Участок строящейся автомобильной дороги проходит по таёжной местности и будет соединять населенные пункты пос. Ираёль, пос. Зеленоборск, пос. Рыбница.
При строительстве автомобильной дороги пос. Ираель — пос. Рыбница на участках в насыпях менее 1 м, а также в выемках грунты представлены супесями и суглинками легкими пылеватыми которые подвержены пучинообразованию. Протяженность участков в выемке составляет 1 км, в насыпях более 4 км.
Причинами возникновения пучин являются сочетание трех факторов: наличия пучинистых грунтов; интенсивного влагонакопления до относительной влажности более 0,75 от влажности на границе текучести грунта в период морозного влагонакопления; медленного и глубокого промерзания грунтов под дорожной одеждой на глубину более 0,5 м. При отсутствии любого из этих факторов пучины не возникают [1].
Для повышения долговечности дорожных одежд необходимо обеспечить морозостойкость и предотвращение появления трещин в покрытии.
Мероприятия, направленные на устранение возможности образования пучин, можно разделить на группы: 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.
Анализируя мероприятия по борьбе с пучинами можно сделать вывод, что наиболее эффективными являются замена пучинистых грунтов на непучинистые или изменения свойств грунтов, путем их закрепления.
Наиболее кардинальным способом борьбы с пучинами является устранение источников увлажнения земляного полотна, которое обеспечивается организацией поверхностного отвода воды с придорожной полосы за счет устройства прикрмочного дренажа. Этот метод в связи со сложностью его осуществления, высокой стоимостью и недостаточной надежностью не может быть использован из-за трудности вывода воды из дренажных труб в пониженные места. Кроме того, дренажи требуют весьма тщательного эксплуатационного надзора, при отсутствии или при недостаточности которого быстро засоряются и перестают действовать. Устройство прикрмочных дренажей либо перехватывающего дренажа значительно повышают стоимость строительства.
Наиболее эффективным с нашей точки зрения является регулирование теплового режима земляного полотна путем применения теплоизолирующих прослоек типа «Стайрофом» [2].
В СибАДИ под руководством д. т.н., профессора Шестакова В. Н. с участием профессора В. А. Давыдова (ФГУП «РОСДОРНИИ») в течение 2003–2004 гг. провели обследования данного участка. Все эти наблюдения дали возможность установить фактическое изменение физико-механических свойств геопенопласта «Стайрофом» в течение 20 лет. Плотность геопенопласта «Стайрофом» на данном участке увеличилась на 18 %. [2].
Эффект от применения теплоизолирующего слоя для предотвращения образования пучин и оттаивания грунта, используемого в конструкции земляного полотна и дорожной одежды, получается за счет:
‒ уменьшения объемов привозных грунтов при сооружении земляного полотна;
‒ обеспечения возможности использования в земляном полотне грунтов с любой степенью увлажнения;
‒ обеспечения возможности уменьшения рабочих отметок насыпей;
‒ исключения необходимости замены грунта в основании дорожной одежды в выемке;
‒ повышения надежности и долговечности дорожной конструкции;
Реальный экономический эффект при применении теплоизоляционного слоя из плит геопенопласта «Стайрофом» выражается в удешевлении конструкции от 8 до 45 %, что связано чаще всего с отсутствием качественных грунтов [2]. В связи с чем этот способ строительства с применением плит геопенопласта рекомендуется как преимущественный.
В настоящее время разработан нормативный документ по проектированию и устройству теплоизолирующих слоев из экструдированного пенополистерола «STYROFOAM» на автомобильных дорогах России, который позволяет с учетом конкретных климатических, грунтовых, гидрологических условий рассчитать толщину пенополистерола, тем самым предотвратить образование пучения на участках с сильно пучинистыми грунтами. [4].
При недостаточной морозоустойчивости дорожной одежды следует рассмотреть включение мероприятий по улучшению трещиностойкости за счет применения георешеток. Совместное использование теплоизолирующих материалов типа «Стайрофом» и георешеток позволит значительно снизить затраты на замену не дренирующих грунтов дренирующими, повысить морозостойкость дорожных одежд, улучшить сдвигоустойчивость и термсостойкость покрытий [3].
Для строящейся автомобильной дороги выполнен расчет термоизолирующего слоя из геопенопласта «Стайрофом» толщина которого составила 3 см., а также рассчитана конструкция дорожной одежды согласно нормативным требованиям [4] представленная на рисунке 1.
Рис. 1. Конструкция дорожной одежды на суглинистых грунтах
Применяемые пенопласты в слоях дорожных должны обладать следующими требованиями:
‒ прочность при сжатии при 10 % линейной деформации не меньше 0,4 МПа;
‒ предел прочности при изгибе не менее 0,7 МПа;
‒ водопоглащение не более 0,45 %.
В сентябре 2017 года на автомобильной дороге пос. Ираель- пос. Рыбница был построен опытный участок с применением в конструкции дорожной одежды полистирольных плит и георешоток.
Строительство опытного участка выполнялось в следующей технологической последовательности:
‒ подготовка песчаного подстилающего слоя;
‒ укладка полистирольных плит марки Geo 500A плотностью 38 кг/м3;
‒ укладка песчаного слоя толщиной 25 см;
‒ укладка плоской георешетки;
‒ устройство щебеночного основания методом заклинки толщиной 25см;
‒ устройство двухслойного асфальтобетонного покрытия.
Песок вывозили на дорогу автосамосвалами КаМАЗ-6520, планировали автогрейдером Volvo-G946, поливали водой поливомоечной машиной ПМ-130 и уплотняли катком Bomag BW203AD-4 за 10 проходов по одному следу. Плиты из геопенопласта укладывали по песчаному слою вручную (звено из 2 человек), располагая их длинной стороной вдоль дороги. Плиты укладывали таким образом, чтобы поперечные швы в соседних рядах плит располагались в разбежку, т. е. в одной точке не должны соединяться 4 плиты, как указано на рисунке 2.
