Строительство простейших покрытий из грунтов, улучшенных местными материалами

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 их источники расположены вблизи строящейся дороги.

Для укрепления грунтов можно применять щебень из любых ма­лопрочных горных пород (известняка, доломита, мергеля, песчани­ка, ракушечника), из отходов промышленности (металлургических и топочных шлаков, отходов асбестовойпромышленности, камне­дробильных заводов и карьеров) и гравий.

В соответствии с рекомендациями проф. Н. И. Иванова толщину слоев дорожной одежды при улучшении добавками скелетных ма­териалов следует назначать в зависимости от улучшаемого грунта и климатической зоны района строительства. Ориентировочные зна­чения толщины приведены в табл.55.

Устанавливая состав смеси, следует исходить из того, что зерна минерального материала служат как бы скелетом, воспринимаю­щим главную часть внешних воздействий в наиболее неблагоприят­ный период переувлажнения дорожной одежды и земляного полот­на. Более мелкие чаепщы грунта заполняют промежутки между скелетными зернами. Устанавливая соотношения разных по круп­ности частиц и зерен, следует учитывать климатические условия местности и распределение движения по дороге в течение года. При этом значительное влияние оказывают также химический и мине­ралогический составы и степень дисперсности глинисто-коллоидныхсоставляющих. Вяжущие свойства их в зависимости от физико-хи-мического состояния могут быть весьма различны.

Следует также учитывать, что прочность смесей обусловливает­ся не только их плотностью, ной такими показателями, зависящими от структуры смеси, как сцепление и коэффициент трения. Важно также, чтобы заполняющие частицы и зерна не раздвигали более крупные и этим не снижали их прочности. Коэффициент трения'воз­растает при большей крупности зерен и их однородности.

На основании многочисленных исследований в СССР по опреде­лению модуля деформаций и зарубежных данных проф. Н. Н. Ива-

нов предложил составы оптимальных смесей для покрытий и осно­ваний (табл. 56). Кроме оптимальных составов грунтов, укреплен­ных скелетными материалами, в таблице также приведены мелкозернистые оптимальные смеси, которые можно получать пос­редством смешивания различных грунтов в соответствии с рекомен­дациями предыдущего параграфа.

Технология строительства покрытий из грунтов, улучшенных скелетными добавками, можетнесколько отличаться в зависимости от типа поперечного профиля. При серповидном профиле операции выполняют в такой последовательности: профилирование полотна на всю ширину с созданием уклона 10—2О°/оо. как правило, выпол­няют автогрейдером или прицепным грейдером за три-четыре про­хода; рыхление грунта на необходимую глубину выполняют рыхли­телем или бороной, несвязные грунты рыхления не требуют; вывозка добавляемого материала и его разгрузка на обочине или по оси до­роги; распределение добавляемого материала по ширине покрытия автогрейдером; перемешивание добавок с грунтом земляного полот­навначале за три-четыре прохода бороной, затем автогрейдером, последовательно собирающим грунты в валики и разравнивающимих; выравнивание поверхности улучшенного покрытия автогрейде­ром; уплотнение покрытия, 3—4 прохода катка по одному следу или посредством систематического регулирования движения в те­чение двух-трех недель после завершения строительства.

При корытном и полукорытном профилях вывозке скелетного материала предшествует устройство корыта. Вынутый грунт раз­мещают на обочине.

В зависимости от глубины корыта итипа автогрейдера требует­ся 8—15 проходов.

Дальнейшие операции выполняют в такой же последовательно­сти, как и при устройстве серповидного профиля.

Связные грунты можно улучшить посредством постепенной рос­сыпи добавок (рис. ИЗ). В этом случае необходимы следующие

операции: профилирование по­лотна автогрейдером на всю ши­рину с приданием уклона 20—30°/оо за три-четыре прохода по одному следу; уплотнение грунта катками и регулированием движения транспортных средств; вывозка скелетных добавок и раз­грузка их по оси дороги; распре­деление добавок по всей ширине или по ширине проезжей части автомобильной дороги слоем 3—8 см, грунт при этом должен быть предварительно увлажнен; уплотнение катками или регу­лированием движения транс­порта.

