Деформации, разрушения и дефекты состояния автомобильных дорог

Под действием автомобильного движения, собственной массы и погодно-климатических факторов в элементах и в теле автомобильной дороги в процессе ее эксплуатации происходят и накапливаются дефекты в виде деформаций, разрушений и дефектов состояния, т.е. несоответствие ее состояния проектным или нормативным требованиям.

Деформации земляного полотна связаны с грунтово-гидрологическими условиями, воздействием климатических факторов, условиями эксплуатации дороги, а в ряде случаев - и с технологией строительства и своевременностью проведения мероприятий по содержанию автомобильной дороги, которые определяют условия увлажнения грунтов земляного полотна. Наиболее часто используемые для сооружения земляного полотна связные грунты с увеличением влажности из твёрдого или полутвердого состояния переходят в пластичное, пластично-текучее и текучее. Эти переходы сопровождаются уменьшением прочностных и деформативных характеристик во много раз, что приводит к потере прочности и устойчивости земляного полотна и образованию различных видов деформаций.

К типичным деформациям земляного полотна относятся осадки, расползание и сдвиг насыпи, пучины, деформации обочин и откосов (рис. 6.1 и 6.2). К наиболее характерным разрушениям земляного полотна относят обрушение, сползание, сплыв откосов насыпей и выемок, размывы откосов, выдувание обочин и откосов из несвязанных и слабосвязанных грунтов и др.

Осадка земляного полотна - равномерное или неравномерное понижение поверхности насыпи, вызванное недостаточным уплотнением или переувлажнением грунтов. Часто возникают в местах повышенного увлажнения, применения недоброкачественных грунтов при возведении высоких насыпей.

Расползание насыпи - дефект, в результате которого нарушается форма и размеры насыпей и откосов, происходит оседание, теряется общая устойчивость.

Причиной расползания насыпи является неправильное выполнение строительных работ (смешение растительного и глинистого грунтов, отсыпки насыпи из мерзлого или переувлажненного грунта и т.д.).

Рис. 6.1. Основные виды деформаций и разрушений насыпей:

а – осадка; б – просадка; в – расползание (растекание);

г – осадка насыпи и деформация откосов

Сдвиг или сползание насыпи по основанию происходит на косогорных участках из-за недостаточного сопротивления сдвигу основания насыпей или на оползневых участках. Причинами этих деформаций являются недоброкачественная подготовка основания (отсутствие уступов, недостаточное уплотнение), наличие в основании слабопрочных грунтов, повышенное увлажнение и недоуплотнение нижних слоев насыпи.

Пучины - поверхностные деформации земляного полотна, возникающие вследствие интенсивного накопления влаги, и промерзания верхних слоев насыпей, сложенных из пылеватых, пучинистых грунтов (см. подраздел 4.3).

Просадказемляного полотна - локальное перемещение на различную глубину, обусловленное неоднородностью грунта и его уплотнения, укладкой мерзлого грунта при возведении насыпи.

Рис. 6.2. Основные виды разрушения откосов:

а – насыпей; б - выемок

На высоких насыпях просадка может возникнуть при неудовлетворительном уплотнении грунта на откосах.

Особенно часто просадки насыпей происходят на участках со слабыми подстилающими грунтами - на болотах, просадочных грунтах, карстах т.д.

Обрушения, сползания (сплыв) откосов - отделение откосной части грунта земляного полотна и перемещение его вниз по кривой скольжения.

Нарушение общей устойчивости откосов характеризуется смещением значительных масс грунта, частичным или полным разрушением земляного сооружения (насыпи, откосной части выемки) в результате изменения напряженного состояния в грунтовом массиве, т.е. достижения сдвигающимися напряжениями предельных значений.

При этом сплывами называют, по сути, локальные оползни. Они выражаются глубокими деформациями откосов, охватывающими значительные массивы на глубину до 3 м и более. Такие сплывы откосов характерны для высоких насыпей и глубоких выемок.

Оплывинаминазывают поверхностные сплывы с захватом грунта мощностью до 1 м с сохранением общей устойчивости откосов.

Сползание откосов наблюдается при применении слабых грунтов, их переувлажнения и недоуплотнении. Наиболее часто возникают при отсутствии укреплений и интенсивном увлажнении атмосферными осадками или поверхностной водой. Кроме того, причиной сползания является превышение норм крутизны откосов, присыпка земляного полотна при его уширении без устройства уступов или с недостаточным уплотнением.

Подтопляемые откосы имеют, как правило, укрепления. Их деформация (разрушение) определяются конструкцией укрепления и интенсивностью воздействия (помимо общих) агрессивных факторов, специфичных для подтопляемых откосов (высота и длительность подтопления, скорость течения воды, вдоль обноса и т.д.).

Однако вне зависимости от вида укрепления, могут иметь место размывы оснований (подошвы откосов) насыпей течением водного потока при критических значениях его скорости и объёма перемещаемой воды.