Рекультивация земель

Рекультивация земель - это комплекс работ, направленных на

восстановление продуктивности и народнохозяйственной ценности

нарушенных и загрязненных земель, а также на улучшение условий

окружающей среды.

Вопросы рекультивации земель сравнительно недавно стали обязательными элементами проекта организации строительства дорог. Все работы по рекультивации проводят в два этапа: технический и биологический.

Техническая рекультивация выполняется непосредственно в процессе выполнения земляных работ или сразу же после освобождения временно занимаемых земель. Она включает снятие и хранение плодородного слоя почвы, вертикальную планировку нарушенных земель, откосов, мероприятия по предотвращению водной и ветровой эрозии, нанесению плодородного слоя почвы и т.п. Все эти работы не отличаются особой спецификой и поэтому выполняются организацией, строящей дорогу.

Биологический этап включает агрохимические мероприятия по восстановлению плодородия нарушенных земель, а также непосредственное возвращение земель к первоначальному виду, Эти работы отличаются большой специфичностью и зависят от назначения рекультивируемых земель (пашня, лесопосадки, выгоны). Биологическую рекультивацию выполняют землепользователи за счет средств предприятий, организаций и учреждений, проводивших на этих землях работы, связанные с нарушением почвенного покрова.

На основе общих требований по восстановлению плодородия земель с учетом способов обработки почв и процесса роста сельскохозяйственных культур и других растений установлены следующие требования к рекультивируемым территориям.

1. Поперечные уклоны восстанавливаемых рекультивацией земель должны обеспечить устойчивость земли против водной эрозии. Для большинства разновидностей почв допускаемым уклоном рекультивации iq можно принимать iq < 100‰ при ширине рекультивируемой полосы 10...30 м. При рекультивации под пастбища и сенокосы допускается уклон рекультивации до 20...40‰, при рекультивации под водоем допускается заложение откоса - 1:4.

2. Равенство урожайности приведенной рекультивированной земли и основного поля. Основным показателем этого требования является толщина плодородного слоя hn, которая должна быть не меньше толщины плодородного слоя почвы основного поля h0.

3. Максимальное удобство обработки земель под все виды

сельскохозяйственных культур всеми видами сельскохозяйственных машин.

4. Соблюдение условий водно-теплового режима земляного полотна.

На основе накопленного дорожными организациями опыта перечень работ по рекультивации нарушенных земель включает следующее:

подготовка поверхности для снятия растительного слоя (удаление кустарника, пней, камней и др.);

- снятие плодородного слоя почвы;

- погрузка и транспортировка плодородного грунта на рекультивируемую поверхность;

- уположивание рекультивируемой поверхности с таким расчетом, чтобы была возможность провести биологическую рекультивацию;

- внесение удобрений, посев многолетних трав, кустарников, деревьев.

Для выполнения работ рекультивации могут быть использованы различные типы землеройно-транспортных машин. Наиболее благоприятным периодом для выполнения работ является весенне-летний период.

В равнинной и слабо пересеченной местности рекультивацию земель, занятых боковыми резервами, осуществляют по дуге параболы и касательной к ней линии допустимого уклона, что наиболее просто выполнить в процессе возведения земляного полотна бульдозером или автогрейдером (рис. 9.6.1).

Рис. 9.6.1. Поперечное сечение рекультивированного притрассового бокового резерва

Рекультивацию притрассовых боковых резервов глубиною более 1,0 м можно производить по одной из предлагаемых схем:

- засыпкой привозным инертным материалом с последующей укладкой на него плодородного слоя почвы (рис. 9.6.2., а);

- уположение внешнего откоса резерва с использованием грунта с прилегающей к резерву территории (рис. 9.6.2, б).

