Технология строительства простейших покрытий из искусственно улучшенных грунтов

<104 105 106107108 109 110 >

Для улучшения физико-механических свойств грунта применяют местные материалы или отходы промышленности. Добавление таких материалов, иногда называемых скелетными, экономически оправдано, когда их стоимость достаточно низкая, а источники поставок расположены вблизи строящейся дороги.

Характеристика крупнозернистых минеральных материалов, применяемых для улучшения природных дисперсных грунтов при строительстве простейших покрытий автомобильных дорог, приведена в табл. 21.4 (Строительство автомобильных дорог: Справочник инженера дорожника / В.А. Бочин, М.И. Вейцман, ИЛ. Колкер, Е.Ф. Левицкий. - М.: Транспорт, 1969. - 496 с).

Улучшение грунтов скелетными добавками осуществляют в следующей последовательности:

подбирают состав плотной смеси из имеющихся в распоряжении крупнозернистых материалов;

определяют количество глинистого грунта, достаточное для связывания скелетной части смеси;

тщательно перемешивают составляющие и уплотняют композицию в слое покрытия.

При подборе составов оптимальных смесей учитывают местные климатические условия, результаты исследований водно-физических свойств глинистых грунтов, а также теоретических построений предельных кривых, выражающих зависимость пористости от количества и размера фракций в композиции.

Для приближённых расчётов при улучшении глинистого грунта добавками грубодисперсного заполнителя, можно воспользоваться результатами исследований проф. Н.Н.Иванова, приведёнными в табл. 21.5.

Таблица 21.4

Характеристика скелетных материалов

Материал для улучшения грунтовых дорог	Требования к материалу	Толщина слоя, см	Коэффициент уплотнения	Особенности применения
Гравийные и песчано-гравийные карьерные материалы	По составу близкий к оптимальному		1,3	Наиболее распространённый и удобный материал для улучшения свойств связных грунтов
Отходы карьеров и щебёночных заводов:		1,2	Материал, применение которого обеспечивает высокие эксплуатационные показатели покрытий
известняковые породы	То же
другие виды пород	То же		1,3	Отходы карьеров можно применять без сортировки
Шлаки металлургические (основные и кислые)	Не менее 60 % частиц крупнее 5 мм, наибольший размер - 75 мм		1,3	Шлаки, подверженные известковому распаду, рекомендовано применять в нижних слоях покрытий
Горелые породы	Небольшое содержание частиц размером менее 1 мм		1,35-1,4	Материал обладает высокой истираемостью, рекомендован в нижние слои
Шлаки котельные	Несгоревшего угля не более 30 %		1,4-1,7	При насыщении водой материал размокает, рекомендован при обеспеченном водоотводе в смеси, содержащей 15-20 % суглинков
Мел, опоки, ракушка	Желательна однородность размеров зёрен (для нижнего слоя - 75 мм, для верхнего - 50 мм)		1,3-1,6	В верхних слоях желательно применять менее истираемые материалы. Для уменьшения истирания ракушку поливают
Дресва	Не пригодна для применения дресва со значительным содержанием слабых зёрен и при наличии каолина		1,4-1,5	До употребления дресву следует испытать на морозостойкость. Дресва хорошего качества - технологичный материал для улучшения связных грунтов
Отходы заводов силикатного кирпича	Содержание до 45 % извести		1,5	Для укрепления песчаных грунтов. Добавка силикатной крошки 50 % и цемента 2-3 % по массе для придания композиции водоустойчивости

Таблица 21.5

Составы оптимальных смесей для строительства простейших покрытий автомобильных дорог

№ смеси	Массовая доля зёрен и частиц, %, проходящих через сито, мм	Массовая доля частиц, мельче 0,071 мм	Свойства смеси, прошед- шей сито 0,5 мм
50-75							0,5	предел те- кучести, %	число пла- стичности, %
Верхний слой покрытия
		60-90	-	45-75	40-65	20-50	-	15-30	7-12
	-	90-100	-	65-80	50-70	35-55	-	20-40	8-15
			90-100	-	55-75	35-65	-	25-45	8-18
				90-100	70-85	45-75	-	25-55	8-20	£35	4-8
					90-100	60-80	-	35-55	10-25
						80-100	60-80	40-70	20-35

Для расчёта необходимого количества песка при улучшении связных грунтов можно также воспользоваться формулой В.И. Бируля:

К = (F₁ - F_о)×100/{F₁ - (F₂ - j)}, где (21.1)

К - необходимая по массе добавка песка, %;

F_o - верхний предел пластичности оптимальной смеси, %;

F₁ - верхний предел пластичности улучшаемого связного грунта, %;

F₂ - верхний предел пластичности песчаного грунта (нижний предел текучести), %;

j = 8 - поправка за счёт трения стандартного конуса о зёрна песка, %.

