Ремонт пучинистых участков

Основной задачей при ликвидации пучин или по предупреждению их образования на эксплуатируемых автомобильных дорогах является применение мероприятий, обеспечивающих отвод воды от земляного полотна, осушение его грунтов, ограничение или пресечение поступления поверхностных и грунтовых вод в рабочий слой. Классификация этих мероприятий приведена в табл. 16.7 [77, 95, 100]. На участках образования пучин прежде всего применяют мероприятия по осушению полосы отвода.

Тип пучины	Источник увлажнения	Условия отнесения к данному типу пучин	Вид мероприятий
I	Поверхностная вода на участках местности с необеспеченным стоком (один источник переувлажнения грунтов)	Расстояние от подошвы насыпи до уреза поверхностной воды менее требуемой величины. Уклон кюветов в выемках менее 20 ‰. Отсутствует перемещение воды в дренирующем слое с верховой стороны. Подземные воды залегают на безопасной глубине	Профилирование и ремонт кюветов; уполаживание откосов насыпи; устройство берм; устройство в подошве насыпи экрана из водонепроницаемого грунта; повышение высоты насыпи; устройство морозозащитного (дренирующего) или теплоизолирующего слоя; устройство гидроизолирующей или капилляропрерывающей прослойки
II	Атмосферные осадки, поступающие через покрытие и обочины при их неудовлетворительном состоянии (один источник переувлажнения грунтов)	Отсутствие дренирующих слоев дорожной одежды, устройств по отводу воды из слоев дорожной одежды из зернистых материалов, выход из дренирующих слоев и устройств закрыт глинистым грунтом	Ремонт покрытия, планировка и гидроизоляция обочин; отвод воды из слоев дорожной одежды из зернистых материалов
III	Вода, перемещающаяся в дренирующем слое с верховой стороны (один источник переувлажнения грунтов)	Места вогнутых переломов профиля на участках с затяжными продольными уклонами (более 30 ‰). Поверхностные воды находятся на безопасном расстоянии. Подземные воды залегают на безопасной глубине	Поперечный дренаж мелкого заложения; поперечный трубчатый дренаж; поперечный трубчатый дренаж совместно с продольными трубчатыми дренами
IV	Подземные воды (верховодка или грунтовые воды) (один источник переувлажнения грунтов)	Расстояние от низа дорожной одежды до уровня подземных вод менее безопасной глубины залегания этих вод. Отсутствует перемещение воды в дренирующем слое с верховой стороны. Поверхностные воды находятся на безопасном расстоянии	Устройство траншейного дренажа (подкюветного или прикромочного); увеличение высоты насыпи; устройство морозозащитного (дренирующего) слоя; устройство гидроизолирующей и капилляропрерывающей прослоек; устройство теплоизолирующего слоя

Резервы должны иметь правильную форму. Для этого их планируют с приданием уклона в сторону от подошвы насыпи не менее 20 ‰. Если кювет-резерв имеет участки с длительным стоянием поверхностных вод (отсутствие продольного уклона на отдельных участках), необходимо провести его переустройство (восстановление).

В случаях когда работы по восстановлению кювет-резервов необходимо провести в период застоя в них воды, её следует отвести поперечными канавами в пониженные участки в пределах полосы отвода или во временные специально отрытые накопители. После испарения воды в накопителе следует провести его рекультивацию. Во всех случаях поверхность кювет-резервов должна быть укреплена посевом многолетних культурных растений.

В равнинной местности, где отвод воды от насыпей затруднён, а резервы, выполняющие роль испарительных бассейнов, заболачиваются, следует перестроить насыпь, используя в её верхней части дренирующие грунты, и поднять высотные отметки, обеспечивая предотвращение переувлажнения грунтов стоячими водами. Работы выполняются на основе проекта на ремонт (реконструкцию) дороги.

В случаях когда отвод воды из резервов затруднен, производят ее отжим от границ насыпи. Отжим поверхностных вод при I типе пучин (см. табл. 16.7) осуществляют уполаживанием откосов и устройством берм. Значения «безопасных» расстояний от бровки земляного полотна до уреза воды для насыпи из связных грунтов высотой до 1,5 м даны в табл. 16.8.