Рис. 9.6.2. Схемы рекультивации притрассовых боковых резервов: а - засыпка привозным материалом; б - уположение внешнего откоса

Техническую рекультивацию сосредоточенных карьеров и резервов производят по схемам, аналогичным при рекультивации притрассовых боковых резервов, т.е. путем засыпки выработанного пространства материалами отвалов вскрыши или выполаживанием откосов выработки. При сельскохозяйственном направлении рекультивации плодородный слой почвы лучше укладывать не сразу после засыпки карьера, а после использования спланированной территории под сенокосы или пастбища в течение двух-трех лет. При этом перед укладкой плодородного слоя почвы должно быть проведено рыхление или вспашка спланированной поверхности. Толщина плодородного слоя почвы должна быть не менее 20...50 см, если рекультивируемая территория будет использоваться под пашню.

Заполнение выработанного пространства карьеров можно производить также промышленными и бытовыми отходами с последующей засыпкой отходов плодородной почвы толщиной не менее 10 см. Создание растительного покрова производится посевом многолетних трав.

Охрана природы.

При строительстве автомобильной дороги необходимо учитывать требования защиты окружающей среды. Постройка дороги вносит большие изменения в экологическое равновесие природы и хоз. жизнь района ее проложения. Изъятие земель и нарушение границ угодий может нарушить сложившуюся систему севооборотов и принести большой ущерб сельскому хозяйству. Прорезая большие лесные массивы просеками, дороги меняют условия жизни населяющих их животных. Неожиданно выбежав на дорогу животные могут стать причиной аварий. В ряде случаев дорогу в лесных массивах приходиться ограждать высокими изгородями, а для животных устраивать под насыпями места для проходов. Непродуманно проводимые при постройке дороги земляные работы могут нарушать красоту природных ландшафтов расположенными в неудачных местах грунтовыми карьерами и резервами. При невозможности избежать этих работ следует устраивать маскировки неудачных обезображенных строительством мест посадками растительности.

Дорога привлекает к себе большое количество людей, потому при ее проектировании следует предусмотреть возможность осмотра открывающихся природных ландшафтов и достопримечательных мест.

Технология строительства сооружений, регулирующих водно-тепловой режим земляного полотна, водонепроницаемых, дренирующих, капиллярно-прерывающих прослоек и водоотводные сооружения, а также глубоких дренажей для перехвата и понижения уровня грунтовых вод.

Регулирование водно-теплового режима земляного полотна

Методы регулирования водно-теплового режима земляного полотна можно разделить на четыре основные группы. К первой группе следует отнести мероприятия по ограничению увлажнения земляного полотна поверхностными и грунтовыми водами: защиту его в процессе строительства, отвод воды с обочин и их укрепление, осушение разделительной полосы и полосы отвода, обеспечение минимального возвышения низа дорожной одежды над уровнем поверхностных и грунтовых вод путем устройства насыпей или понижения уровня грунтовых вод, устройство паро- и гидроизолирующих слоев, капилляропрерывающих прослоек, электро- и химические методы, а также уплотнение грунтов. Вторая группа включает мероприятия по замене и улучшению грунтов: устройство верхней части насыпи из непучинистых или слабопучинистых грунтов, морозозащитные слои, улучшение зернового состава грунтов и обработку их вяжущими. Третья группа объединяет мероприятия по отводу воды из дорожной одежды, включая устройство дренирующих слоев и'прослоек, дренажи мелкого заложения. В четвертую группу входят мероприятия, регулирующие тепловой режим земляного полотна путем устройства теплоизоляционных слоев.

В ходе строительства дорог связные грунты подвергаются погодным воздействиям, в результате может наблюдаться высыхание и трещинообразование в сухой период, переувлажнение, набухание и уменьшение несущей способности грунтового основания в дождливый период. В последнем случае образуются неровности на поверхности земляного полотна при строительстве дорожной одежды, что затрудняет водоотвод из дренирующего слоя во время эксплуатации дороги. Чтобы защитить земляное полотно от переувлажнения, в процессе строительства организуют отвод поверхностной воды и укладывают защитные слои: пленки полимерные, битумные и др. Наиболее распространены мероприятия по водоотводу, которые включают устройство нагорных и водоотводных канав, планировку резервов, выемок, полотна дороги и т. д. В этом отношении представляет интерес практика отвода воды, принятая во Франции, где в течение всего периода строительства земляное полотно планируют с уклоном около 100 промиль.

