Проблемы диагностики состояния земляного полотна в современных условиях » Ремонт Строительство Интерьер

Одной из проблем на сети автомобильных дорог, связанных с обеспечением безопасности движения транспорта, является состояние эксплуатируемого земляного полотна. Связано это, в первую очередь, с увеличением интенсивности движения, ухудщением условий эксплуатации, изменением климатических условий и некоторыми другими причинами.

Анализ состояния земляного полотна показывает, что чаще всего причинами деформаций и разрущений являются сплывы откосов высоких насыпей, размывы и другие причины, связанные с действием атмосферных и грунтовых вод.

Ситуация на автомобильных дорогах, где системный учет и наблюдение за деформированными участками земляного полотна практически отсутствуют, а износ основных средств дорожно-эксплуатационных организаций достигает своей критической отметки, с каждым годом обостряется.

Значительная часть средств, выделяемых на капитальный ремонт, тратится на ямочный ремонт покрытия. Однако разрушение дорожного покрытия происходит, как правило, в результате деформаций земляного полотна. Причины, по которым происходит разрушение покрытия, обычно не устанавливаются и не устраняются, поэтому ямочный ремонт асфальтобетона из года в год выполняется практически в одних и тех же местах. Остается неудовлетворительным состояние гидротехнических сооружений.

В большинстве своем деформации земляного полотна связаны с его избыточным увлажнением, что способствует развитию негативных процессов на сети автомобильных дорог. Для правильного выбора мероприятий по стабилизации деформаций земляного полотна первостепенное значение имеет установление причины их возникновения. В частности, очень важно правильно оконтурить и локализовать ослабленные зоны, определить источники увлажнения, их режим, питание и т.д.

Вместе с тем методы и системы диагностики состояния земляного полотна не отвечают современным требованиям. Для оценки его фактического состояния эксплуатирующими организациями используются, как правило, только традиционные методы, включающие в себя эксплуатационные наблюдения, геодезические измерения и инженерно-геологическое обследование. Новые методы и технологии диагностики внедряются в практику очень медленно, а зачастую дорожники о них просто не знают.

Между тем применение только традиционных методов не позволяет достаточно своевременно и эффективно оценить техническое состояние земляного полотна. Выход из сложившейся ситуации — использование комплексного подхода, когда наряду с традиционными методами диагностики широко применяется геофизическое обследование проблемных участков земляного полотна. Более того, очень часто сложность и разнообразие задач, возникающих при обследовании деформируемых участков, не позволяют решать их с достаточной полнотой и точностью даже при использовании какого-либо одного из геофизических методов. Более достоверные данные, как правило, можно получить лишь при комплексном анализе результатов геофизических технологий, изучающих различные физические параметры исследуемых объектов. Это позволяет получать адекватную оценку процессов, протекающих в земляном полотне под воздействием подвижной нагрузки и влиянием природно-климатических факторов. Такой подход известен как рациональный комплекс геофизических методов, однако до сих пор он используется редко.

Под рациональным комплексом геофизических методов понимается такое их сочетание, которое обеспечивает решение задачи с наименьшими материальными затратами и в кратчайший срок. Он предусматривает также наиболее целесообразную последовательность выполнения геофизических работ. Обычно один метод, которым равномерно охватывается вся площадь изучаемого участка, выбирается в качестве основного. Дополнительный метод (или методы) используется для уточнения природы геофизических аномалий, выявленных на первом этапе обследования, детального литологического расчленения земляного полотна и его основания, получения некоторых количественных характеристик и т.д. При обследовании транспортных объектов рациональный комплекс геофизических методов следует варьировать в зависимости от характера решаемых задач.

Учитывая, что большинство дефектов земляного полотна связано с обводнением грунтов, при обследовании деформируемых участков в качестве основного рекомендуется использовать метод электромагнитного сканирования. В качестве дополнительных методов при работе на автомобильных дорогах предпочтительно применять, в первую очередь, сейсмотомографию, электродинамическое зондирование и георадарную съемку.

Электромагнитное сканирование представляет собой новую высокоразрешающую технологию исследования приповерхностных слоев грунта до глубин в несколько десятков метров с применением контролируемого электромагнитного излучения в диапазоне частот от 1 кГц до 1 МГц. Используя более низкую, чем в георадарах, главную частоту спектра, этот метод практически не имеет ограничений, связанных с повышенной электропроводностью среды, и меньше зависит от приповерхностных неоднородностей.

Псевдоскорость распространения диффузионного электромагнитного поля приближенно можно оценить по формуле v = K/S, где К — коэффициент установки; S — суммарная продольная проводимость разреза. В зависимости от решаемой задачи измерения могут выполняться дискретно или непрерывно в движении, что предопределяет высокую технологичность и производительность работ. Как было сказано ранее, деформации земляного полотна обычно связаны с его избыточным увлажнением. Поэтому поисковая задача формулируется как поиск областей пониженного сопротивления, соответствующих зонам обводнения грунта до глубин 5…10 м (реже — 20…50 м).

Особенно эффективна методика линейного и площадного высокоплотного электромагнитного зондирования при исследовании оснований дорожных сооружений, насыпей, грунтовых дамб, плотин и других инженерных сооружений. Исследования проводятся телеметрической аппаратурой «Импульс-Авто», «Импульс-СЛ», «Импульс-Д». Отличительными особенностями аппаратуры и технологии являются; измерения во время движения со скоростью 0,5…3,0 м/с, высокая плотность регистрации во времени (100 м/с) и пространстве (0,01 м). Глубина исследования с движущим источником составляет около 20 м и от закрепленного источника не ограничена. Исследование скорости распространения высокочастотного токового вихря в глубину позволяет изучить геоэлектрический разрез. Детальность вертикального расчленения разреза зависит от характера распределения слоев и их электрического сопротивления. Для слабоконтрастного разреза вертикальное разрешение оценивается в 5…10% от глубины исследования.

Применение данной методики при обследовании ряда деформированных участков железных и автомобильных дорог подтвердило ее высокую эффективность при решении ряда специфических задач.