Грунт	Безопасное расстояние от уреза воды до бровки земляного полотна, м
Тип грунта	Число пластичности
супесь песчанистая,
супесь песчанистая,
супесь пылеватая,
супесь пылеватая
суглинок лёгкий песчанистый,	7,1-12
суглинок лёгкий пылеватый
суглинок тяжёлый пылеватый	12,1-17
суглинок тяжёлый песчанистый	12,1-17
глина лёгкая пылеватая	17,1-27
глина лёгкая песчанистая	17,1-27
глина тяжёлая	> 27

При высоком уровне грунтовых вод, сильном увлажнении земляного полотна и, как следствие, его деформациях и разрушениях при 3-м типе местности по условиям увлажнения следует увеличить высотные отметки насыпи, в том числе и исходя из необходимости обеспечения разрыва между границами глубины промерзания и капиллярного поднятия влаги. Поднятие высоты насыпи является мероприятием и по обеспечению снегонезаносимости дорог в зимний период, а также систематическом их подтоплении при разливах рек и таянии снежных отложений. Все работы по досыпке насыпи выполняются на основе проекта на ремонт (реконструкцию) участка дороги.

На участках местности с необеспеченным поверхностным стоком (I тип пучин) могут устраиваться и экраны из водонепроницаемого грунта (рис. 16.6). Их следует выполнять из тяжёлой глины с числом пластичности более 27. Величина заглубления экрана в слабоводопроницаемый грунт принимается по табл. 16.9.

Рис. 16.6. Устройство экрана из водонепроницаемого грунта

Наименование слабоводопроницаемых грунтов	Минимальная величина заглубления экрана h_загл в слабоводопроницаемый грунт при числе пластичности
Тяжёлые суглинки и глины	12,1-14,0	14,1-17,0	17,1-27,0
h_загл, м	3,5	2,5

Ограничение поступающей в земляное полотно воды выполняется ремонтом покрытия, укреплением обочин связными материалами (битумогрунт, асфальтобетон и др.).

Гидроизоляция и ремонт покрытия проезжей части предусматривают заливку трещин, устройство поверхностной обработки, устройство нового покрытия, обеспечивающих защиту от поступления в земляное полотно атмосферных осадков в виде дождя и тающего снега.

Гидроизоляция обочин применяется в случаях, когда при укреплении не применяются покрытия из асфальтобетона. Для гидроизоляции используются различные материалы и плиты, обладающие необходимой влагонепроницаемостью.

Поперечные дренажи мелкого заложения (рис. 16.7) применяются на участках дороги с затяжными продольными уклонами, превышающими поперечные (III тип пучин), а также при снижении фильтрации дренирующего слоя дорожной конструкции. Значения угла a по рис. 16.7 принимаются 60°-80° соответственно при уклоне дороги 80-40 ‰. Дренажные прорези (воронки) устраивают на участках с недостаточной фильтрацией дренирующего слоя или заиливании его выходов на откос насыпи, а также с целью отвода воды из дренирующего слоя в период оттаивания земляного полотна.

Рис. 16. 7. Устройство дренажей мелкого заложения

На пучинистых участках с IV типом пучин, где условия рельефа позволяют осуществить сброс воды, устраивают подкюветный траншейный дренаж (рис. 16.8).

Рис. 16.8. Конструкции траншейного дренажа:
а - щебёночно-трубный; б - беструбный; в - бесщебёночный;
1 - глиняный экран; 2 - полиэтиленовая пленка; 3 - песок крупный; 4 - нетканое синтетическое полотно; 5 - щебень; 6 - дренажная труба

Эффект понижения грунтовых вод определяется видом дренажа (двухсторонний или односторонний, совершенный или несовершенный). Для этого типа пучин, а также в условиях возможности сброса воды с целью снижения влажности грунтов насыпи, при низкой фильтрации или заиливании дренирующего слоя аналогично устраивается и прикромочный траншейный дренаж. Исходя из условий рельефа сброс воды из прикромочного трубчатого дренажа производится с помощью поперечных выпусков на местность либо в дополнительные сооружения (коллекторы, дренажи). Конструкции возможных типов дренажей представлены на рис. 16.9. Глубину заложения дренажей определяют расчётом, но не менее 0,5 м.

