Методы укрепления и осушения земляного полотна при реконструкции автомобильных дорог
статья

Выступление на IV Всероссийской конференции (с международным участием) научно-практической конференции для студентов УГС 08.00.00 и 23.00.00 «Студент-практика-работодатель»

Студенты ГБПОУ ВО «БДТ» Алабин Артем Александрович, Алабин Роман Александрович

Руководитель: Подгурская Е.Ю.

Методы укрепления и осушения земляного полотна при реконструкции автомобильных дорог

В летнее время 2019года мы были на производственной практике в Тамбовской области Жердевского района на на реконструкции автомобильной дороги «Москва – Волгоград».

Также как и другим студентам нам выдали спецодежду, провели инструктаж по технике безопасности, мы расписались в журнале по технике безопасности.

Для автомобильных дорог России, особенно в последние годы, характерным является резкий рост интенсивности движения с преобладанием в транспортном потоке легковых автомобилей, что обусловливает возрастание требований к качеству проектирования, строительства и содержания автомобильных дорог и сооружений на них, а также необходимости доведения параметров и показателей качества до уровня мировых стандартов.

Автомобильная дорога «Москва – Волгоград» не удовлетворяет пропускной способности автомобилей, необходимо автомобильную дорогу реконструировать, то есть переустраивать, перевести в более высокую категорию.

Реконструкции подлежат дороги, проходящие по территории со сложными инженерно-геологическими условиями. В большинстве случаев состояние реконструируемых автомобильных дорог через год эксплуатации не удовлетворяет требованиям действующих нормативных документов.

При реконструкции автомобильных дорог необходимо обеспечить надежность в  назначении технологических и конструктивных мероприятий.

Использование в новом строительстве  автомобильной дороги переувлажненных и находящихся в мягкопластичной и текучепластичной консистенции  грунтов в насыпи и их недоуплотнение вызвало недопустимые по величине и интенсивности деформации. Поэтому в подобных условиях следует предусматривать дополнительные обследования карьеров непосредственно перед строительством.

 В комплекс мероприятий по уширению земляного полотна включено устройство песчаных свай-дрен, вертикальных ленточных геодрен, грунтоце-ментных свай.

Это связано со сложными геологическими, гидрологическими и гидрогеологическими условиями местности. Три варианта конструктивных решений могут быть:

• при обеспеченной устойчивости для ускорения осадки целесообразно устройство прорезей;
• при необеспеченной устойчивости и для ускорения осадки целесообразно устройство свай-дрен;
• только для обеспечения устойчивости целесообразно уположение откосов или режим отсыпки уширения.

Из перечисленных дополнительных мероприятий для обеспечения стабильности земляного полотна в сложных условиях наиболее экономичным и технологичным является частичное удаление слабого грунта из основания.

На производственной практике мы принимали участие в уширении и осушении земляного полотна.

Если не уделять достаточного внимания системы водоотвода,  организации поверхностного водоотвода с проезжей части автомобильных дорог, то это приведет к снижению прочности дорожных одежд, нарушению устойчивости земляного полотна, сокращению межремонтных сроков дорог и искусственных сооружений, снижению уровня безопасности и удобства движения транспортных средств и загрязнению окружающей среды.

Отвод поверхностного стока с проезжей части автомобильных дорог производится по обочинам и откосам земляного полотна в кюветы, водоотводные канавы и резервы.

Во избежание проникания воды в нижележащие конструктивные слои дорожной одежды необходимо обеспечивать своевременный отвод воды с поверхности обочин. Это достигается устройством поперечного уклона обочин, величина которого регламентирована в нормативных документах, и укреплением, что позволяет практически полностью исключить деформации поверхности от заезда транспортных средств и фильтрацию поверхностных вод в дорожное полотно.

Объем фильтрации воды в слои дорожной одежды зависит не только от ширины и уклона обочины, но также от количества ливневых осадков в районе проложения автомобильной дороги и фильтрационной способности материалов укрепления обочин. Широкое практическое применение получили укрепление обочин засевом трав, фракционированным щебнем, черным щебнем.