Земляное полотно на 109-м км автомобильной дороги «Байкал» представлено насыпью высотой до 13 м, расположенной на косогоре. Деформации земляного полотна наблюдаются в виде сползания низового откоса насыпи, которое захватывает обочины вплоть до границы дорожной одежды и выходит на подошву откоса. С верховой стороны насыпи поверхность грунта в полосе отвода не спланирована, продольный водоотвод в сторону водопропускной трубы, которая расположена в 150 M от оси оползня по ходу километров, не обеспечен. С низовой части местность заболочена, в периоды интенсивных атмосферных осадков грунтовые воды выходят на поверхность. Активизация деформаций происходит при весеннем оттаивании грунтов и в периоды затяжных дождей.

После начала оползневых деформаций пазухи и депрессии рельефа с верховой стороны насыпи, в которых скапливалась вода, были засыпаны местным грунтом для обеспечения водоотвода в сторону трубы, однако положительного эффекта эти мероприятия не дали. На момент обследования движение осуществлялось по временному объезду. При составлении программы обследования деформируемого участка было принято целесообразным осуществление электромагнитного сканирования в целях установления путей фильтрации грунтовых вод. Выполненные работы позволили получить план распределения суммарной продольной проводимости, являющейся функцией водонасыщенности грунтов, в интервале глубин 4…10 м. Области наибольшей проводимости сосредоточены у объездной дороги, уплотненные грунты основания которой являются, по всей видимости, преградой для перемещения высоких горизонтов грунтовых вод. Кроме того, зафиксирован обводненный горизонт с глубиной залегания 5…6 м от поверхности, разгрузка которого реализуется именно в строну оползневого участка. Полученные результаты были учтены при решении вопроса о капитальном ремонте дороги.

Электромагнитное сканирование позволяет эффективно решить многие вопросы, возникающие при диагностике деформируемых участков земляного полотна. Там, где требуется поиск мест расположения и конфигурации обводненных зон, исследование направления фильтрационных потоков, определение уровня грунтовых вод, их режима и питания, где есть дифференциация слоев грунта по влажности, данная методика дает наиболее полную и объективную информацию.

Вместе с тем там, где требуется литологическое расчленение слоев грунта, близких по влажности, установление границ необводненных балластных мешков и карманов, определение площади распространения и мощности балластных шлейфов, следует дополнительно привлекать другие геофизические методы, прежде всего сейсмотомографию, георадарную съемку и электродинамическое зондирование.

Сейсморазведка как метод диагностики состояния земляного полотна получил свое распространение в значительной мере благодаря простоте интерпретации. Сейсмотомографические разрезы позволяют с достаточно высокой детальностью оценить строение насыпи по скоростям распространения продольных и поперечных волн, а также их отношений. При определенных условиях эти параметры могут быть использованы для прогноза физико-механических свойств грунтов, их вещественного состава, характера водонасыщения, для выделения нестабильных участков земляного полотна.

Сейсмотомографический метод чаше всего применяют для решения следующих задач;

• исследование внутреннего строения земляного полотна;

• обнаружение и оконтуривание балластных мешков, лож, гнезд, шлейфов;

• определение местонахождения и конфигурации обводненных и ослабленных зон в теле насыпи;

• литологическое расчленение тела и основания насыпи;

• оценка свойств грунтов;

• определение границ оползневых массивов и т.д.

Сейсмотомографический метод позволяет выявлять в земляном полотне и основании различные напластования, распространение мерзлых зон и коренных пород на большой глубине.

Недостатком сейсморазведки является трудоемкая технология полевых измерений. Сейсмические технологии практически не реагируют на изменение влажности грунтов. В приповерхностном слое скорость продольных волн может меняться примерно в 10 раз и зависит от плотности; существует тенденция нарастания скорости с глубиной. Для надежной интерпретации сейсмических данных обязательно следует иметь общее представление о геологическом строении объекта.

Георадарные технологии в последнее время находят широкое применение на сети автомобильных дорог. Они основаны на регистрации отражений электромагнитной волны от границ, отличающихся по комплексной диэлектрической проницаемости. При некоторых упрощениях грунтовая фазовая скорость электромагнитной волны

где с — скорость света; E — диэлектрическая проницаемость, которая существенно зависит от свойств флюида в грунте.

Как видно, кинематика электромагнитной волны сильно зависит от диэлектрической проницаемости Е, но еще сильнее — от электрической проводимости о, которая также растет с ростом флюидонасыщения. Если вода минерализована растворенными в ней молекулами солей, то это часто приводит к полному экранированию электромагнитной волны и глубинность определяется положением верхней кромки этого слоя. Скорость распространения электромагнитной волны может меняться не более чем в 2 —2,5 раза. К недостаткам данного метода следует отнести также ограничение использования его в глинистых грунтах, так как в связных грунтах происходит сильное затухание импульсов. Кроме того, георадар фиксирует только конфигурацию границ грунтов без определения их физико-механических свойств. В сухих грунтах границы выделяются очень слабо, а иногда и совсем не фиксируются.

Достоинством метода является его высокая мобильность, позволяющая выполнять съемку непрерывно в движении.

Суть метода электроконтактного динамического зондирования (ЭДЗ) заключается в том, что в массив грунта ударами эталонного груза забивается металлический зонд. В процессе его погружения через определенные интервалы по глубине измеряется сила тока, пропускаемого в грунт через электроды, находящиеся на конце зонда. По принципу динамической пенетрации приближенно оцениваются прочностные характеристики дисперсных грунтов.

Положительными свойствами установки ЭДЗ являются ее мобильность и портативность, что очень важно для работы в стесненных условиях земляного полотна. К недостаткам относятся полное отсутствие механизации и автоматизации, низкая информативность и условная достоверность. Надежная глубина опробования грунтов методом ЭДЗ, как правило, не превышает 5…7 м.

Таким образом, краткий анализ достоинств и недостатков наиболее распространенных геофизических методов показывает, что обследование деформируемого земляного полотна, имеющего сложное инженерно-геологическое строение, должно быть комбинированным, с использованием нескольких технологий. Полученные результаты привязываются к опорным базовым горным выработкам с опробованием грунтов в них традиционными полевыми и лабораторными методами. Важно учитывать, что чувствительность каждого метода к изменению флюидонасыщения пород существенно различается.

Начинать исследования в большинстве случаев рекомендуется с электромагнитного сканирования как более простого и дешевого метода, позволяющего проводить съемку в движении и дающего полную и объективную информацию о наличии и положении обводненных и других аномальных зон в плане и профиле по всей площади земляного полотна и на всю его глубину.

По данным, полученным при электромагнитном сканировании, для более детального обследования выбираются характерные поперечники, на которых назначаются места опорных инженерно-геологических выработок.