Рис. 16.9. Дренажи на автомобильных дорогах:
а, б - двусторонний и односторонний несовершенный дренаж; в, г - двусторонний и односторонний совершенный дренаж

Весьма эффективным является осушение пучинистых участков дренами скважинного типа. Наиболее производительным методом их сооружения является проходка с помощью пневмопробойников (рис. 16.10). Наличие уклона обеспечивает быстрый отвод свободной воды под действием гравитационных сил. В качестве заполнителя таких дрен может использоваться крупнозернистый песок или нетканый геосинтетический материал. Расстояние между дренами принимается в зависимости от времени осушения и влажности грунта и обычно составляет 1,5-2 м. В условиях недостаточной эффективности мероприятий по осушению земляного полотна на пучинистых участках возможно повышение их прочности путем химического закрепления грунтов активной зоны. На рис. 16.11 схематически показано такое решение.

Рис. 16.10. Применение пневмопробойников для устройства дренажа земляного полотна:
а - насыпь; б - выемка;
1 - дренажная скважина; 2 - пневмопробойник; 3 - установка для заполнения скважин дренирующим материалом; 4 - подкюветный дренаж; 5 - ослабленная зона земляного полотна

Рис. 16.11. Схема ликвидации пучин и повреждений верхней части земляного полотна химическим способом:
1 - положение дорожного покрытия зимой; 2 - положение дорожного покрытия весной; 3 - дорожная одежда; 4 - укреплённый грунт; 5 - пучинистый грунт

Наиболее кардинальными и в то же время дорогостоящими способами ликвидации пучин является замена материала пучинистого грунта и материала дренирующего слоя, применение мероприятий по усилению земляного полотна под проезжей частью дороги. Они связаны с переустройством дорожной конструкции. Это мероприятие следует применять в случаях, когда другие способы не дают необходимого эффекта. Для замены используются пески требуемого грансостава с коэффициентом фильтрации не менее 2 м/сут. Эффективность работы дренирующего слоя на таких участках увеличивают за счёт применения прослоек из нетканых материалов толщиной не менее 4 мм и коэффициентом фильтрации 50 м/сут и более.

При II типе пучин применяются гидроизолирующие прослойки (рис. 16.12, а), устраиваемые под основанием переустраиваемых дорожных одежд. Конструкция позволяет перехватить воду, проникающую через дорожную одежду и обочины.

Рис. 16.12. Конструктивные решения при переустройстве пучинистых участков:
А - конструкция с гидроизолирующей прослойкой под дорожной одеждой; Б - то же, в земляном полотне; В - то же, с армирующей прослойкой

На участках местности с необеспеченным поверхностным стоком при высоком уровне стояния подземных вод (I и IV тип пучин) применяется конструкция (рис. 16.12, б), которая также связана с необходимостью полного переустройства дорожной одежды. При устройстве гидроизолирующих прослоек используют полиэтиленовую пленку толщиной 0,2 мм и более, стабилизированную 2 % канальной сажи, изол и обработанный битумом нетканый геосинтетический материал.

Армирующие прослойки (рис. 16.12, в) применяются для повышения несущей способности грунта земляного полотна на пучинистых участках без его удаления, если его влажность составляет менее 0,9 от границы текучести, при частичной замене пучинистого грунта, при уменьшении толщины морозозащитного слоя или конструктивных слоев дорожной одежды.

Армирующую прослойку укладывают на грунт. Применение армирующей прослойки возможно в сочетании с другими мероприятиями, в том числе и с устройством теплоизолирующего слоя (рис. 16.13). Такая конструкция позволяет ограничить пучение грунта земляного полотна допустимыми нормами или полностью предотвратить его промерзание.

Рис. 16.13. Комплексная защита земляного полотна