щебёночные материалы, шлаки; 3 - укреплённый неорганическими вяжущими грунт; 4 - щебень, гравий с пропиткой вяжущими материалами; 5 - гравийные (щебёночные материалы); 6 - грунтогравийные, грунтощебёночные материалы, отходы производства (кирпичный бой, отходы бетонных заводов, породы угольных шахт и т.д.); 7 - битумоминеральные смеси; 8 - битумогрунт, дёгтегрунт

Рис. 16.2. Решения по укреплению обочин:
I-IV - соответственно краевая укрепительная полоса, остановочная полоса, прибровочная часть обочины, проезжая часть дороги; 1 - прослойка из геоматериала; 2 - слой укрепления обочины

Применение в конструкциях геосинтетических материалов диктуется необходимостью гидроизоляции, дополнительного дренирования или сокращения расхода дорожно-строительных материалов (повышения прочности конструкции).

Если остро стоит задача усиления дорожной конструкции, следует в слоях укрепления (или под ними) на контакте с дренирующим слоем укладывать материалы армирующего типа, в том числе геосетку, геовеб и др. В условиях необходимости улучшения дренирования земляного полотна при укреплении обочин применяется прослойка из нетканого геосинтетического материала. Такое решение целесообразно применять:

при переустройстве дренирующего слоя в зоне обочин с отсыпкой слоя из мелких песков с К_ф = 1-2 м/сут;

при заиленном дренирующем слое и укреплении обочины без его переустройства;

в качестве мероприятия, снижающего влажность грунтов земляного полотна при 2-м и 3-м типах местности по условиям увлажнения во II и III дорожно-климатических зонах (дороги I-III категорий) и как мероприятие при регулировании водно-теплового режима земляного полотна на участках, подверженных образованию пучин, для ускорения отвода воды;

при укладке щебёночного слоя непосредственно на грунт на их контакте.

Гидроизолирующие прослойки применяют для предотвращения поступления влаги атмосферных осадков в тело земляного полотна через неукреплённые или укрепленные водопроницаемым материалом обочины при 2-м и 3-м типах местности по условиям увлажнения во II-III дорожно-климатических зонах при высокой фактической (расчётной) влажности, средних и тяжёлых пылеватых суглинках, при наличии или опасности образования пучин [108].

Технология выполнения работ по укреплению обочин в зависимости от конструкции приведена в табл. 16.1 и 16.2.

Вид укрепления обочины	Конструкция с одним слоем укрепления	Конструкция с двумя слоями укрепления
Приготовление материала на обочине (укреплённый грунт)	Привозной материал	Приготовление материала на обочине (укреплённый грунт)	Привозной материал
Укрепление с использованием грунта обочины	I	-	II	-
Грунт при устройстве корыта удаляется за пределы земляного полотна	-	III	IV	V

Примечание. I-IV- номера вариантов технологии выполнения работ.

