ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ УКРЕПЛЁННЫХ ГРУНТОВ В ОСНОВАНИИ НАСЫПИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

АННОТАЦИЯ

Прочность земляного полотна автомобильной дороги характеризует ее устойчивость и надежность. Конструкции, грунты, методы и технология для возведения земляного полотна обеспечивают прочность дорожной одежды и безопасность движения в любое время года, не зависимо от природно-климатических условий.

По всей территории Российской Федерации распространены слабые грунты: торф и заторфованные грунты, илы, сапропели, глинистые грунты (с коэффициентом консистенции более 0,5).

Постройка автомобильных дорог с применением слабых грунтов в основаниях насыпей объединены с огромным риском, то что обуславливается их специфическими качествами.

Ключевые слова: слабые грунты, геосинтетический материал, геосетки, георешетки, армирование насыпи, цемент.

В Иркутской области, да и по всей территории Российской Федерации распространены слабые грунты. К таким грунтам относятся связные грунты, имеющие прочность на сдвиг в условиях природного залегания менее 0,075 МПа (при испытании прибором вращательного среза) или модуль осадки при нагрузке 0,25 МПа более 50 мм/м (модуль деформации ниже 5 МПа). При отсутствии данных испытаний к таким грунтам следует относить: торф и заторфованные грунты, илы, сапропели, глинистые грунты с коэффициентом консистенции более 0,5, иольдиевые глины, грунты мокрых солончаков.

Применение слабого грунта в основании насыпи несет в себе определенный риск, возникающие деформации могут нанести непоправимый ущерб.

Процесс разрушения связан с нарушением устойчивости, выпиранием грунта из-под основания насыпи или выпирание его по поверхности скольжения.

При проектировании насыпей автомобильных дорог на слабых грунтах применяют один из двух принципов:

• удаление слабого грунта и замена его;

• использование слабого грунта в качестве основания насыпи с применением мероприятий, обеспечивающих устойчивость основания и ускорение его осадки, а также прочность дорожной одежды, сооружаемой на таком земляном полотне.

Использование слабого грунта во многих случаях существенно снижает стоимость и трудоемкость работ, повышает темпы строительства и отказ от его применения необходимо обосновать технико-экономическим анализом с учетом конкретных условий. Данный анализ осуществляется на основе прогнозов устойчивости, конечной величины и длительности осадки слабого грунта при возведении насыпи.

Конструктивно-технологические решения, обеспечивающие возможность использования слабых грунтов в основании насыпи

1. Частичная удаление слабого грунта;
2. Частичная замена слабого грунта;
3. Полное удаление слабого грунта;
4. Применение геосинтетического материала;
5. Метода «смешения грунтовых масс».

Более подробно мы рассмотрим два последних.

Геосинтетические материалы, представляющие класс полимерных строительных материалов, в дорожном строительстве выполняют функции армирования, разделения и дренирования [1].

Преимуществами применения геосинтетических материалов, по сравнению с традиционными технологиями, являются их низкая чувствительность к присутствующим в грунте в нормальных концентрациях агрессивным веществам, простота в укладке и более низкая стоимость сооружений.

Производимые в настоящее время в мире геосинтетические материалы подразделяются на классы:

- нетканые и тканые геотекстили;

- геосетки (георешетки);

- водонепроницаемые геомембраны;

- геокомпозитные двух- и многослойные материалы.

Глубинное смешивание грунта в массиве – метод укрепления слабых грунтов путем смешивания грунта с вяжущим, предусматривающий сплошное укрепление всего объема грунта в основании насыпи [1].

Глубинное смешивание имеет следующею последовательность, производится подача вяжущего (цемент, известь, гипс, шлак) под давлением в слабый грунт с одновременным смешиванием.

При этом применяется стандартное оборудование: обычно экскаватор с заменого ковша на насадку-смеситель. Насадка представляет собой штангу с крыльчаткой в виде фрез с форсунками, через которые под давлением подается вяжущее в процессе вращения фрез.

Насадка одновременно размельчает грунт и перемешивает его с вяжущим.

Гидравлический привод позволяет менять угол наклона смесителя, что делает процесс укрепления более эффективным, а смешиваемый грунт – более однородным. Работы выполняются по способу «от себя» с рабочей платформы – путем устройства слоя песчаного грунта толщиной 0,6-1,0 м, при необходимости поверх геотекстильного материала.

Технология глубинного смешивания была применена ООО «Трансстроймеханизация и ООО «НордСтэбРаша» в 2013 г. в опытно-экспериментальном порядке на двух участках дорог, прилегающих к трассе строящейся автомагистрали Москва – Санкт-Петербург [4].

Опытно-экспериментальные работы подтвердили преимущества технологии глубинного смешивания:

• использование местного грунта оснований насыпи с исключением транспортировки и применения дорожно-строительных материалов (кроме вяжущего);

• ее гибкость, что позволяет в зависимости от предъявляемых требований менять модифицировать механические свойства грунтов в широком диапазоне за счет изменения расхода вяжущего, добавления любого местного некондиционного грунта (например, переувлажненного связного грунта выемок, как это имело место в ходе выполнения опытно-экспериментальных работ) [3];

• обеспечение широких возможностей для варьирования конструктивно-технологическими решениями с целью их оптимизации в зависимости от местных условий (изменение глубины укрепления, в том числе переменная по ширине насыпи глубина укрепления; возможность сочетания с укреплением смешиванием «в колоннах»;

• возможность укрепления некондиционного переувлажненного грунта в отвалах с последующим перемещением на участок строительства для использования в основании и нижней части насыпи) [2].

Объектом для сравнения методов и подробного анализа будет автомобильная дорога Тайшет-Шиткино-Шелаево в Тайшетском районе Иркутской области.

Автомобильная дорога соединяет населенные пункты Тайшет-Шиткино-Шелаево.

На участках дороги, где в основании залегают слабые грунты Участки от ПК 10+00 до ПК 13+10 соответственно 310 м, ПК 16+20 до ПК 29+60 соответственно 1340м, для повышения несущей способности основания, обеспечения равномерной осадки и сокращения сроков консолидации основания предусмотрено армирование насыпи с применением геосинтетических материалов (геокомпозита) и учтен дополнительный объем земляных работ на строительную осадку [4].

Геокомпозит укладывается на поверхность существующей насыпи, на всю ширину устраиваемого земляного полотна.

Преимущества первого метода:

• низкая чувствительность к присутствующим в грунте в нормальных концентрациях агрессивным веществам,
• простота в укладке.

Преимущества второго метода:

• использование местного грунта;
• обеспечение широких возможностей для варьирования конструктивно-технологическими решениями с целью их оптимизации в зависимости от местных условий.

Метод смешения грунта в массиве является альтернативным для строительства автомобильных дорог на слабом основании. При соответствующем технико-экономическом анализе данный метод может принести экономию.

Список литературы:

1. Зинюхина И.В. Укрепление грунтов для строительства дорог и аэро­дромов / И.В. Зинюхина. М.: Высшая школа. 1971.
2. Кочеткова Р.Г. Улучшение свойств глинистых грунтов стабилизато­рами / Р.Г. Кочеткова //Автомоб. дороги. - 2006.
3. Марков, Л.А. Улучшение свойств грунтов поверхностно-активными и структурообразующими веществами / Л.А. Марков, А.11. Парфенов, А.П.
4. Прорыв в решении дорожного вопроса [Электронный ресурс]. - М., 2010. - Режим доступа: hUp;A4vww.chelyabinsk.chebi.ru/vicwart.php? Ld=l 151