Из формулы 21.1 следует, что чем выше значение F₂, тем большее количество песка требуется для получения оптимальной смеси. Поэтому при улучшении глинистых грунтов целесообразно применять крупно- и среднезернистые пески.

Для укрепления тонкодисперсных грунтов наряду со скелетными материалами допускают применение композиций, включающих компоненты различного гранулометрического состава, например, смесей, содержащих пылеватые и песчаные частицы. Теоретическое обоснование наилучшего соотношения частиц различной крупности в оптимальном грунте было установлено Н.Н. Ивановым и В.В. Охотиным. Ориентировочно в оптимальной смеси должно быть 7-14 % глинистых, 15-35 % пылеватых и не менее 55 % песчаных частиц.

Толщину слоев дорожной одежды из связных грунтов, улучшенных скелетными добавками, можно назначить руководствуясь данными табл. 21.6.

Обобщённый перечень операций по устройству покрытий из грунтов оптимального состава и грунтов, укреплённых крупнозернистыми материалами, приведён в табл. 21.7.

Таблица 21.6

Толщина слоев простейших покрытий в зависимости от вида грунта и климатических условий

Грунт земляного полотна	Дорожно-климатическая зона
II	III	IV	V
Толщина одежды, см
Пылевато-суглинистый и пылеватый супесчаный	25-35	22-25	18-20
Глинистый и суглинистый	20-30	18-22	14-15
Мелкосупесчаный и мелкопесчаный	15-20	13-18	11-13	10-12

Таблица 21.7

Технологическая последовательность выполнения операций по строительству простейших покрытий

№ п/п	Рабочие операции	Машины	Фронт работ, м	Назначение по- крытия по табл. 21.1

	Подготовка верха земляного полотна	Грейдеры, автогрейдеры		+	+	+	+	+
	Перемещение грунта из притрассовых резервов на земляное полотно	То же		+	+	+	+	-
	Транспортирование грунта оптимального состава из карьеров на земляное полотно	Автомобили-самосвалы		+	-	-	-	-
	Рыхление поверхности или подготовка валика из грунта земляного полотна	Грейдеры или автогрейдеры		-	+	+	+	+
	Транспортирование песка, глины или крупнозернистых материалов на земляное полотно	Автомобили-самосвалы		-	+	+	+	-
	Подготовка валика из смеси материалов	Автогрейдеры		-	+	+	+	-
	Транспортирование смеси оптимального состава, приготовленной в карьере (взамен операций 2, 3, 5, 6, 9) на земляное полотно	Автомобили-самосвалы		-	+	-	+	-
	Введение добавок хлористого кальция, извести или цемента	Автоцистерны, распределители цемента		+	+	+	+	+
	Перемешивание добавок всех видов с глинистым грунтом	Фрезы, автогрейдеры		+	+	+	+	+
	Распределение готовой смеси, приготовленной на дороге или доставленной из карьера, по ширине проезжей части	Распределители щебня, автогрейдеры		+	+	+	+	-
	Распределение крупнозернистых материалов при постепенном улучшении (за 2-3 приёма)	То же		-	-	-	-	+
	Уплотнение материала в слое покрытия с поливкой водой	Катки вальцовые статического действия, на пневмошинах, виброкатки		+	+	+	+	+

Основные параметры, контролируемые при оценке качества строительства покрытий простейшего типа, приведены в табл. 21.8 [43, 87].

Недостатки, возникающие в процессе строительства простейших покрытий из искусственно улучшенных грунтов, причины этих недостатков и меры по их устранению приведены в табл. 21.9.

Таблица 21.8

Операционный контроль качества при строительстве простейших покрытий из искусственно улучшенных грунтов