Уложенные плиты закрепляли металлическими стержнями диаметром 6–8 мм и длиной 40 см. Стержни забивали в геопенопласт заподлицо. Крайние ряды плит и 1 -2 ряда закрепили двумя стержнями.
Рис. 2. Схема укладки и крепления геопенопласта Стайрофом» стальными колышками: 1 — геопенопласт «Стайрофом»; 2 — ось дороги;3 — стальные колышки
Песчаное основание толщиной 25 см устраивали по полистирольным плитам способом «от себя». Песок также доставляли автосамосвалами КАМАЗ-6520, распределяли бульдозером Коmatsu D-65E12, поливали водой поливомоечной машиной ПМ-130 и укатывали катками Bomag BW203AD-4. По слою основания из песка вручную укладывали вдоль дороги плоскую георешетку раскатывая ее из рулонов с перекрытием на 30см
Рекомендации по геометрическим параметрам и форме поставки:
‒ масса пакета георешетки не превышала 70 кг;
‒ толщина геополосы георешетки составила не менее 1,2 мм;
‒ размер модуля георешетки 3500×2400 мм;
‒ высота георешетки не ниже 5 см.
Рекомендации по механическим свойствам георешеток [3]:
‒ прочность геополосы при растяжении — 17 кН/м;
‒ относительное удлинение геополосы при максимальной нагрузке — 35 %;
‒ прочность перфорированной геополосы — не ниже прочности шва;
‒ условная длительная прочность шва 30 суток.
Особенности технологии производства работ связаны с введением дополнительной операции по укладке георешетки и введением дополнительных требований к выполнению работ по устройству слоя основания, расположенного непосредственно над георешеткой.
Общая технологическая схема производства работ представлена на рисунке 6.
|
Наименование работ |
Отсыпка и разравнивание песка |
Уплотнение песка |
Устройство прослойки из георешетки |
Отсыпка и разравнивание щебня |
Уплотнение щебеночного слоя |
Рис. 3. Технологическая схема укладки георешетки: 1 — Бульдозер, 2 — Автосамосвал, 3 — Поливомоечная мпашина, 4 — Каток, 5- Георешетка Славрос СД
Укладку георешетки производили на выровненном и уплотненном песчаном основании путем раскатки рулонов с периодическим (через 10–15 м) выравниванием полотен и легким их натяжением без образования складок. Как правило, крепления георешетки к нижележащему слою не требуется, поскольку препятствует натяжению полотна при образовании «волны» в процессе отсыпки вышележащего слоя после чего закрепляли анкерами. Анкера располагали через 10–15 м по длине в местах перекрытия рулонов устанавливали 3 анкера по ширине, в других местах — 2 анкера по ширине.
Георешетку укладывали на ширину слоя песчаного основания с запасом не менее толщины слоя плюс 0,1 м в каждую сторону.
Отсыпку на уложенную георешетку щебня фракции 40–70 мм выполняли по способу «от себя». Основные условия устройства слоя основания — недопущение заезда построечного транспорта на открытую поверхность полотна, постепенное разравнивание отсыпанного материала основания за несколько проходов с последовательной надвижкой щебня основания на георешетку. Щебеночное основание устраивали по методу заклинки т. е.доставленный автосамосвалами щебень фракции 40–70 мм разравнивали бульдозером способом от себя поливали водой и уплотняли катком, затем вывозили расклинивающуюся фракцию щебня 10–20 мм распределяли ее с помощью навесного распределителя, поливали водой из расчета 10–15 литров на квадратный метр и уплотняли гладковальцовым катком Bomag BW203AD-4 за 6 проходов по одному следу.
При выполнении работ визуально оценивали качество укладываемых полотен. При этом фиксировали дефекты внешнего вида (разрывы, вырывы, другие нарушения сплошности ребер и узлов, перекос ячеек, наличие включений, загрязнений, наличие перегибов или следов перегибов на ребрах, ровность кромок). Также фиксировали величину перекрытия смежных полотен по ширине и длине, длину материала в рулоне и ширину, их соответствие документации (маркировке на рулонах, данным паспорта на партию материала).
Укладку двухслойного асфальтобетонного покрытия по щебеночному основанию производили по общепринятой технологии с применением в качестве ведущей машины асфальтоукладчика Volvo-ABG6820. Применение полистерольных плит при строительстве опытного участка позволило использовать местные пучинистые грунты, а применение георешеток в слоях дорожных одежд позволило съэкономить до 30 % щебня. Совместное применение полистирольных плит с георешетками повысило трещиностойкость и сдвигоустойчивость асфальтобетонного покрытия и прочность дорожной одежды.
Литература:
- Строительство и реконструкция автомобильных дорог: Справочная энциклопедия дорожника (СЭД). Т. I / А. П. Васильев, Б. С. Марышев, В. В. Силкин и др.; Под ред. д-ра техн. наук, проф. А. П. Васильева. — М.: Информавтодор, 2005. — 654 с.
- СТО 218.3.001–2006 «Проектирование и устройство теплоизолирующих слоев из экструдированного пенополистерола «STYROFOAM на автомобильных дорогах России»
- ВРДС 32–12–08 Руководство по устройству аэродромных оснований и дорожной одежды с армирующими прослойками из геосинтетических материалов. — М.:2008.
- ОДН 218.046–01. Проектирование нежестких дорожных одежд: — М.: ГП «Информавтодор», 2001. — 145 с.