В ряде стран (ФРГ, Япония, Португалия и др.) укладывают защитные слои: полимерные пленки, грунт, укрепленный известью или цементом, битумные пленки и т. д. В США, Канаде, ФРГ, во Франции и в ряде других стран широко применяют укрепление обочин и устройство лотков для сбора и отвода воды с проезжей части, чтобы уменьшить приток атмосферных осадков в земляное полотно в процессе эксплуатации дороги. Поперечный уклон обочин делают от 20 до 80 промиль исходя из типа укрепления (за пределами краевой полосы) обочин, наличия стока воды с проезжей части на обочину и условий безопасности движения. Поперечный уклон грунтовой части обочин у бровки земляного полотна достигает 120 промиль. До сравнительно недавнего времени практически не было данных о влиянии таких мероприятий на водно-тепловой режим земляного полотна в условиях СССР. Поэтому до введения СНиП 5—72 поперечные уклоны обочин назначались равными 25—40 промиль только с учетом типа покрытия. Не было ясно, улучшает или ухудшает тот или иной тип укрепления водно-тепловой режим земляного полотна.

технология строительства сооружений,водонепроницаемых, дренирующих, капиллярно-прерывающих прослоек

При высоком уровне грунтовых вод для повышения устойчивости земляного полотна в теле насыпи устраивают водонепроницаемые или капилляропрерывающие прослойки.

Водонепроницаемые прослойки укладывают на всю ширину земляного полотна или, в целях экономии материалов, на ширину проезжей части с превышением ее с каждой стороны на 0,5 м.

При насыпях высотой менее 1,0 м водонепроницаемый слой устраивают на уровне подошвы насыпи путем укрепления местного грунта органическими вяжущими материалами (жидкие битумы класса МГ, СГ вязкостью 25/40, битумными эмульсиями и др.) (рис. 2.3.1). На высоких насыпях водонепроницаемую прослойку можно устраивать на глубине 0,6...1,0 м от бровки земляного полотна. Кроме обработки местного грунта, водонепроницаемую прослойку можно устраивать из битумной пасты или шлама толщиной 3,0...3,5 см.

Рис. 2.3.1. Конструкции водонепроницаемых прослоек:

а) при высоте насыпи менее 1 м с использованием в качестве водонепроницаемой прослойки грунта, укрепленного органическим вяжущим материалом; б) при высоте насыпи более 1 м с использованием в качестве прослойки синтетической пленки:

1 - покрытие; 2 - основание; 3 - песчаный грунт; 4 - грунт, укрепленный органическим вяжущим материалом; 5 - синтетическая пленка; 6 - уровень грунтовых вод; 7 - укрепленная обочина

В настоящее время в дорожном строительстве широкое распространение в качестве водонепроницаемой прослойки получило использование синтетической пленки из полиэтилена, поливинилхлорида и на основе полиизобутилена. Полимерные пленки промышленность выпускает шириной от 2,4 до 12,0 м и толщиной от 0,1 до 2,0 мм. Чем шире пленка, тем меньше трудовые затраты на сварку или склейку полотнищ и выше качество. Чем больше толщина пленки, тем она надежнее.

Технологический процесс укрепления грунта органическим вяжущим материалом заключается в разрыхлении и измельчении грунта подошвы насыпи на глубину 5...10 см, розливе вяжущего из расчета 2...3 л/м2, перемешивания грунта с вяжущим, разравнивания и уплотнении катками на пневматических шинах.

Рабочие операции по строительству водонепроницаемой прослойки с использованием синтетической пленки включают: планировку и уплотнение земляного полотна, распределение полотен синтетической пленки, доставку грунта, надвижку его на пленку, уплотнение грунта и строительство последующих слоев дорожной одежды.