Параллельно с проходкой горных выработок, опробованием в них грунтов и электродинамическим зондированием выполняется детальное сейсмотомографическое обследование выделенных поперечников.

Обработка материалов сейсмотомографии и электродинамического зондирования, а в случае необходимости и повторная обработка электромагнитного сканирования выполняются с учетом литологических колонок, разрезов и физико-механических свойств грунтов, полученных стандартными методами в опорных выработках.

На автомобильных дорогах в качестве дополнительного метода выгоднее применять георадарные технологии, которые позволяют одновременно обследовать как состояние земляного полотна и его основания, так и конструктивные слои дорожной одежды.

По мере накопления банка данных по конкретным перегонам и линиям представляется возможным в перспективе перейти только к геофизическому мониторингу проблемных участков.

Следует отметить, что чем меньше информации имеет проектировщик в своем распоряжении, тем большие коэффициенты запаса он вводит при проектировании стабилизационных мероприятий. Таким образом, увеличение стоимости изысканий при комплексном обследовании деформируемых участков будет компенсировано при реализации самого усиления.

Пособие по проектированию земляного полотна и водоотвода железных и автомобильных дорог промышленных предприятий (к снип 2.05.07-85) (31395)

Крутизну откосов выемок в переувлажненных глинистых грунтах следует принимать по табл. 13, а ширину закюветных полок — по табл. 15. Для глинистых грунтов, имеющих коэффициент консистенции более 0,5, толщину слоя замены следует назначать по расчету в зависимости от прочностных характеристик грунта и его подверженности морозному пучению, но не менее 0,5 м.

Необходимость замены глинистого грунта основания дренирующим, а также толщина слоя замены в выемках должны быть обоснованы в проектах технико-экономическими расчетами.

Выемки в скальных грунтах

2.91. Выемки в скальных грунтах с простыми инженерно-геологическими условиями допускается проектировать без проверки на устойчивость откосов на участках: с простыми условиями залегания скальных грунтов; при слоистом сложении скальных пород; при вертикальном и наклонном залегании пород.

2.92. Выемки в слабовыветривающихся скальных породах следует устраивать по поперечным профилям, приведенным на рис. 20.

2.93. Ширину выемок понизу глубиной до 6 м следует назначать равной 9 м, а выемок глубиной от 6 до 16 м — 10 м. Эти размеры разрешается уменьшать при наличии подпорных стен, при этом расстояние от оси крайнего пути до откосов в уровне подошвы шпал или до подпорной стенки определяют в зависимости от намечаемых способов разработки, но не менее 3,7 м в одну сторону и 3 м в другую.

2.94. В откосах выемок необходимо проектировать камеры шириной 6 м, глубиной 2,5 м и высотой 2,8 м, располагая их в шахматном порядке через 300 м. В промежутках между камерами через каждые 50 м следует размещать ниши шириной 3 м, глубиной 1 м, высотой 2 м (рис. 25, б).

2.95. Для отвода воды из выемок необходимо устраивать по обеим сторонам основной площадки полотна бордюры из местного камня или бетонных блоков или кюветы, глубина которых определяется расчетом (рис. 25, а, б, в).

Разрешается проектировать основание земляного полотна с подготовкой из крупнообломочного или песчаного грунта (рис. 25, г).

Рис. 25. Конструкция выемки в слабовыветривающихся скальных грунтах

а — без кюветов с камерами и нишами; б, в — с кюветами, заглубленными в скальные грунты; г — с кюветами, получаемыми за счет основной площадки земляного полотна; 1 — бордюрный блок; 2 — камера; 3 — скальный грунт; 4 — делювий и элювий; 5 — ниша; 6 — кювет; 7 — песчаный или обломочно-щебеночный грунт

2. 96. Выемки в легковыветривающихся скальных породах следует проектировать с закюветными полками, а также с кювет-траншеями (рис. 20) или с поддерживающими ограждениями стенками для защиты пути и полотна от материала выветривания, осыпающегося с откосов. Ширину закюветной полки следует принимать по табл. 15.

2.97. Ширину и глубину кювет-траншей в выемках в пределах участков, где возможны вывалы отдельных камней из откосов выемок, и со склонов косогоров следует назначать по расчету. Целесообразность устройства траншей и их размеры должны быть обоснованы в проектах.

2.98. В легковыветривающихся размягчаемых скальных породах выемки следует проектировать согласно рис. 17, 19 с откосами крутизной, назначаемой по табл. 13, и закюветными полками шириной, принимаемой по табл. 15.

Выемки в засушливых районах и песчаных пустынях

2.99. Выемки в районах с жарким и засушливым климатом на песках при полном впитывании атмосферных осадков проектируются без сливной призмы и кюветов (рис. 23, 24). Крутизна откосов выемок устанавливается в зависимости от угла естественного откоса песков и должна быть не более 1:2 для районов с незаросшими и слабозаросшими песками и 1:1,5 и положе для районов с полузаросшими и заросшими песками.

Рис. 23. Конструкция выемки глубиной до 12 м в песках мелких, сухих рыхлого сложения

Рис. 24. Конструкция выемки глубиной до 2 м в песках мелких, сухих рыхлого сложения

При сильной заносимости песком кавальеры не устраиваются. Песок из выемки удаляют за пределы откосов и складывают слоем до 1 м, защищая от выдувания.

2.100. Откосы, бермы, бровки, обочины выемок и кавальеры закрепляют для защиты от выдувания песка. Укрепление откосов осуществляется минеральными грунтами, полуявными щитами из пучков, щитами и матами из прямостебельных растений, сплошным покрытием. При закреплении откосов выемок с обеих сторон должны быть укреплены от выдувания также торцовые части откосов и нулевые места с помощью покрытия гравелистым, щебенистым грунтом.

Для защиты выемок от заносов песком должна быть закреплена полоса, прилегающая к выемке, на ширину не менее 50 — 150 м с каждой стороны.

2.101. Для укрепления откосов следует использовать геотекстиль сплошной, мелкоячеистый с заполнителем в виде посева трав.