После окончания работ в соответствии с ВСН 19-74«Правила приемки работ при строительстве, капитальном и среднем ремонте автомобильных дорог» проверяют: качество улучшающих материа­лов, соответствие их количества и зернового состава требованиям проекта и технических условий (качество устанавливают детальным осмотром выполненных работ, данных приемки скрытых работ и лабораторных проверок); соответствие продольного профиля про­ектному— контрольным нивелированием не менее чем на 10% про­тяжения принимаемого участка (поверхность должна быть ровной, без впадин, бугров ит. д.), поперечный профиль — шаблоном или рейкой с уровнем не менее чем впяти поперечниках па каждом километре; толщину грунтового улучшенного покрытия серповидно­го профиля путем пробивки пяти лунок на поперечнике. На каждом километре промеры производят не менее чем в двух поперечниках с одновременным определением состава,монолитности коры и сте­пени уплотнения, с взятиемодного контрольного образца на каж­дом километре для проверки в лаборатории зернового состава сме­си; ширину покрытия и ровность его поверхности не менее чем на трех поперечниках на каждом километре (на участках менее 1 км через каждые 100 м) с применением трехметровой рейки с клином или передвижной многоопорной рейки.

Строительство сплошных и колейных покрытий (лежневых, бревенчатых]

Для обеспечения временного проезда в условиях залесенной и болотистой местности могут быть эффективны покрытия с примене­нием дерева. В

зависимости от конструкции и вида применяемых материалов различают покрытия сплошные и колейные. Для уст­ройства сплошных покрытий применяют выстилки из хвороста ифашин, настилы из жердей накатника или бревен. Ширина проез­жей части таких дорог изменяетсяот 4,5 м для одностороннего дви­жения до 7 м для двустороннего.

Покрытия колейного типа делают из бревен, брусьев или из за­ранее заготовленных укрупненных элементов (дощатых щитов, лежней, колесоотбоев).Размер колеи зависит от параметров наибо­лее тяжелых автомобилей.

Существенными недостатками перечисленных покрытий являют­ся большая трудоемкость, вызванная отсутствием средств механи­зации, значительный объем тяжелых ручных работ и малый срок службы при движении автомобилей большой грузоподъемности и вследствие гниения древесины.

Для постройки сплошных поперечных настилов применяют ма­териалы любых местных пород, для колейных — желательны хвой­ные породы. Сплошные покрытия имеют проезжую часть, обеспе­чивающую возможность движения транспорта по всей ширине.

Наиболее дешевым материалом для устройства сплошных на­стилов являются хворостяные и фашинные выстилки. Хворостяную выстилку укладывают на выравненное земляное полотно или на продольно расположенные лежни. Хворост укладывают поперек лежней; первая полоса комлями наружу, вторая по первой полосе с перекрытием половины длины ветвей, третья с перекрытием поло­вины второй и т. д. На слабых грунтах толщину слоя хвороста при­нимают 15—25 см, на торфяных болотах — 30 см и более.

Уложив хворост, устанавливают прижимы — длинные бревна, скрепляя их с лежнями или (при укладке без лежней) прикрепляя их кольями или небольшими свайками к грунту. После установки и закрепления прижимов необходимо уплотнить уложенный хво­рост и уложить песчано-глинистый или гравелистый грунт слоем 10-15 см.

При устройстве выстилок па болотах целесообразно по слою хвороста уложить торфяную прослойку толщиной 10 см, чтобы за­полнить пустоты в хворосте и выровнять его поверхность, и лишь затем уложить слой грунта. Устройство торфяной прослойки будет способствовать лучшей сохранности слоя грунта.

Для предупреждения быстрого разрушения таких покрытий должны быть предусмотрены специальные мероприятия по ремонту и содержанию. При этом особое внимание должно быть уделено по­перечному отводу воды.

Фашинные выстилки применяют на слабых переувлажненных грунтах, с высоким уровнем грунтовых вод, а также на сплошных и сапропелевых болотах. Они имеют более высокую прочность, чем хворостяные выстилки, и требуют соответственно больших трудовых затрат на устройство. Фашины представляют собой стянутые про­волокой пучки хвороста диаметром до 0,3 м и длиной до 5 м. Пок­рытие устраивают из одного или двух рядов фашин в зависимости от состояния грунта или типа болота.