Капилляропрерывающие прослойки располагают в насыпях на всю их ширину на глубине 1 м от бровки земляного полотна. Назначение таких прослоек - создать преграду для подъема капиллярной воды (рис. 2.3.2). Капилляропрерывающие прослойки устраивают из щебня или гравия фракции 5... 10 мм толщиной 20...40 мм. Сверху и снизу капилляропрерывающей прослойки располагают противозаиливающие слои из топочных шлаков, высевок фракции от 0,1 до 5 мм, геотекстиля толщиной 3,0...5,0 мм и других местных материалов, не подвергающихся гниению.

Рис. 2.3.2. Конструкция водонепроницаемой прослойки:

1 - дорожная одежда; 2 - грунт земляного полотна; 3 - противозаиливающие прослойки; 4 - капилляропрерывающая прослойка; 5 - уровень грунтовых вод; 6 - зона капиллярной воды; 7 - зона свободной воды

Строительство капилляропрерывающих прослоек состоит из следующих технологических процессов: устройство нижней части земляного полотна с поперечным уклоном не менее 30‰ и коэффициентом уплотнения грунта не менее 0,98; строительство нижнего противозаиливающего слоя; распределение капилляропрерывающего материала; устройство верхней противозаиливающей прослойки; вывозка и надвижка грунта для верхней части насыпи с послойным уплотнением катками на пневматических шинах.

В результате строительства водонепроницаемых и капилляропрерывающих прослоек достигают сохранения грунтов в верхней части земляного полотна с пониженной влажностью. Это обеспечивает устойчивость земляного полотна и предохраняет дорожную одежду от преждевременного разрушения. За счет повышения модуля упругости грунта верхнего слоя можно уменьшить толщину конструктивных слоев дорожной одежды.

Устройство водоотводных сооружений

Наиболее распространенными искусственными сооружениями на автомобильных дорогах являются водопропускные трубы, стоимость которых нередко достигает 15 % от общей стоимости дороги. В настоящее время на дорогах устраивают сборные круглые железобетонные трубы из звеньев длиной 1,0 м с внутренним диаметром 0,75...2,0 м. Гораздо реже применяют прямоугольные из звеньев длиной 1,0 м отверстием 1,0...4,0 м.

В зависимости от расхода водотока устраивают одно- и многоочковые трубы. Применение сборных труб обеспечивает сокращение продолжительности, снижение стоимости и повышение качества строительства. Монолитные трубы допускаются только в отдельных труднодоступных районах строительства.

Изготовление элементов сборных железобетонных труб состоит из следующих операций: заготовка арматурных стержней, изготовление сеток, сборка арматурных каркасов; изготовление, сборка, смазка, разборка и очистка опалубки; укладка и уплотнение бетонной смеси; отделка и пропаривание смеси.

Звенья труб изготавливают на заводах или полигонах, обслуживающих строительство автомобильной дороги. От полигона (завода) или ближайшей железнодорожной станции их доставляют к месту постройки трубы автомобилями или тракторами на прицепах.

В подготовительный период устраивают временные дороги, расчищают и планируют территорию строительной площадки, отводят существующее русло водотока при необходимости, устраивают защитные ограждения от паводков.

Строительную площадку (рис. 2.4.1) устраивают в соответствии с технологическим процессом постройки трубы. Особое внимание при этом обращают на расположение монтажного крана, который должен обслуживать, возможно, большую площадь. На площадку доставляют и устанавливают бетономешалку, электростанцию, битумоварочный агрегат и другие машины и оборудование.