Конструкции укрепления синтетическими неткаными материалами (СНМ) могут быть защитными и несущими. Для защиты откосов от ветровой эрозии применяют мелкоячеистый СНМ. Его укладывают по всей поверхности откоса в виде сплошного покрытия с заводом верхнего края под слои грунта толщиной 10 — 15 см и с закреплением нижнего края у подошвы. Для засыпки используется слой растительного грунта или торфо-песчаной смеси. В условиях барханных песков посев трав соответствующих сортов производится перед укладкой геотекстиля в грунт откоса на глубину 2 — 3 см с помощью ручных грабель или другими способами. Полотна геотекстиля укрепляются на откосе металлическими штырями П-образной формы из проволоки диаметром 6 мм, длиной 300 мм (рис. 26).

Рис. 26. Конструкция насыпи высотой 2 — 6 м из песка мелкозернистого в условиях засушливого климата скреплением откосов геотекстилем

1 — грунт насыпи; 2 — геотекстиль; 3 — штыри для закрепления геотекстиля; 4 — песчано-суглинистая смесь

Земляное полотно в районах подвижных песков

2.102. В подавляющем большинстве пески пустынь относятся к мелкозернистым пылеватым пескам, содержащим до 80 — 90% частиц размером 0,25 — 0,05 мм, с углом естественного откоса 30 — 40° и перемещающимся при скорости ветра около 3,1 м/с на высоте 1 м.

Конструкция насыпей из барханного песка, а также мероприятия по их защите от песчаных заносов и выдувания зависят от степени заносимости в данном районе, степени закрепленности растительностью площадей, прилегающих к пути, от почвенных условий для растительности — пескозакрепителя (влажность, засоленность и др.).

Откосы, обочины, бровки, бермы и резервы таких насыпей также закрепляют от выдувания.

2.103. При полном впитывании атмосферных осадков насыпью она сооружается без сливной призмы и водоотводов. Устойчивость откосов обеспечивается при крутизне 1:2. При хорошо дренирующих грунтах иногда устраивают «глухие» резервы без детальной планировки откосов и дна, но при этом в них через каждые 100 м оставляются земляные перемычки, предотвращающие образование большой волны при внезапных ливнях с ветром. Форма и величина резервов не должна увеличивать пескозаносимость.

2.104. Степень естественного закрепления поверхности и подвижности песка на местности, прилегающей к пути, оценивается по характеристике поверхности: при слабозаросших песках — менее 15 %, полузаросших — 15 — 35%, заросших — более 35%.

2.105. В районах распространения барханных незаросших и слабозаросших песков земляное полотно следует проектировать в виде насыпей высотой 0,5 — 0,6 м, возводимых, как правило, из резервов глубиной до 0,2 м. В пределах равнин и межбарханных понижений в проектах земляного полотна, кроме того, необходимо предусматривать: планировку прилегающей к полотну полосы шириной 15 — 40 м с каждой стороны полотна с разравниванием на ней подвижных форм рельефа; закрепление подвижных форм рельефа механической защитой, растительностью или другими способами на ширину 200 м от проектируемого пути; откосы и бровки необходимо укреплять независимо от степени естественной закрепленности поверхности песка на местности, прилегающей к земляному полотну.

2.106. Насыпи следует проектировать с использованием грунта из узких и глубоких резервов, а крутизну откосов принимать 1:1,5 в зависимости от устойчивости грунтов и от размыва их атмосферными водами.

Выемки глубиной до 2 м следует проектировать раскрытыми с откосами крутизной 1:10 и более пологими.

2.107. На участках с полузаросшей и заросшей поверхностью прилегающих площадей земляное полотно следует проектировать с расчетом максимального сохранения растительности и естественного рельефа прилегающей местности. Крутизну откосов насыпей в данном случае необходимо принимать по табл. 13. Выемки на этих участках следует проектировать с откосами крутизной 1:1,5 и положе в зависимости от угла внутреннего трения песков; выемки глубиной до 2 м проектировать раскрытыми не рекомендуется.

Земляное полотно в районах искусственного орошения

2.108. В районах искусственного орошения земляное полотно следует проектировать с учетом неблагоприятного водного режима, возникающего вследствие: общего повышения уровня грунтовых вод при поливе и промывке грунтов; местного повышения уровня грунтовых вод вследствие размещения земляного полотна вблизи сооружений оросительной и водосборно-сбросной системы затопления резервов, водоотводных нагорных канав и кюветов промывными и поливными водами.

2.109. Проектировать земляное полотно следует с учетом минимального использования площади орошаемых земель. При этом использование ирригационных дамб и сооружений для прохождения по ним пути следует согласовывать с местными организациями, а также с проектно-изыскательской организацией, разработавшей проект ирригационной системы и ее развития.

2.110. Земляное полотно, проходящее на расстоянии менее 60 м от магистральных и распределительных каналов и других сооружений ирригационной сети, необходимо проектировать с учетом рельефа местности, конструкции канала и расхода в нем воды, условий отвода поверхностной воды от земляного полотна, наличия и расположения подъездных автодорог к населенным пунктам, необходимости устройства водопропускных сооружений, возможности увеличения высоты насыпи при приближении к каналу, условий эксплуатации пути и канала, возможности сельскохозяйственного использования площадей между земляным полотном и каналом.

2.111. Расстояние между бровками канала водосборно-сбросной сети и резерва или водоотводной канавы следует принимать не менее 4,5 м. Использование кюветов, нагорных и водоотводных канав в качестве распределителей воды не допускается.

2.112. Расчетный горизонт грунтовых вод следует принимать по данным многолетних стационарных гидрологических наблюдений в районе проектирования. При отсутствии таких данных расчетный горизонт грунтовых вод следует устанавливать при инженерно-геологическом обследовании района с учетом сезонных многолетних колебаний уровня грунтовых вод в других районах с аналогичными условиями, а также возможных последующих изменений этого уровня, связанных с освоением и орошением земель. Во всех случаях в качестве расчетного следует принимать наивысший многолетний уровень грунтовых вод.

2.113. На территориях, подлежащих освоению в период эксплуатации пути, расчетный горизонт грунтовых вод необходимо принимать по перспективным данным органов водного хозяйства с учетом прогноза изменений естественного уровня грунтовых вод, связанных как с орошением, так и с дренажными мероприятиями.

2.114. При расположении земляного полотна в непосредственной близости от ирригационных сооружений необходимо учитывать, что фильтрационный максимум уровня грунтовых вод возникает в период работы канала с наибольшей нагрузкой.

Фильтрационный максимум уровня грунтовых вод следует принимать в качестве расчетного в случаях, когда он будет выше естественного уровня.