На слабых размокших грунтах и на болотах со сплошным плот­ным слоем торфа до 1,5 м применяют однорядные фашинные вы­стилки. При устройстве такой выстилки фашины располагают попе­рек дороги. Промежутки между фашинами заполняют хворостом или тонкими хворостяными фашинами. Фашинные выстилки покры­вают сверху двумя-тремя слоями песчано-глинистого грунта по 5— 7 см и послойно утрамбовывают или укатывают. Двухрядные фа­шинные выстилки (фашинный тюфяк) применяют на сплошных бо­лотах с мощным торфяным слоем глубиной свыше 1,5 м и на сап­ропелевых болотах. Для увеличения прочности конструкции фашинные выстилки на болотах укладывают на продольные лежни из бревен, располагаемых непосредственно на выровненной поверх­ности грунта. Фашины в нижнем и верхнем рядах выстилки распо­лагают под углом 45° к оси дороги с целью лучшего распределения давления.

При устройстве фашинной выстилки технологический процесс включает следующие технологические операции: забивка сваек по краям фашинного тюфяка с целью закрепления трассы; вырубка кустарника, валка леса, корчевка пней; планировка поверхности; укладка лежней; укладка нижнего ряда фашин и выравнивание его слоем торфа; укладка верхнего ряда фашин; укладка и крепление по краям проезжей части прижимных бревен; укладка торфа тол­щиной 10 см с целью предохранения грунта от просыпания вниз; укладка и разравнивание грунта; уплотнение.

Жердевые настилы делают из жердей диаметром 10—12 см, уло­женных сплошным рядом поперек дороги на предварительно спла­нированное и усиленное продольными лежнями грунтовое основа­ние. Лежни укладывают на поверхности земли на расстоянии 50— 75 см друг от друга, стыками вразбежку с запуском концов на 0,75 м.

По краям настила над крайними лежнями укладывают прижи­мы диаметром 12—15 см, которые соединяют с лежнями проволокой или скобками. Поверхность жердевого настила засыпают песчаным, гравелпетым или песчано-глинистымгрунтом. Слой грунта на жер­девом настиле улучшает ровность покрытия, допускает более вы­сокую скорость автомобилей, улучшает условия работы жердевого пастила, что увеличивает срок службы. Недостатком таких настилов является малая работоспособность и низкие эксплуатационные по­казатели.

Бревенчатые пастилы допускают движение значительно большей интенсивности, чем хворостяные или фашинные выстилки. Такие настилы устраивают из бревен диаметром от 14 до 18 см. Конст­рукция настилов состоит из продольных лежней и поперечного или косого настила с уложенными по его краям колесоотбоями (рис. 114). Расстояние между продольными лежнями составляет 0,75—1 м и зависит от толщины элементов настила и качества грунта. Чем больше диаметр элементов настила и плотнее грунты основания, тем больше может быть расстояние между лежнями. Бревна насти­ла отесывают с трех сторон и подтесывают над лежнями для полу­чения плотного и ровного настила. Проезжую часть грунтом не за­сыпают, так как ровность покрытия достигается подгонкой и отесы­ванием бревен. Прижим уложенного настила достигают установкой колесоотбоев и скреплением их с лежнями при помощи проволоки, скоб, деревянных нагелей.

Для устранения бокового угона элементов настила желательно создавать боковые упоры. Настил для двустороннего движения уст­раивают со сплошной проезжей частью или в виде двух раздельных полос. Сплошная проезжая часть требует применения бревен боль­шей длины, тяжелых и неудобных при транспортировании и уклад­ке. Недостаток поперечных настилов заключается в том, что они вызывают большие вертикальные колебания автомобилей даже при малых скоростях движения. Более удобны в этом отношении насти­лы с косым (диагональным) расположением элементов проезжей части. Бревна настила следует укладывать под углом 60—75° к оси дороги. Конструкция таких настилов во всем остальном не отличает­ся от настилов с прямым расположением элементов.

