Перестройка пучинистых участков

Пучинистыми называют деформации дорожных одежд и земляно­го полотна, проявляющиеся зимой во взбугривании, растрескивании и потере ровности покрытия, а в период оттаивания в проломах дорожной одежды при проезде автомобилей, вызванных снижением прочности переувлажненных грунтов.

Пучины на дорогах возникают при одновременном сочетании трех
факторов:

- наличие пучинистых грунтов;

- интенсивное влагонакопление до относительной влажности более 0,75 от влажности на границе текучести грунта в период морозно­го влагонакопления;

- медленное и глубокое промерзание грунтов под дорожной одеждой на глубину более 0,5 м.

При отсутствии любого из этих факторов пучины не возникают. Мероприятия, направленные на устранение возможности образо­вания пучин, разделяются на три группы (рис. 15):

- изменение или регулирование пучинистых свойств грунта путем
замены пучинистого грунта непучинистым, введения добавок, термообработки или укрепления грунта вяжущими;

- регулирование водного режима земляного полотна путем обеспечения поверхностного водоотвода и исключения увлажнения грунтовыми водами;

- регулирование теплового режима земляного полотна устройством морозозащитных и теплоизолирующих слоев и др.

Рис. 15. Мероприятия по устранению причин пучинообразования, применяемые при реконструкции дорог

Одной из основных причин возникновения пучин является нали­чие пучинистых грунтов в теле земляного полотна под дорожной оде­ждой.

Все грунты по степени пучинистости разделяются на 5 групп:

I – непучинистые грунты, относительное морозное пучение которых меньше или равно 1 % (К_пуч < 1). К ним относится песок гравелистый крупный и средней крупности с содержанием частиц мельче 0,05 мм до 2 %;

II – слабопучинистые, относительное морозное пучение от 1 до 4 %; (К_пуч= 1÷4). К ним относятся песок гравелистый крупный, средней крупности и мелкий с содержанием частиц мельче 0,05 до 15 %, супесь легкая крупная;

III – пучинистый, относительное морозное пучение от 4 до 7 % (К_пуч= 4÷7). К ним относятся супесь легкая, суглинок (легкий и тяжелый), глины.

IV – сильнопучинистый, относительное морозное пучение от 7 до 10 % (К_пуч= 7÷10). К ним относятся песок и супесь пылеватые, суглинок тяжелый пылеватый;

V – чрезмернопучинистый, относительное морозное пучение бо­лее 10 % (К_пуч > 10). К ним относятся супесь тяжелая пылеватая и суглинок легкий пылеватый.

Для того чтобы избежать образования пучин, рабочий слой зем­ляного полотна в насыпях и выемках на глубине 1,2 м от поверхности цементобетонных и на глубине 1 м от поверхности асфальтобетонных покрытий во II дорожно-климатической зоне и на глубине 1 и 0,8 м со­ответственно в III дорожно-климатической зоне должен состоять из непучинистых или слабопучинистых грунтов (группа I или II).

На участках автомобильных дорог, где эти требования не выдержаны и установлено образование пучин, необходимо принимать следующие меры:

1) замена пучинистого грунта на непучинистый;

2) устройство дренирующих слоев из песка или щебеночных материалов в нижней части земляного полотна;

3) устройство водонепроницаемых капилляропрерывающих и водоизолирующих прослоек, в качестве которых могут быть применены термопластики (изол, бризол, броулин, гидроизоляционный материал на основе полиизобутилена), пленки (полиэтиленовая, поливинилхлоридная и полиамидная, амдор-2), основные рулонные материалы (гидроизол, рубероид, стеклорубероид) (рис. 16);

4) устройство морозозащитных и теплоизолирующих слоев.

Гидроизоляция земляного полотна применяется для предотвраще­ния поступления влаги в тело земляного полотна: атмосферных осад­ков через обочины, неукрепленные или укрепленные щебнем или гравием, воды из кюветов при длительном стоянии поверхностных вод, грунтовых вод при промер­зании для прерывания капиллярного поднятия грунтовых вод.

Местоположение гидроизолирующей прослойки выбирается в зави­симости от источника поступления влаги (см. рис. 16).

Технология работ по устройству гидроизолирующих прослоек за­висит от конструкции дорожной одежды и местоположения гидроизо­лирующей прослойки.

Морозозащитные слои – это слои дорожной одежды и верхней части земляного полотна из зернистых материалов, таких как щебень, песчано-гравийные смеси, шлаки, непучинистые грунты I группы, а также грунты, укрепленные вяжущими и гидрофобизированные.

Рис. 16. Конструкции земляного полотна с гидроизолирующими про­слойками (ГП):

а – гидроизоляция обочин; б – гидроизоляция дорог с переход­ным типом покрытия;

I – серповидный профиль; II – полукорытный профиль; в – гидроизоляция нижней

части насыпи при длитель­ном стоянии поверхностных вод; г – то же, при близком

уровне грунтовых вод

Теплоизолирующие слои – это слои дорожной одежды из мате­риалов с более эффективными теплозащитными свойствами, чем у грунтов и обычных дорожно-строительных материалов.