2.115. В районах искусственного орошения земляное полотно следует проектировать, как правило, насыпями с применением поперечных профилей, приведенных на рис. 27. Высоту насыпей необходимо определять с учетом предохранения верхней части земляного полотна от увлажнения грунтовыми и поверхностными водами (в зависимости от вида используемого грунта, степени его засоления и условий водоотвода).

Рис. 27. Конструкция насыпи вблизи ирригационных сооружений

а — насыпь вдоль закрытых трубчатых дрен или коллекторов; б — то же, вдоль каналов из железобетонных лотков; в — то же, вдоль каналов за пределами фильтрационного максимума горизонта грунтовых вод; г — то же, вдоль открытых коллекторов; 1 — трубчатая дрена; 2 — лоток; 3 — расчетный уровень воды в канаве; 4 — канава; 5 — горизонт грунтовых вод (ГГВ), пониженный дреной или коллектором; 6 — естественный максимум ГГВ; 7 — фильтрационный максимум ГГВ; 8 — расчетное возвышение бровки земляного полотна над ГГВ; L — расстояние по расчету

2. 116. Типовые конструкции выемок в лессовых грунтах для засушливого (рис. 28) и влажного (рис. 29) климатов разработаны применительно к участкам, расположенным в относительно благоприятных инженерно-геологических условиях на местности с поперечным уклоном менее 1:3.

Рис. 28. Конструкция выемки глубиной до 12 м в лессовых грунтах в районах с засушливым климатом

Рис. 29. Конструкция выемки глубиной до 2 — 12 м в лессовых грунтах в районах с влажным климатом

При высоте откоса более 2 м устраиваются закюветные полки для сбора и очистки осыпавшегося грунта. Для механизированной уборки требуется ширина полок 3 — 4 м.

2.117. Для предупреждения просадок в толще лесса, вызываемых инфильтрацией воды, дно и откосы водоотводов должны быть покрыты слоем гидроизоляции — битумом, асфальтовой мастикой, гидрофобным цементогрунтом с учетом допускаемых скоростей течения (см. прил. 10 настоящего Пособия).

Для защиты от размыва земляного полотна устраивают монолитные бетонные или сборные железобетонные покрытия с заделкой швов между сборными плитами битумом или асфальтовой мастикой.

Земляное полотно на вечномерзлых грунтах

2.118. Особенность проектирования земляного полотна, возводимого в районах распространения вечномерзлых грунтов, заключается в выборе принципов строительства (ВСН 200-85 и СНиП 2.05.02-85). При этом различают три принципа:

Скачать бесплатно

РАЗДЕЛ 20810

РАЗДЕЛ 2.08-10

РАЗДЕЛ 2.08

СВОБОДНО ДРЕНАЖНЫЙ МАТЕРИАЛ

2.08.01—Описание: Свободно дренирующий материал должен состоять из материала, соответствующего требованиям, изложенным в другом месте настоящего документа. Этот материал должен поставляться и размещаться в соответствии с этими спецификациями и в соответствии с планами, специальными положениями или по указанию Инженера для стабилизации или насыпей, или для заполнения свободных акваторий, или где-либо еще.

2.08.02—Материалы: Материал для данной работы должен соответствовать требованиям статьи М.02.07.

2.08.03 — Методы строительства: Подрядчик должен уведомить Инженера по крайней мере за 3 дня до получения самодренирующегося материала из любого источника, чтобы можно было провести исследование материала и провести необходимые измерения.

Пределы предлагаемого источника должны быть показаны Инженеру; и перед проведением измерений Подрядчик должен очистить территорию от всех непригодных материалов. Плата не взимается за любой материал, вывезенный за пределы измеренной площади или не использованный в контрактных работах. Никакие раскопки не должны производиться в пределах источника после того, как Инженер провел первоначальные измерения, за исключением материалов, которые будут использоваться для целей, указанных выше, кроме как с разрешения Инженера.

Подрядчик может, с одобрения Инженера, получить самодренирующийся материал, если таковой имеется, в пределах границ выемки проезжей части в соответствии с положениями Статьи 1.04.07.

Если Подрядчик решит получить самодренирующийся материал из коммерческого карьера, ему будет необходимо выделить часть карьера исключительно для его использования, чтобы можно было точно определить количество удаленного материала. В период между первоначальным и окончательным выпуском Инженером никакие материалы не должны браться из измеренного карьера, кроме как Подрядчиком и для использования только в работе по контракту.

Если Подрядчик решит использовать камень из карьера или мелиорированный различный заполнитель, Подрядчик должен использовать только материалы из складских запасов, которые были одобрены для использования.

Самодренирующийся материал разрешается использовать только в той мере, в какой это необходимо для строительства насыпей на высоте 3 фута (1 метр) над уровнем свободной воды или для обеспечения свободного дренажа в зонах, указанных на планах, в специальных положениях или в соответствии с указаниями Инженер.

Самодренирующийся материал укладывается в соответствии с положениями об устройстве насыпи Раздела 2.02.

2.08.04 — Метод измерения: Количество материала для свободного дренирования, подлежащее уплате, будет определяться методом средней конечной площади на основе результатов, полученных на высотах поперечного сечения, взятых до и после самодренирующегося материала. материал раскопан.

Когда материал извлекается из склада карьера или склада, сформированного из вторичного разного заполнителя, материал должен взвешиваться на весах, предоставленных Подрядчиком и за его счет. Весы должны быть типа, удовлетворяющего Инженера, и должны быть опломбированы за счет Подрядчика так часто, как это может потребоваться Инженеру. Все взвешивания (измерения массы) производятся в присутствии представителя Департамента. По полученному таким образом весу (массе) объем рассчитывается исходя из удельного веса 2,9.2 для заполнителя и более мелких частиц. Для материала с другим удельным весом необходимо сделать соответствующую поправку.

2.08.05 — Основание для оплаты: Оплата будет производиться по договорной цене за единицу за кубический ярд (кубический метр) для «Свободно дренирующего материала», в сборе на месте, цена которого должна включать меблировку и размещение материала и все необходимое для этого оборудование, инструменты и рабочая сила.

Пункт оплаты                                                       Платежная единица

Самодренирующийся материал                                   c.y. (куб. м)

РАЗДЕЛ 2.09

ПОЛОЖЕНИЕ

2. 09.01—Описание: Участок, на котором размещается конструкция дорожного покрытия и обочины с твердым покрытием, включая базовые слои обочины и основание, называется земляным полотном. Это плоскость, совпадающая с нижней частью подстилающего слоя и краем покрытия, как показано на планах и поперечных сечениях или по указанию Инженера. В этой плоскости должны выполняться работы по формированию земляного полотна.