Колейными называют покрытия, имеющие проезжую часть в ви­де двух раздельных полос (колесопроводов), собранных из бревен, брусьев или пластин и уложенных параллельно оси дороги. Этот вид покрытий характеризуется следующими преимуществами; меньшей трудоемкостью; допускает большую скорость движения (до 20—30 км/ч), чем настилы разных типов; меньшими эксплуата­ционными расходами на перевозки, допускает максимальную стан­дартизацию всех элементов покрытия и заблаговременную заго­товку, позволяет собирать покрытия из заранее заготовленных стандартных элементов.

Колейные покрытия бывают стационарного и сборного типов. К сборным относят покрытия, собираемые из укрупненных элемен­тов. Колейное покрытие стационарного типа состоит из шпал диа­метром 20 см, укладываемых поперек трассы двух колесопроводов из бревен диаметром 18—20 см или из пластин 25/2, и колесоотбоев диаметром 22см и более. Существую! различные способы крепления колесопроводов. фризовое, шпонками, накладками, с вырубкой шпалы «ласточкиным хвостом». При креплении шпонами на шпалах

делают углубления по ширине колесопроводов, собранных из от­дельных бревен при помощи шпонок или из ранее заготовленных бревенчатых щитов. Шпонка представляет собой деревянную план­ку, имеющую трапецеидальную форму в поперечном сечении и сла­бую конусность по длине. Гнезда для шпонок зарезаются в колесо-проводах после сборки и укладки на шпалы всех элементов коле­сопровода, за исключением колесоотбоев. Длина шпонки делается на 10—15 см больше ширины колесопровода, чтобы при усыхашш колесопровода ее можно было подбить и тем самым обеспечить плотное сплочение всех элементов в один щит. Шпонки ставятся над шпалами через одну, а над промежуточными шпалами размещают­ся стыки элементов колесопроводов. Стыки устраивают впритык, вразбежку, так чтобы на каждую шпалу приходилось не более двух стыков. Фиксирование положении колесопроводов достигается уст­ройством в шпалах специальных запилов и скрепления при помощи деревянных нагелей.

Колейное покрытие с вырубкой шпал «ласточкиным хвостом» (рис. 115) состоит из шпал и колесопроводов. Крепление колесопро­водов осуществляется за счет устройства выреза в шпале в форме трапеции и устройства крайних элементов колесопроводов соответ­ствующей формы. Сборка колесоироводов производится в следующем порядке: в косые вырезы шпалы сначала укладывают крайние подшсанные элементы колесопроводов, затем остальные; средний элемент колесопровода укладывают последним, так как он служит замком, расклинивающим остальные элементы колесопровода в вырезе шпалы. Скрепление расклинивающего элемента производят нагелями. При этом типе скрепления колесопроводов обеспечивает­ся наибольшая простота конструкции всего покрытия с наименьшим количеством основных элементов.

Колейные покрытия сборного типа применяют главным образом для временного и быстрого укрепления слабых участков дорог; их разделяют на жесткие и гибкие. К жестким относят дощатые щито­вые дороги, к гибким — коврики или маты из хвороста, жердей, до­сок или брусков.

Колейные покрытия из щитов собирают из заблаговременно за­готовленных и подвезенных к месту укладки отдельных щитов. Они менее прочны, чем бревенчатые конструкции. Щиты делают из трех или четырех досок толщиной 70 мм, сплоченных при помощи дере­вянных планок и гвоздей. Ширина щитов из трех досок равняется 60 см, а из четырех — 80 см; длину щитов назначают равной 3 м для удобства транспортировки и укладки.

На сильно заболоченных грунтах и на болотах щиты укладыва­ют на общие для обоих колесопроводов лежни из бревен или плас­тин.

Гибкие колейные покрытия изготовляют заранее и подвозят к месту строительства в свернутом виде в рулонах. Гибкие покрытия делают из отрезков жердей, досок или брусков длиной 0,8 м. Сое­динение осуществляют прикреплением их к двум тросам с помощью специальных скоб. Длина коврика обычно составляет 3—4 м,