Предмет контроля	Технические критерии оценки качества
Качество подготовки грунтового основания под устройство покрытия	Работы по устройству слоев дорожной одежды следует производить только на готовом и принятом в установленном порядке непереувлажнённом и недеформированном земляном полотне.
Устройство слоев дорожной одежды в зимнее время разрешено только по земляному полотну, полностью построенному и принятому до наступления периода с устойчивой отрицательной температурой воздуха.
Перед началом работ в зимнее время земляное полотно или нижележащий слой должны быть очищены от снега и льда на участке смежной захватки. В снегопад и метель работы по устройству дорожной одежды не допускаются
Соответствие применяемых материалов, составов смесей проекту, стандартам и техническим условиям	Материалы, составы и смеси, применяемые при устройстве оснований и покрытий, должны отвечать требованиям соответствующих стандартов, технических условий и рабочих чертежей
Температурный режим при устройстве оснований и покрытий	Устройство оснований и покрытий из грунтов, укреплённых неорганическими вяжущими материалами, следует осуществлять преимущественно при температуре не ниже 5°С.
При отрицательной температуре воздуха в грунт необходимо вводить добавки, понижающие температуру замерзания воды (противоморозные добавки) в количестве 0,5-1,5 % массы грунта.
Влажность смеси грунтов	Влажность смеси грунтов с неорганическими вяжущими перед употреблением должна соответствовать оптимальной, но в зависимости от погодных условий во время производства работ допускается не более чем на:
2-3 % выше оптимальной при сухой погоде без осадков и температуре воздуха выше 20°С; 1-2 % меньше оптимальной при температуре воздуха ниже 10°С и при наличии осадков.
Измеряют не реже чем через 200 м в трёх точках на поперечнике (по оси и на расстоянии 0,5 м от кромки слоя)
Прочность слоя смеси	Отклонение от требуемых показателей прочности допускается при приготовлении смесей:
в карьерных смесительных установках - не более ±8 %;
однопроходной грунтосмесительной машиной - не более ±15 %;
дорожной фрезой - не более ±25 %.
Контролируется три образца на 250 м³ смеси
Уход за уплотнённым слоем	Уплотнение оснований и покрытий необходимо осуществлять от краёв к середине, при этом каждый след от предыдущего прохода катка должен перекрываться при последующем проходе не менее чем на 1/3.
Уплотнение смеси грунта с цементом до максимальной плотности должно быть закончено не позднее чем через 3 часа, а при пониженных температурах воздуха (ниже 10°С) - не позднее чем через 5 ч после введения в смесь воды или раствора солей. Для ухода за свежеуложенным грунтом, укреплённым неорганическими вяжущими, следует распределять по поверхности грунта 50 % быстрораспадающиеся или среднераспадающиеся эмульсии с использованием битума или других органических вяжущих из расчёта 0,5-0,8 л/м²
Высотные отметки по оси проезжей части	Высотные отметки по оси проезжей части не более 5-10 % результатов определений могут иметь отклонения от проектных значений в пределах до ±100 мм, остальные - до ±50 мм.
Измерения не реже чем через 100 м
Ширина слоя покрытия или основания	Ширина слоя - не более 5-10 % результатов определений могут иметь отклонения от проектных значений в пределах от минус 15 до 20 см, остальные - до ±10 см. Измеряют не реже чем через 100 м
Толщина слоя оснований и покрытий	Толщина слоя - не более 5-10 % результатов определений могут иметь отклонения от проектных значений в пределах от минус 22 до 30 мм, остальные - до ±15 мм. Измеряют не реже чем через 100 м
Поперечные уклоны оснований и покрытий	Поперечные уклоны - не более 5-10 % результатов определений могут иметь отклонения от проектных значений в пределах от минус 15 до 30 ‰, остальные - до ±10 ‰. Измеряют не реже чем через 100 м
Ровность оснований и покрытий	Ровность (просвет под рейкой длиной 3 м):
Для дорог IV-V категорий - не более 2-5 % результатов измерений могут иметь значения просветов в пределах до 20 мм, остальные - до 10 мм.
Измерения просвета под рейкой длиной 3 м выполняют на расстоянии 0,75-1,0 м от каждой кромки покрытия в пяти контрольных точках, расположенных на расстоянии 0,5 м от концов рейки и друг от друга, не реже чем через 100 м

Таблица 21.9

Недостатки, наблюдаемые в процессе строительства простейших покрытий

Недостатки	Возможные причины	Способы предотвращения и устранения
Катающиеся по поверхности или выступающие из покрытий чрезмерно крупные фракции добавок	Наибольший размер добавок превышает 25 мм	Полностью не устраним. Требуется укладка дополнительного слоя правильно подобранного состава смеси
В сухую погоду на поверхности возникают трещины, волнистость	Недостаток связывающего материала	Для удержания влаги ввести хлористый кальций. Для радикального устранения недостатка покрытие вскирковывают, добавляют глинистый грунт, смесь перемешивают, разравнивают и уплотняют
При увлажнении покрытие деформируется, образуются колеи, прорези, выступает глинистая плёнка	Избыток в смеси мелкозёма, а в нём глины	Вскирковать покрытие, ввести добавку негашёной извести (2-3 %), смесь перемешать, разровнять и уплотнить
На поверхности покрытия, в местах скопления крупного или мелкого материала (однородного по размеру) образуется ямочность	Некачественное перемешивание смеси или невыдерживание рецептуры при её приготовлении	Проверить состав смеси, ввести недостающие компоненты, перемешать смесь, разровнять и уплотнить
Просадки, сухие проломы, колееобразование	Недостаточная толщина слоя покрытия	Уложить дополнительный слой
При достаточной толщине покрытия образуются просадки, крупные волны	Некачественное уплотнение земляного полотна	Для устранения недостатка необходимо выполнить усиление слоя с полной переделкой всех работ