Если сборный железобетонный ограждающий бордюр должен быть установлен стационарно, работы по формированию земляного полотна должны выполняться на участке под сборным железобетонным ограждающим бордюром.

При реконструкции обочин и сохранении существующего основания работы по устройству земляного полотна должны выполняться в плоскости, совпадающей с поверхностью существующего основания.

После того, как вся планировка в основном завершена и все дренажи проложены, земляное полотно должно быть доведено до линий, уклонов и поперечных сечений, указанных на планах.

Если в предложении нет ни пункта «Очистка и раскорчевка», ни пунктов сортировки, работы по очистке водотоков, канав, дренажных сооружений и водопропускных труб, как описано в Статье 2.01.03, должны выполняться как часть этой работы.

2.09.03 — Методы строительства: Весь мягкий и податливый материал и другие части земляного полотна, которые не уплотняются, должны быть удалены и заменены подходящим материалом.

На выемках поверхность должна быть равномерно утрамбована с использованием оборудования, специально изготовленного для этой цели. Катки должны оказывать давление на грунт не менее 300 фунтов на погонный дюйм (52,5 ньютона/миллиметр) ширины контакта и весить не менее 10 тонн (иметь массу не менее 9100 кг). Виброагрегаты должны иметь статическую массу не менее 4 т (масса не менее 3650 кг). Величина уплотняющего усилия должна соответствовать указанию Инженера, но ни в коем случае не должна быть меньше четырех (4) полных проходов используемого уплотняющего оборудования.

Плотность в сухом состоянии после уплотнения должна соответствовать подстатье 2.02.03-6.

Если используется более одного уплотняющего устройства, начальные проходы должен выполнять тот узел, который оказывает большее уплотняющее усилие. Любая часть земляного полотна, недоступная для более крупных уплотняющих устройств, должна быть уплотнена по указанию Инженера до степени, равной степени, полученной на других участках земляного полотна с помощью оборудования и методов, соответствующих размеру недоступной зоны.

После уплотнения земляное полотно должно соответствовать требуемой линии и уклону. Прямая оплата за любые материалы, необходимые для приведения земляного полотна в соответствие с линией, уклоном и поперечным сечением, указанными на планах, производиться не будет.

Подрядчик должен защитить готовое земляное полотно от повреждений, приняв такие меры предосторожности, которые Инженер сочтет необходимыми. Поверхность грунтового основания должна поддерживаться в таком состоянии, чтобы обеспечить надлежащий дренаж. Она должна быть проверена и утверждена Инженером до укладки на нее любой конструкции дорожного покрытия и обочин.

2.09.04 — Метод измерения: Линии оплаты для формирования земляного полотна должны совпадать с внешними краями дорожного покрытия или, при устройстве обочины с твердым покрытием, с внешними краями обочины. Если бордюр из сборного железобетона установлен стационарно, оплата должна включать площадь под бордюром из сборного железобетона. Плата за устройство земляного полотна будет разрешена при выполнении таких работ по подключению к дорогам общего пользования. Плата за устройство земляного полотна не допускается для работ на частных подъездах, на участках, где укладывается гравий, связанный с движением транспорта, или на участках, где существующее дорожное покрытие используется в качестве основания для покрытия асфальтобетоном.

Площадь, подсчитываемая для оплаты, не должна включать площадь любого перекрытия моста, где тип конструкции таков, что устраняет необходимость в работах, описанных в настоящем документе.

2.09.05 — Основание для оплаты: Формирование и защита земляного полотна, включая все работы, предусмотренные выше, будут оплачиваться по договорной цене за единицу за квадратный ярд (квадратный метр) для «Формирования земляного полотна», цена которой включает в себя все материалы, оборудование, инструменты и рабочую силу, необходимые для этого.

За работы по рыхлению существующих каменных или гравийных дорог, описанные в Статье 2.02.03, специальная оплата не взимается, но считается, что стоимость таких работ включена в оплату статьи, предусматривающей устройство земляного полотна.

Если в предложении не фигурирует пункт «Укладка земляного полотна», стоимость этой работы должна быть включена в цену за единицу контракта на соответствующий элемент или элементы дорожного покрытия.

Пункт оплаты                                                       Платежная единица

Формирование земляного полотна                                    s.y. (кв. м)

РАЗДЕЛ 2.10

КОНТРОЛЬ ЗА ЗАГРЯЗНЕНИЕМ ВОД (ЭРОЗИЯ ПОЧВ)

2.10.01—Описание: Данная работа должна состоять из мероприятий по борьбе с загрязнением вод и эрозией почв путем применения берм, дамб, дамб, отстойников, эрозии контрольные маты, гравий, мульча, травы, дрены на склонах, канавы, каналы, каменная наброска, планировка для контроля поверхностного стока и другие устройства или методы борьбы с эрозией.

Если Подрядчик предлагает изменения в строительстве или своем графике, которые повлияют на проектные средства контроля загрязнения, он должен до начала строительства представить планы пересмотренных средств контроля загрязнения на утверждение инженера.

Подрядчик должен представить план, показывающий меры контроля эрозии и отложений сверх того, что требуется в планах и/или спецификациях, что необходимо для предлагаемой последовательности операций и/или строительных работ. Строительство не должно продолжаться до тех пор, пока инженер не утвердит планы контроля эрозии и отложений. Инженер может заказать дополнительные меры контроля, если меры, упомянутые выше, окажутся недостаточными.

2.10.02 — Материалы: Материалы должны состоять из предметов, соответствующих соответствующим статьям Стандартных спецификаций и одобренных Инженером, или других предметов, утвержденных Инженером, таких как:

(a) вещества для повышения клейкости почвы, коврики для защиты от эрозии, мешковину и пластиковые листы. Все материалы должны быть чистыми и свободными от вредных сорняков, загрязняющих веществ и мусора, вредного для роста растений. Противоэрозионное покрытие должно соответствовать разделам 9.50 и M.13.

(b) Откосные водостоки или канавы могут быть сооружены из труб, щебня, каменной наброски, дерна, мешковины, пластиковых листов, бетона на портландцементе, битумобетона или другого материала, утвержденного Инженером.

(c) Посев должен соответствовать разделам 9.50 и M.13.

