ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГРУНТОВ, УКРЕПЛЕННЫХ ВЯЖУЩИМ, ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА ДОРОГ К НАСЕЛЕННЫМ ПУНКТАМ РЕСПУБЛИКИ ТАТАРСТАН

На территории Республики Татарстан выделяют три почвенно-грунтовых зоны: предкамье (северный); предволжье (западный); закамье (юго-восточный), которые формируют большое разнообразие видов и типов грунтов, часть из которых пригодна для использования в дорожном строительстве республики. Отметим, что даже пригодные для строительства дорог территориальные грунты характеризуются низкими прочностными показателями, плохо поддаются уплотнению и имеют повышенную влажность, а также подвержены к морозному пучению. Перечисленные недостатки грунтов на территории Республики Татарстан указывают на необходимость улучшения первоначальных физико-химических свойств грунтов, с помощью способов внедрения в грунт и последующим перемешиванием их с вяжущими, такими как цемент, доломиты, золы уноса, органические вяжущие, добавки и т.д.). Изменение качеств сделает возможным использование улучшенных грунтов не только в качестве материалов для строительства земляного полотна автодорог, но и в качестве материала для других конструктивных элементов автодорог низших технических категорий (IV-V) с малой расчетной интенсивностью движения, согласно требованиям [3] табл. 1, утвержденного 8 октября 2015 года Министерством Транспорта Российской Федерации.

Отметим, что на практике группу методов искусственного изменения свойств грунтов, направленных на обеспечение устойчивого положения объёма грунта в условиях его естественного залегания путем преобразования физико-химических показателей называются укреплением грунтов.

Деятельностью по улучшению свойств грунтов предназначенных для дорожного строительства занимались многие инженерно-технические работники ряда ведущих стран мира. Данная проблема была важна для СССР и России, с их огромными территориями, большим разнообразием грунтов. В силу их малопригодности для дорожного строительства, существующее качество грунтов требовало и требует предварительного улучшения перед использованием их в качестве оснований или покрытий автодорог. Не удивительно, что в дорожной науке в 60-х годах XX века рассматривалась проблема искусственного улучшения грунтов для улучшения прочностных показателей проезжей части грунтовых дорог. Известно, что в работах Е. Головачёва рассматривались методы улучшения грунтов с помощью уплотнения, а также смешения песка и гравия с глинистым грунтом.

Способы улучшения грунтов с применением гранулометрических добавок были предложены в трудах профессора Г. Д. Дубелира.

Развитие разносторонних методов укрепления грунтов на серьезном уровне была начата в Советском Союзе в конце 20 - 30-х годов прошлого века и продолжается по сей день. Что примечательно, эти поисковые исследования имели конкретную направленность (с учетом природных особенностей дорожно-климатических зон), что было правильно и обоснованно с учетом различных условий строительства в разных точках огромной страны.

30 – 40-е годы XX-го века характеризуются методами укрепления грунтов добавками органических (жидких битумов и каменноугольных дегтей) и неорганических (извести, портландцемента, доломита и др.) вяжущих материалов для дорожного и аэродромного строительства. Со временем дополнялся список применяемых вяжущих материалов: так, дополнительно к вышеупомянутым органическим вяжущим широкое применение нашли битумные эмульсии, пасты и вспененные битумы, а ассортимент минеральных вяжущих пополнили активные золы уноса, тонкомолотые гранулированные шлаки, белитовые шламы и другие отходы горно-обогатительных комбинатов, цветной и черной металлургии, обладающие свойствами вяжущих [6].

Научной основой укрепления грунтов и, особенно глинистых грунтов, было и по-прежнему остается справедливым и теперь, важное положение, сформулированное М.М. Филатовым [5] и развитое В.М. Безруком [1], которое заключается в следующем: при разработке любых методов укрепления грунтов в целях качественного изменения первоначальных их свойств всегда необходимо всесторонне учитывать свойства и особенности тонкодисперсной (глинисто-коллоидной) части грунта, а также емкость обмена и состав поглощающего комплекса, минералогический и химический составы и генетические признаки грунта.

Наука, занимающаяся вопросами искусственного укрепления и стабилизации грунтов называется технической мелиорацией грунтов (англ. soil improvement). Это наука, занимающаяся разработкой теории и методов целенаправленного улучшения состава, физического состояния и физико-механических свойств грунтов в соответствии с запросами различных видов строительства с целью позитивного изменения качества определённых участков (объёмов) геологической среды, испытавших техногенное воздействие различного профиля [4].

Как показывает статистика на 01.01.2016 в Республике Татарстан более 840 сёл и деревень не соединены дорогами капитального типа, что подталкивает к поиску инновационных способов в технологиях и методах строительства дорожных одежд. Как показывает многолетняя практика отечественного и зарубежного дорожного строительства, наиболее эффективным и перспективным является применение территориальных грунтов, укрепленных вяжущими, в качестве основного материала для возведения оснований и верхних слоев покрытий дорожных одежд, а также для укрепления и повышения несущей способности земляного полотна автодорог.

Использование грунтов в районе строительства дороги, укрепленных вяжущим, имеет ряд преимуществ:

• позволяет использовать местные грунты, которые ранее были непригодны для дорожного строительства;
• вследствие малой дальности перевозки материала (грунта) от карьера, который может находится непосредственно у места строительства, возникает экономия средств, выделенных на строительство;
• сокращаются сроки строительства;
• рассматриваемый метод может быть использован как при новом строительстве, так и при реконструкции, ремонте и капитальном ремонте существующих автодорог.

Технология укрепления местных грунтов для дальнейшего использования в дорожной отрасли является перспективной, но недостаточно изученной и разработанной. Дальнейшие исследования в данной области обеспечат достижение ощутимых результатов при строительстве автодорог в плане повышения прочностных качеств, повышения технико-экономических показателей автодорог, а так же экономии материалов и средств.

Механизмы для стабилизации и укрепления грунта относятся к разряду специальной дорожно-строительной техники и разрабатывались и разрабатываются специально для изменения гранулометрического состава, повышения прочностных показателей и стабилизации грунтов для дальнейшего их использования в качестве материалов для конструктивных элементов автомобильных дорог. Все известные на сегодняшний день фирмы-производители специализированной техники для укрепления грунтов производят большое количество механизмов различной производительности и конструкции, но цель остается неизменной – придание природному грунту качеств более дорогих материалов, таких как щебень, ЩПС и т.п.

Список литературы:

1. Безрук В.М. Основные принципы укрепления грунтов. - М.: Транспорт, 1987.
2. Закрепление грунтов // Википедия – свободная энциклопедия. [электронный ресурс] – Режим доступа. – URL:http://ru.wikipedia.org/wiki/Закрепление_грунтов (дата обращения 15.02.2016).
3. СП 243.1326000.2015 Проектирование и строительство автомобильных дорог с низкой интенсивностью движения.
4. Техническая мелиорация грунтов // Википедия – свободная энциклопедия. [электронный ресурс] – Режим доступа – URL:https://ru.wikipedia.org/wiki/Техническая_мелиорация_грунтов (дата обращения 15.02.2016).
5. Филатов М.М. Основы дорожного грунтоведения. - М.: Гострансиздат, 1936.
6. Фурсов С.Г. Обзорная информация Автомобильные дороги и мосты. Строительство конструктивных слоев дорожных одежд из грунтов, укрепленных вяжущими материалами. Обзорная информация. Выпуск 3 [электронный ресурс] – Режим доступа. – URL:http://www.znaytovar.ru/gost/2/Obzornaya_informaciyaAvtomobil11.html (дата обращения 15.02.2016).