Рис. 2.4.1. План строительной площадки трубы:

1 - склад блоков оголовков; 2 - склад блоков фундаментов; 3 - склад лекальных блоков; 4 - путь движения крана; 5 - склад звеньев трубы; 6 - контейнер с цементом; 7 - бетоносмеситель; 8 - бак для воды; 9 - электростанция; 10 - склад щебня; 11 - склад песка

При перевозке в кузовах автомобилей или прицепах звенья укладывают горизонтально (на бок) или устанавливают вертикально (стоя). Перевозка звеньев круглых труб в вертикальном положении в пересеченной местности и по грунтовым дорогам безопаснее, чем в горизонтальном. При перевозке в горизонтальном положении звенья необходимо надежно закрепить на транспортных средствах, подкладывая под них деревянные подкладки, которые для надежности надо прибить гвоздями к полу кузова. При перевозке звеньев в горизонтальном положении упрощаются и ускоряются погрузочно-разгрузочные работы, тогда как перевозка в вертикальном положении требует дополнительной операции переворачивания звеньев при выгрузке.

Разгрузку элементов труб проводят кранами. Сбрасывать элементы с автомобиля запрещается. В случае производственной необходимости разрешается перекатывание круглых звеньев, но только по горизонтальной поверхности. При этом рабочие должны находиться сзади перекатываемого звена.

Доставленные на строительную площадку элементы труб укладывают вдоль котлована трубы, оставляя берму шириной не менее 4,0 м для проезда крана. Все элементы доставляют на объект, как правило, до начала монтажа тубы. Порядок раскладки элементов принимают в соответствии с технологической последовательностью монтажа трубы.

Разработку котлована начинают непосредственно перед устройством фундамента. Рытье котлована шириной до 3,0 м осуществляют экскаваторами, а при ширине котлована более 3,0 м и отсутствии грунтовых вод - бульдозерами.

При продольной разработке котлована бульдозером отвалы грунта устраивают по сторонам лога, не допуская накопления воды у котлована. Дно котлована окончательно зачищают, планируют и при необходимости уплотняют. Основание без фундаментных труб устраивают при благоприятных геологических условиях. В этом случае на дне котлована устраивают основание из щебня и гравия с уплотнением пневматическими или электрическими трамбовками. Верх основания устраивают с учетом уклона и строительного подъема трубы.

Фундаменты из бетонных блоков устраивают при неблагоприятных геологических условиях. Блочный фундамент монтируют стреловым краном, грузоподъемность которого соответствует максимальной массе блока и вылета стрелы. Сначала собирают фундаменты оголовков до уровня подошвы фундаментов секций трубы. Затем скосы котлована, устраиваемые в местах сопряжения более глубоких котлованов оголовков с подошвой котлована под секции трубы, заполняют щебнем с заливкой цементным раствором или песчано-гравийной смесью слоями 10...15 см с тщательным уплотнением трамбованием.

После этого собирают по направлению от выходного оголовка к входному блоку фундамента под тело трубы. Блоки укладывают на слой цементного раствора толщиной 1...2 см по уровню и с перевязкой швов. Разница соседних блоков по высоте не должна превышать 10 мм.

После окончания сборки и приемки фундамента пазухи между стенками котлована и фундамента засыпают грунтом. Засыпку производят одновременно с обеих сторон фундамента горизонтальными слоями толщиной 15...20 см с послойным уплотнением.

Монолитные бетонные фундаменты устраивают только в тех случаях, когда вблизи строящегося объекта имеется возможность получить готовую цементобетонную смесь.

Оголовки труб собирают краном по монтажным схемам. Сборку оголовков труб устраивают в следующей последовательности: сначала устраивают песчано-гравийное (щебеночное) основание и на него укладывают фундаментные плиты, далее устраивают фундаменты под звенья оголовков и засыпают грунтом скосы котлованов, устраивают откосные крылья. После этого при сборке оголовков круглых труб устанавливают лекальные блоки и конические звенья (рис. 2.4.2, а), при сборке прямоугольных труб - повышенные или нормальные прямоугольные звенья (рис. 2.4.2, б).