2.10.03 — Метод строительства: Инженер имеет право контролировать площадь поверхности грунтового материала, обнаженного в результате строительных работ, и поручить Подрядчику немедленно обеспечить постоянный или временный контроль загрязнения, чтобы предотвратить загрязнение прилегающих ручьев, водотоков. , озера, пруды или другие водоемы. Подрядчик должен приложить все усилия для предотвращения эрозии участка и прилегающей территории.

Все склоны должны быть стабилизированы путем мульчирования, посева или иным образом защищены по мере выполнения работ в соответствии с целью данной спецификации.

Все посевные материалы должны включать мульчу или другое защитное покрытие, утвержденное Инженером.

Когда сено используется в качестве мульчи с посевом, оно должно быть не менее 2 дюймов (50 миллиметров) в глубину и закреплено средством для клейкости.

Если используется мульча из древесного волокна, она должна применяться в водной суспензии из расчета 2000 фунтов на акр (900 кг/4000 квадратных метров) с внесением или сразу после внесения семян, удобрений и известняка.

Все поврежденные откосы должны быть отремонтированы как можно быстрее. Инженер должен ограничить площадь поверхности обнаженного земляного материала, если Подрядчик не сможет обеспечить достаточную защиту откосов для предотвращения загрязнения.

Подрядчик должен всегда иметь под рукой необходимые материалы и оборудование для обеспечения ранней стабилизации откосов и принятия мер по исправлению поврежденных откосов.

Временные каналы, канавы и водостоки должны быть защищены до направления в них воды для предотвращения эрозии.

Средства защиты от эрозии, установленные Подрядчиком, должны обслуживаться Подрядчиком, и он должен демонтировать такие установки по указанию Инженера. Проведение Подрядчиком мероприятий по борьбе с эрозией должно включать очистку от накопленных отложений.

Подрядчик должен эксплуатировать все оборудование и выполнять все строительные работы таким образом, чтобы свести к минимуму загрязнение. Подрядчик должен прекратить любую из своих операций, которые увеличат загрязнение во время ливневых дождей.

Подрядчик должен заблаговременно уведомить Инженера о предстоящих остановах, чтобы Инженер и Подрядчик могли изучить проект и выполнить работы по борьбе с эрозией и загрязнением.

2.10.04 — Метод измерения: Измерение для оплаты работ и материалов, связанных со строительством, применением и установкой средств контроля загрязнения воды, будет осуществляться в соответствии с применимыми пунктами контракта.

Временная защита откосов будет измеряться для оплаты количеством квадратных ярдов (квадратных метров) защищенного откоса в соответствии с этой спецификацией и по указанию Инженера. Если в предложении о каких-либо дополнительных мерах, не указанных в планах, не фигурирует применимый пункт контракта, дополнительные работы и материалы, необходимые для этих мер, должны быть оценены для оплаты, как это предусмотрено в статье 1.09..04 — Дополнительная работа и работа с оплатой затрат. Все дополнительные работы, выполняемые на основе согласованной цены, должны быть включены в строительные заказы и оплачиваться постатейно.

Сумма денег, указанная в смете и в детализированном предложении как «Сметная стоимость» для этой работы, будет считаться ценовым предложением, даже если оплата будет производиться только за фактически выполненную работу. Сметная стоимость не может быть каким-либо образом изменена Участником торгов. Если участник торгов изменит указанную сумму, измененные цифры будут проигнорированы, а первоначальная цена будет использована для определения общей суммы предложения по контракту.

2.10.05 — Основание для оплаты: Работа будет оплачиваться в соответствии с применимыми пунктами контракта или в соответствии со Статьей 1.09.04 — Дополнительные работы и работы с оплатой по принципу «затраты плюс». Плата за очистку от накопленных отложений для постоянных или временных мер по борьбе с эрозией не взимается.

Временные меры контроля, которые необходимы из-за небрежности, небрежности Подрядчика, неспособности установить постоянные средства контроля в рамках запланированных работ и приказаны Инженером, или необходимы из-за невыполнения Подрядчиком последовательности и графика работ в рамках своего графика, представленного на Совещании по подготовке к строительству или с внесенными позднее изменениями и утверждениями, должен быть заказан Инженером для выполнения и выполнения Подрядчиком за свой счет.

На участках вне полосы отвода, которые выбраны Подрядчиком и которые включают, но не обязательно ограничиваются карьерами (кроме коммерческих источников), подъездными путями Подрядчика, местами захоронения, складами, техническим обслуживанием, площадками для группирования, д., временные контрольные работы являются обязанностью Подрядчика и выполняются им за его счет в порядке, утвержденном Инженером. Прямая оплата за эту работу производиться не будет; стоимость должна быть включена в другие пункты Контракта. Временные контрольные работы на вышеуказанных участках, которые специально отведены государством для контрактных операций, оплачиваются в соответствии с положениями настоящей спецификации.

Временная защита откосов оплачивается по договорной цене за квадратный ярд (квадратный метр) «Временной защиты откосов», цена которой включает установку и удаление, при необходимости, защитного материала и всего оборудования, материалов, инструменты и связанный с этим труд.

ПЛАТА ПУТНАЯ ЕДИНИЦА

Управление загрязнением воды EST. (EST.)

Временная защита наклона S.Y. (см)

РАЗДЕЛ 2.12

ОСНОВА

2.12.01—Описание: Основание должно состоять из чистой почвенно-заполнительной смеси из насыпного или гравийного щебня, щебня, мелиорированного разного заполнителя, содержащего не более 2% по массе ( массы) битумного вяжущего или любых их комбинаций, размещенных в местах, указанных на планах или по указанию Инженера, и построенных в соответствии с этими спецификациями.

2.12.02 — Материалы: Все материалы для данной работы должны соответствовать требованиям статей М.02.02 и М.02.06. Должна использоваться оценка «В».

2.12.03 — Методы строительства: Подготовленный фундамент для подстилающего слоя должен быть тщательно сформирован до требуемого поперечного сечения и уплотнен, как указано в Статье 2.02.03. Если подземные водостоки и выпуски указаны на планах или заказаны Инженером, они должны быть на месте и функционировать до укладки любого материала подстилающего слоя.

Материал подстилающего слоя должен быть равномерно распределен по требуемому уклону слоями, не превышающими 6 дюймов (150 миллиметров) в толщину после окончательного уплотнения. Однако, если требуемая толщина подстилающего слоя не превышает 8 дюймов (200 миллиметров), его можно укладывать в один ряд.