Наименование операций	Порядок выполнения операций по сооружению конструкций укрепления обочин по вариантам I-V согласно табл. 16.1	Тип механизмов, которые могут быть использованы
I	II	III	IV	V
Зачистка поверхности обочин путем снятия и перемещения слоя грунта на откосную часть		-	-	-	-	Автогрейдеры лёгкого и среднего типов
Устройство корыта в соответствии с профилем и глубиной, определяемой конструкцией укрепления (толщиной слоя укрепления) из привозного материала: со срезкой грунта и перемещением в валы на обочине с последующей погрузкой и вывозом за пределы земляного полотна;	-					Для срезки: автогрейдеры легкого и среднего типов, экскаваторы с ёмкостью ковша 0,15-0,3 м³; для вывоза: автомобили всех типов; для погрузки: экскаваторы с ёмкостью ковша 0,15-0,3 м³
со срезкой и удалением грунта на откосы	-					автогрейдеры лёгкого и среднего типов
Выравнивание кромки проезжей части						Бетоноломы, пневматические молотки
Смазка торца дорожной одежды одним из видов органического вяжущего	-		-			-
Рыхление грунта		-	-			Кирковщики автогрейдеров, рыхлители
Уплотнение дна корыта	-			-		Катки типов с шириной захвата 2 м
Размельчение и перемешивание грунта		-	-		-	Фрезы
Завоз на обочину вяжущего материала		-	-		-	Автогудронаторы
Распределение вяжущих материалов на обочине		-	-		-	Фрезы, распределители сыпучих материалов, автогудронаторы
Приготовление смеси (перемешивание грунта с вяжущим)		-	-		-	Фрезы, автогрейдеры среднего и легкого типов
Завоз несвязного материала укрепления на обочину	-			-		Автосамосвалы
Завоз на обочину материала верхнего слоя	-		-			Автосамосвалы
Разравнивание и профилирование слоя		5,9		8,12	5,9	Автогрейдеры легкого и среднего типов, бульдозеры, асфальтоукладчик с шириной захвата 2 м, машина для устройства укрепительных полос
Уплотнение слоя на обочине: верхнего из связных материалов или укреплённого грунта;			-	9, 13		Катки с шириной захвата 2 м
слоя из несвязных материалов	-					Тоже

Примечание. Цифры в вертикальных графах показывают порядок операций по устройству слоев укрепления, принятого согласно таблице варианта конструкции укрепления.

Методы ремонта откосов выбирают в зависимости от характера деформаций, вида и состояния грунтов, инженерно-геологических, гидрологических и погодно-климатических условий района.

Ликвидацию деформаций в результате потери общей устойчивости откоса выполняют по специальным проектам, особенно если разрушение затронуло и проезжую часть дороги. Наличие аварийной ситуации диктует прежде всего необходимость выполнения работ по обеспечению пропуска по дороге транспортных средств и недопущения дальнейшего разрушения насыпи (выемки). Для этого могут сооружаться грунтовые упорные бермы, подпорные стенки, выполняться заделка вывалов грунтом с уполаживанием откосов или специальными мероприятиями по повышению устойчивости (армирующие прослойки, различного исполнения габионы, укреплённый грунт и т.д.). В табл. 16.3 приведён перечень мероприятий, выполняемых химическим способом для ликвидации и предупреждения деформаций, связанных с потерей как общей, так и местной устойчивости (см. рис. 16.3) (Волоцкой Д.В. Основы глубинного закрепления грунтов земляного полотна автомобильных дорог. - М.: Транспорт, 1978.).

Виды деформаций, повреждений и разрушений земляного полотна	Формы проявления деформаций, повреждений и разрушений	Противодеформационные мероприятия по обеспечению устойчивости химическим способом
Повреждения и разрушения откосов в однородных грунтах	Оползни со срезом и вращением и образованием явно выраженной поверхности скольжения	Сваи-шпоны из укреплённого грунта на откосах, входящие в устойчивый массив, водозащитное покрытие на откосах из укреплённого грунта
Оползни с перемещением по подстилающему слою и образованием явно выраженной поверхности скольжения	То же, в верхней части откоса
Пластичные оползни без явно выраженной поверхности скольжения	Сваи-шпоны из укреплённого грунта на откосах, расположенные на разной глубине; водозащитное покрытие на откосах из укреплённого грунта
Оползни со сколом (перерезанием) слоев и оползни выдавливания	Сплошное закрепление грунта, водозащитное покрытие на откосах из укреплённого грунта
Оползни с перемещением по фиксированной поверхности скольжения	Сваи-шпоны из укреплённого грунта на откосах, входящие в устойчивый массив; водозащитное покрытие на откосах из укреплённого грунта
Оползни со скольжением слоя по слою; оползни с перемещением по горизонтальной поверхности скольжения	Шпоны из укреплённого грунта на подошве сползающего слоя, входящие в подстилающий слой; закрепление поверхности скольжения; водозащитное покрытие на откосах из укреплённого грунта
Другие повреждения	Сплывы (оплывины)	Сваи-шпоны из закрепленного грунта на откосах; закрепление поверхности скольжения, трещин и отрывов грунта; водозащитное покрытие на откосах из укреплённого грунта
откосов	Суффозионные оползни и разрушения	Сплошное закрепление грунта слабого слоя; противофильтрационные завесы и экраны из закрепленного грунта