Разрушающему воздействию стекающих поверхностных вод и дождевых осадков подвержены не только обочины, но и откосы земляного полотна автомобильной дороги. Для защиты откосов от разрушения производится их укрепление засевом трав, тяжелыми грунтами, органическими вяжущими, сборными бетонными конструкциями, габионами, конструкциями с применением георешетки.

Область применения различных способов укрепления обочин и откосов земляного полотна автомобильных дорог регламентируется типовыми проектными решениями, требованиями нормативных документов и методическими рекомендациями, которые учитывают целесообразность и эффективность применяемого укрепления в конкретном районе строительства.

Поверхностные воды, притекающие к подошве откосов дорожного полотна, в случае прохождения автомобильной дороги в насыпях и полунасыпях предусматривается отводить кюветами, лотками, продольными и поперечными водоотводными канавами, осушительными канавами или резервами; в выемках и полувыемках - кюветами или лотками. Отвод поверхностных вод с прилегающих к насыпям и полунасыпям склонов и откосов выемок и полувыемок осуществляется водоотводными нагорными и забанкетными канавами, испарительными бассейнами, поглощающими колодцами, закрытой ливневой канализацией и водоперепускными трубами.

Выпуск воды из водоотводных канав, кюветов и лотков в пониженные места рельефа местности допускается при условии, что это не вызовет заболачивания местности и застоя воды у прилегающего земляного полотна. В случае пересечения водоотводными сооружениями территории, где инфильтрация поверхностного стока в грунт угрожает устойчивости откосов выемок, основания земляного полотна и прилегающей к нему территории водоотводные канавы, кюветы, лотки и резервы рекомендуется устраивать с соответствующей гидроизоляцией, а поверхность слоя гидроизоляции укреплять от размыва и разрушения с учетом гидравлических характеристик потока.

Проектирование водоотводных канав осуществляется в следующем порядке: на основании результатов изысканий и, исходя из типа, свойств и состояния грунтов, притока поверхностных вод, выбирается наиболее рациональное поперечное сечение канавы; производится гидравлический расчет канавы; назначаются наиболее экономически и экологически целесообразные продольные уклоны и соответствующие им скорости течения воды; в соответствии с расчетными скоростями течения воды назначаются типы укрепления дна и откосов канав на различных участках их продольного профиля. При значительных скоростях течения воды в канавах дополнительно прорабатывается вопрос о конструкциях водогасящих устройств и типах укрепления выходных участков канав.

Водоотводные лотки применяются в поверхностных дренажных системах. Назначением лотка в данном случае является сбор воды и его последующая отправка в водоприемник. Лотки обычно устанавливаются вдоль бордюров, под сточными трубами или в конечной точке кольцевой отметки. 

Материалами для изготовления бетонных лотков служат различные смеси, армированные стекловолокном, полимербетоном и стальной проволокой. Метод производства – вибрационное литье, при котором отлитую, но не застывшую форму погружают на специально оборудованный стенд. 

Бетонные лотки очень прочны, особенно в сравнении с типовыми железобетонными конструкциями.

Правила монтажа водоотводных лотков

Монтаж водоотводных лотков требует особого внимания, поэтому к выполнению этой операции нужно относиться крайне ответственно. Поскольку поверхностный дренаж монтируется с довольно сложный грунт, то на серьезную опору надеяться нельзя. Промерзание почвы тоже необходимо учитывать: подавляющее большинство грунтов в зимний период промерзает минимум на 1-1,2 м, что крайне негативно влияет на лотки, буквально выдавливая их из земли. 

Проектируя систему сбора дождевой воды, необходимо правильно выбрать устройство водоотводных лотков. Рассчитав количество осадков за определенный период, необходимо увеличить эту сумму на 25%, и выбирать водоотводные лотки уже по полученному результату. 

Укладка водоотводных лотков должна выполняться правильно, и одним из обязательных условий является соблюдение уклона системы – не менее 10 мм на один метр длины. 

Устанавливать лотки прямо на землю нежелательно: стоит сделать хотя бы небольшой подкладочный слой из песка и гравия. Идеальным вариантом будет 10-сантиметровый слой щебня, и конструкция, уложенная на него, прослужит гораздо дольше. 

Систему водоотвода стоит оборудовать пескоуловителями, что предотвратить заиливание конструкции.