После укладки каждого слоя, как указано выше, вся его площадь должна быть уплотнена с помощью оборудования, специально изготовленного для этой цели. Использование только подъемно-разбрасывающего оборудования не должно рассматриваться как замена уплотняющему оборудованию. Уплотнение должно продолжаться до тех пор, пока весь слой не будет равномерно уплотнен до требуемой минимальной плотности. Плотность в сухом состоянии после уплотнения должна быть не менее 95 % плотности в сухом состоянии для этого материала основания при испытании в соответствии с AASHTO T-180, метод D. Если слой основания формируется из восстановленного разного заполнителя, содержащего битумный бетон, после уплотнения по этому ходу не менее 95% от плотности во влажном состоянии для этого основания при испытании в соответствии с AASHTO T180, Метод D.

Каждый слой основания должен быть уплотнен при оптимальном содержании влаги. Последующий слой не должен укладываться до тех пор, пока не будет достигнуто указанное уплотнение для предыдущего слоя.

Исключение в отношении использования уплотняющего оборудования будет разрешено, если основание изготовлено из гравия и используется в сочетании с гравийным покрытием, и в этом случае работа должна проводиться в соответствии со Статьей 4.13.03.

Если материал фундамента под основанием взбалтывается и смешивается с материалом основания в любое время, Подрядчик должен без дополнительной компенсации удалить смесь и заменить ее новым материалом основания до требуемой толщины, указанной на планах или как ранее требуется Инженером. Такой замененный материал подстилающего слоя должен быть уплотнен до требуемой минимальной плотности.

2.12.04—Метод измерения: Основание будет измеряться горизонтально на месте после окончательной планировки и уплотнения. Толщина будет такой, как указано на планах или по заказу Инженера, и в пределах следующих допусков:

Менее 24 дюймов (600 миллиметров): от минус 1 дюйма (25 миллиметров) до плюс 3/4 дюйма (19 миллиметров)

24 дюйма (600 миллиметров) и больше: от минус 2 дюймов (50 миллиметров) до плюс 1 дюйм (25 миллиметров)

Измерения для определения толщины будут производиться Инженером с интервалами в 500 футов (150 метров) или менее вдоль дорожек и должны рассматриваться как репрезентативные для этой полосы. Для целей этих измерений плечо будет считаться полосой движения.

При обнаружении дефектов толщины Инженер производит такие дополнительные измерения, которые он считает необходимыми для определения продольных пределов дефекта. Участки, выходящие за допустимые пределы, должны быть исправлены по указанию Инженера без дополнительной компенсации Подрядчику.

2.12.05 — Основание для оплаты: Эта работа будет оплачиваться по договорной цене за кубический ярд (кубический метр) «Подосновы», цена которой включает все материалы, оборудование, инструменты и сопутствующие работы.

ПЛАТА ПУТНАЯ ЕДИНИЦА

SUBBASE C.Y. (м3)

Как предотвратить эрозию прибрежных дорог после штормов? – Департамент гражданской, строительной и экологической инженерии

18 ноября 2022 г. Монтойя и ее исследовательская группа

Дорожные полотна, поддерживающие прибрежные автомагистрали в Северной Каролине, подвержены эрозии во время сильных штормов, когда наводнения и волны могут размывать почву и подрывать шоссе. Эрозия на границе дорожного покрытия и земляного полотна может привести к обрушению дорожного покрытия и образованию каналов для потока через барьерный остров или вдоль него. Предотвращение эрозии почвы земляного полотна и прилегающих откосов может уменьшить ущерб прибрежным автомагистралям и помочь сохранить открытые и соединенные маршруты в период восстановления после сильных штормов.

Адъюнкт-профессор доктор Брина Монтойя вместе с аспирантом Пега Гасеми (при полевой работе со стороны Организации аспирантов Гео-Института) возглавили исследование, финансируемое Министерством транспорта Северной Каролины (NCDOT), для оценки потенциала биологических методов. для снижения эрозионной подверженности берегового основания. Ее исследовательская группа использовала естественные почвенные бактерии, чтобы сцементировать почву, процесс, называемый микробным осаждением карбоната (MICP). Процесс MICP был применен к песчаному склону в округе Хертфорд, штат Северная Каролина, на объекте NCDOT для изучения его способности предотвращать эрозию под воздействием таких элементов, как дождь, ветер и снег. Несколько методов обработки MICP были оценены на предмет их способности обрабатывать поверхность склона на проектной площади, начиная от простого поверхностного распыления и заканчивая более сложными неглубокими инъекциями через геотекстильные дрены. После того, как песчаный склон был обработан MICP, исследователи наблюдали за склоном в течение года, чтобы оценить его характеристики при воздействии элементов.

Исследователи обнаружили, что все методы нанесения обеспечивают достаточный уровень цементации почвы, а самый простой метод, распыление на поверхность склона, приводит к наиболее равномерному распределению цементации. Песчаный склон продемонстрировал заметное повышение эрозионной стойкости, которое оценивали сразу после обработки и в течение года наблюдения. Прочность на сжатие сцементированного песчаного откоса также увеличилась, что повлияло на повышение несущей способности прибрежной полосы отвода.

Кандидат наук. Студенты исследовательской группы Монтойи, работающие на полигоне NCDOT. На переднем плане: Пега Гасеми, Цяньвен Лю; На заднем плане: Ашкан Нафиси, Роушон Джадид, Томас На и Джинунг До.

Возможно, самым захватывающим результатом этого исследования была характеристика склона, обработанного MICP. В течение одногодичного периода мониторинга в исследуемой области выпало кумулятивное количество осадков 738 мм (29 дюймов), а максимальная и минимальная температуры составляли приблизительно 35°C и -8°C (95°F и 18°F) соответственно. Участок месторождения также подвергался воздействию максимальной средней скорости ветра, которая была выше той, которая необходима для инициирования ветровой эрозии. Исследователи периодически контролировали состояние почвы, а также после крупных событий, таких как ураган Дориан. Сцементированный песчаный склон вел себя хорошо, без видимой эрозии. Это исследование является первым, в котором проводится мониторинг участка, обработанного MICP, в течение всего года. Тот факт, что при воздействии природных элементов не происходит деградации цементации, помогает продвинуть технологию MICP в сторону основного применения в проектах по улучшению почвы.