К таким материалам относятся полимерные материалы (пенопласты); легкие бетоны, в которых содержатся пористые за­полнители (керамзит, аглопорит, гранулы полис­тирола, измельченный пенопласт); металлургические шлаки; золошлаковые смеси, обработан­ные и необработанные вяжущим; композиции из местных материалов или грунтов с добавкой легких за­полнителей и вяжущих, приготовленных спосо­бом смешения в уста­новке или на дороге; битумоминеральные смеси обычные или с легкими заполнителями.

Коэффициент теплопроводности таких материалов не должен превышать 0,6 Вт/мК, коэффициент морозного пучения не более 1 %. Кроме того, слои из этих материалов должны обладать достаточ­ной прочностью.

Теплоизолирующие слои из пенопласта устраиваются редко из-за высокой стоимости этого материала. Пенопласт применяется в случае низкой несущей способности грунтового основания под насыпью для ее облегчения.

Для предохранения земляного полотна от глубокого промер­зания устраивают дорожные одежды с теплоизолирующими слоями из укрепленных цементом или битумом местных материалов, грунтов или отходов промышленности с добавкой легких заполнителей (рис. 17).

Рис. 17. Конструкция дорожной одежды с теплоизолирующими слоями: а – из укрепленных материалов и грунтов с легкими заполнителями; б – то же, с трубчатыми дренами; в – с морозозащитным слоем из битумоминеральной смеси; 1 – покрытие; 2 – основание; 3 – укрепи­тельная полоса; 4 – укрепление обочин; 5 – песчаный дренирующий слой; 6 – засев трав; 7 – теплоизолирующий слой; 8 – трубчатая дрена; 9 – выпуск; 10 – морозозащитный слой

В качестве легких заполнителей используются шлаки, щебень, песок, керамзит и др.

Для предохранения грунта земляного полотна под дорожной оде­ждой от промерзания со стороны обочин теплоизолирующий слой должен быть шире проезжей части на 0,8–1,0 м с каждой стороны.

Применение указанных методов при перестройке участков автомобильных дорог, подверженных пучинообразованию, сопряжено с необходимостью закрытия участка для движения транзитного автотранспорта и переноса его на существующие объездные автомобильные дороги или строительством новых объездных дорог, обеспечивающих движение в любых погодных условиях. Это связано со значительными капитальными вложениями и увеличением сметной стоимости реконструкции.

К другим методам борьбы с пучинообразованием на дорогах, которые не требуют закрытия транспортного движения, относятся:

1) строительство траншейных дренажей глубокого заложения;

2) устройство дренажей мелкого заложения на откосах;

3) устройство свай, заполненных известковым или цементным раствором.

При устройстве дренажа глубокого заложения, который может быть односторонний или двухсторонний, прикромочный и прикюветный (рис. 18, 19), преследуется цель понижения уровня грунтовых вод и тем самым уменьшение поднятия капиллярной воды.

Траншейный дренаж применяют в сложных случаях, если уровень грунтовых вод оказывает существенное влияние на влаж­ность грунта рабочего слоя земляного полотна. В основном это третий тип местности по условиям увлажнения с расположением уровня грун­товых вод не глубже 1–1,5 м от поверхности на участках невысоких насыпей.

Работы выполняют в следующей последовательности:

- разработка грунта в траншее одноковшовым экскаватором «обратная лопата» или многоковшовыми роторными экскаваторами;

- планировка дна траншеи и уплотнение грунта вибротрамбовками;

- укладка щебеночного или гравийного слоя;

- укладка керамической или асбоцементной трубы с прорезями (для поступления воды в трубу) с соблюдением продольного уклона;

- подготовка, раскатка и укладка рулонов синтетического нетканого материала в траншее с креплением скрепками;

- засыпка трубы в траншее щебеночным или гравийным материалом;

- засыпка траншеи грунтом с помощью бульдозера с послойным разравниванием и уплотнением трамбовками.

Во всех случаях необходимо обеспечить выход воды из дренажных труб в пониженные места.

Рис. 19. Конструкция дренажа глубокого заложения: 1 – траншея; 2 – щебень крупный; 3 – асбестовая или керамическая труба с прорезями, обернутая нетканым водопроницаемым материалом; 4 – гидроизолирующая прослойка (рубероид, полиэтилен и т.д.); 5 – грунт засыпки (песок)

На обочинах устраиваются дренажи мелкого заложения. В этом случае дренажная труба укладывается в ровик вдоль кромки проезжей части для сбора воды из дренирующего слоя и осушения верхней части земляного полотна. Это может быть комбинированный прикромочный дренаж, комбинированный плоскостной дренаж или поперечные дренажи мелкого заложения (рис. 20, 21).

Рис. 20. Схема расположения поперечного дренажа мелкого заложения:

1 – обочина; 2 – проезжая часть; 3 – поперечный дренаж

Рис. 21. Конструкция поперечного дренажа мелкого заложения: h – глубина заложения соответствует толщине дорожной одежды; 1 – крупномерный щебень; 2 – рубероид или полиэтилен; 3 – грунт засыпки

Дата добавления: 2015-06-29