Рис. 16.3. Схема предупреждения и ликвидации оползневых деформаций откосов в однородных грунтах химическим способом:
а - оползень со срезом и вращением; б - локальный оползень; 1 - сползающий грунт; 2 - предполагаемая поверхность скольжения; 3 - свая-шпона из укреплённого грунта; 4 - гидроизолирующее покрытие на откосе; 5 - дорожная одежда; 6 - границы отрыва грунта

При нарушении местной устойчивости неукреплённых откосов выполняют профилирование их поверхности и укрепление [55, 108]. Укрепление травой используется для защиты неподтопляемых или кратковременно подтопляемых откосов от водной и ветровой эрозии, для ликвидации и предотвращения сплывов, оплывин и других нарушений местной устойчивости в районах с благоприятными условиями для прорастания трав и развития корневой системы. Травосеяние может использоваться и в комплексе с другими методами укрепления, например, решётчатыми конструкциями, геовебами. Разновидностью этого метода можно считать одерновку. Наиболее технологичным является биологическое укрепление с помощью геоматериалов с включёнными в их структуру семенами трав оптимального состава или травосеяние с покрытиями из геоматериалов, обеспечивающими защиту прорастающих семян. На подтапливаемых откосах с невысокими скоростями потока и малой высотой подтопления возможно биологическое укрепление в виде посадки кустарника, плетневого прорастающего укрепления, прорастающей выстилки, фашинные конструкции.

При деформациях, возникающих в грунте поверхностного слоя откосов при резком снижении их прочности под влиянием погодно-климатических факторов, а также для защиты от температурных и силовых воздействий паводковых или поверхностных вод, устраивают более капитальное укрепление - специальные покрытия различного исполнения. К ним относятся решётчатые конструкции из бетонных элементов с заполнением ячеек щебнем, камнем, обработанным вяжущим грунтом. В ином исполнении - это пластмассовые пространственные георешётки (геовебы) с высотой ребра 15-20 см и различным заполнением ячеек, устраиваемые для защиты от вымывания грунта и фильтрации грунтовых (поверхностных) вод на подстилке из нетканого материала.

В зависимости от условий подтопления при укреплении откосов применяют различные бетонные (железобетонные) плиты с устройством обратного фильтра из щебня или геосинтетического материала нетканого типа с высоким коэффициентом фильтрации, геоматы, каменную наброску, габионы на основе сетчатых металлических каркасов, заполняемых камнем различного грансостава, слои из бетона, укладываемого на металлическую сетку, и др. Некоторые из этих решений схематически показаны на рис. 16.4 и 16.5.

Рис. 16.4. Конструкции укрепления откосов:
а - покрытие из геотекстиля; б - укрепление каменной наброской, в том числе по геотекстильной прослойке; в - укрепление различными плитами, в том числе по обратному фильтру из геотекстиля; г - габион из металлической каркасной сетки, заполненной камнем; 1 - геотекстиль; 2 - элемент крепления; 3 - канавка; 4 - каменная наброска; 5 - плита; 6 - обратный фильтр; 7 - упор; 8 - габионный элемент; 9 - зона подмыва

Рис. 16.5. Варианты конструкции укрепления откосов:
а - решётчатая конструкция из бетонных элементов; б - пространственная георешётка; в - укрепление откоса георешёткой;
1, 2- бетонные элементы; 3 - анкеры; 4 - тяжи анкеров

В качестве термозащитных слоев используют торфопесчаные и мохоторфяные смеси, прослойки из геоматериала, плиты из полимерного вспененного материала (пеноплекс, стироформ). Каждый из этих видов укрепления имеет свою область наиболее эффективной работы в сооружении и зашиты поверхности откоса.