Рис. 2.4.2. Последовательность (I...III) сборки оголовков труб:

а - круглой железобетонной; б - прямоугольной железобетонной:

1 - гравийно-песчаное основание; 2 - фундаментные плиты; 3 - портальная стенка; 4 - фундамент; 5 - откосные крылья; 6 - засыпка котлована; 7 - бетонный лоток; 8 - засыпка скоса котлована; 9 - лекальный блок; 10 - коническое звено; 11 - железобетонные плиты; 12 - прямоугольные звенья

Элементы оголовков устанавливают в проектное положение на слой цементного раствора. После окончания сборки оголовка котлован между откосными крыльями послойно засыпают грунтом и тщательно уплотняют. Лотки устраивают из цементобетонной смеси не ниже класса В, 12,5 толщиной 15...20 см на щебеночном или гравийном основании, толщиной 30 см.

Сборку труб начинают со стороны выходного оголовка, последовательно укладывая все элементы в направлении входного. В том случае, когда элементы (блоки) сборного оголовка имеют перевязки с блоками фундамента, оголовок нужно монтировать одновременно с фундаментом. После установки всех элементов оголовка можно начинать монтаж тела трубы по раскладочной схеме, входящей в состав рабочих чертежей трубы на конкретный объект. Последовательность сборки секций труб с блочным и монолитным фундаментом показана на рис. 2.4.3. [5].

Рис. 2.4.3. Последовательность (I...III) сборки секций труб:

а - с блочным фундаментом; б - с монолитным фундаментом;

1 - гравийно-песчаная (щебеночная) подготовка; 2 - фундамент; 3 - лекальные блоки; 4 - звенья; 5 - опалубка; 6 - бетонный фундамент; 7 - деревянные подкладки; 8 - цементно-песчаный раствор

Положение устанавливаемых звеньев в плане и профиле контролируют по их внутренней поверхности. Зазоры между торцами звеньев не должны превышать проектные более чем на ±5 мм.

При установке круглых звеньев на фундамент без применения сборных лекальных блоков зазор между нижней образующей звена и плоской поверхностью фундамента обеспечивают деревянными прокладками. Звенья укладывают на предварительно уложенный слой пластичной бетонной смеси, обеспечивая этим плотное опирание звеньев.

Швы между круглыми и прямоугольными звеньями должны соответствовать проектным размерам, и после окончания сборки все должны быть снаружи и изнутри плотно заполнены жгутами из пакли, пропитанной битумом или литыми резиновыми жгутами. Жгуты, поставленные с внутренней стороны, должны быть утоплены в шов на 2...3 см.

После сборки всей трубы наружные ее поверхности, соприкасающиеся с грунтом насыпи, покрывают гидроизоляцией. Двухслойную обмазочную битумную гидроизоляцию наносят кистями. Стыки сборных элементов оклеивают полосами оклеечной гидроизоляции из пергамента и гидроизола, а швы между элементами зачеканивают цементным раствором или полимерными герметиками.

Водопропускные трубы засыпают грунтом после их освидетельствования и приемки. Засыпка труб состоит из следующих операций: заполнение грунтом пазух между стенками котлована и фундамента; устройство уплотненной грунтовой призмы по бокам трубы; возведение земляного полотна дороги над трубой до проектной отметки.

Технология строительства дренажной сети для понижения уровня грунтовых вод.

Дренажи для перехвата или понижения УГВ.

Технология строительства следующая :

1. Снятие дерна на полосе дренажа.

2. Отрывка траншеи начинается от места выпуска воды

3. Укладка подушки

4. Укладка труб

5. Засыпка труб дренирующими материалами.

6. Укладка глинистого слоя и уплотнение его.

7. Укладка дерна или растительного слоя.

При строительстве земляного полотна на участке с близко расположенными грунтовыми водами устраивают дренажи для понижения уровня воды. Дренажи располагают под канавами. Строительство дренажа возможно как до строительства ЗП так и после, однако это необходимо сделать в один строительный сезон, во избежание разуплотнения грунта из за пучения зимой. Часто невозможно уплотнение грунта в верхней части ЗП при близком УГВ тогда дренажи необходимо строить до возведения ЗП.

При строительстве дренажа : из за грунтовых вод возможно обрушение стенок, поэтому иногда требуется дополнительные работы а именно : до начала рытья траншей устанавливаются иглофильтры, по которым откачивают воду.