Методы устройства земляного полотна на слабых грунтах

Автомобильные дороги являются важнейшим элементом транспортной инфраструктуры страны. Их состояние и надежность напрямую влияют на экономическое развитие регионов, эффективность использования производственных ресурсов и производительность труда. Особое внимание при строительстве дорог уделяется устройству земляного полотна на слабых грунтах, где стандартные методы строительства требуют адаптации и применения специализированных технологий.

Общие положения по устройству земляного полотна на слабых грунтах

При возведении насыпей на слабых грунтах для повышения устойчивости, ускорения осадки и снижения влияния динамических нагрузок применяются следующие конструктивно-технологические решения:

Отсыпка насыпи с расчетным режимом, обеспечивающим устойчивость конструкции в процессе строительства и эксплуатации.
Применение разделительных прослоек из геосинтетических материалов для предотвращения смешивания отсыпаемых грунтов с грунтом основания.
Устройство временной пригрузки для ускорения консолидации слабых грунтов.
Создание «легких» насыпей из пеноматериалов для снижения осадки.
Устройство вертикальных дрен из песка, дискретных или геосотовых материалов для ускорения осадки.
Применение свай из песка, щебня, железобетона или инъекционных свай с ростверком из геосотовых материалов для повышения устойчивости.

При этом дерновый слой на торфяных болотах и других слабых основаниях можно не удалять при толщине насыпи более 1,5 м, а пни и мелколесье допускается оставлять срезанными на уровне земли. В процессе строительства обязательно ведется наблюдение за осадками и смещениями насыпи для предотвращения недопустимых деформаций.

Лабораторный контроль при устройстве земляного полотна

На всех стадиях строительства необходим лабораторный контроль, включающий:

Определение физико-механических свойств грунтов.
Определение максимальной плотности и оптимальной влажности грунта.
Расчет возможной величины осадки насыпи.
Контроль плотности уплотнения грунта в насыпи.

Методы возведения насыпей

С заменой слабого грунта

Замена слабого грунта может проводиться механическим или взрывным способом:

Механический способ: удаление и транспортировка грунта двумя отрядами – один удаляет слабый грунт, другой выполняет замену и сооружение насыпи.
Взрывной способ: применяется при разработке траншей на болотах, рыхлении дерново-корневого покрова или удалении торфа из ранее возведенных насыпей.

Траншеи на осушенных болотах глубиной до 1 м разрабатывают бульдозером с уклоном откосов не более 1:3,5.

С сохранением слабых грунтов

Метод постепенного нагружения (предварительная консолидация) применяется, когда основание не может воспринимать полную нагрузку. Отсыпка ведется ступенями, каждая последующая прикладывается после консолидации предыдущего слоя.

Для ускорения осадки применяют временную пригрузку дополнительным слоем грунта толщиной до 2 м с выдержкой от одного месяца до года. На протяженных переходах через болота работы ведутся по схеме укрупненного потока для равномерной нагрузки.

Устройство вертикальных дрен

Вертикальные дрены ускоряют осадку основания и устраиваются в виде:

Плоских дрен из геотекстильных и ленточных материалов.
Скважин, заполненных песком или другим дренирующим материалом.

Глубина прорезей может достигать 4 м, шаг установки дрен зависит от проектной схемы (от 1 до 4 м). В летнее время дренажные прорези выполняют экскаваторами, в зимнее – многоковшовыми или с обратной лопатой. Для заполнения используют песок или гравийно-песчаную смесь с коэффициентом фильтрации более 3 м/сут.

Устройство свай

Песчаные сваи

Устанавливаются по треугольной, шахматной или квадратной сетке с шагом 1–2 м.
Диаметр свай – 300–800 мм, минимальное поперечное сечение ленточных дрен – 4×100 мм.
Перед устройством свай создается рабочая платформа толщиной не менее 0,75 м с возможным использованием геотекстиля для снижения толщины.

Технология включает: погружение обсадной трубы, заполнение песком, виброуплотнение и извлечение трубы. Агрегаты движутся по челночной схеме, обеспечивая непрерывное устройство свайных рядов.

Ленточные дренажные системы из геосинтетических материалов

Дрена заправляется в обсадную трубу, погружается в грунт и извлекается, после чего обрезается на высоте 20–25 см.
Толщина и геометрия геосинтетических материалов определяются ГОСТами Р 50275–50277.
Прочность при растяжении и относительное удлинение определяются по ГОСТ Р 55030.

Устройство из гибких труб и геосинтетических материалов

Для регулирования водно-теплового режима и повышения несущей способности земляного полотна применяют рулонные геосинтетические материалы и гибкие трубы:

Трубы заполняются слабопрочными грунтами, торфом или отходами и укладываются между прорезями.
Поверх труб размещается нетканый синтетический материал, затем ведется засыпка привозным грунтом.
Оболочки труб соединяются термически или с помощью полимерной ленты.

Основные области применения: армирование нижней части земляного полотна, создание защитных конструкций на подтопляемых участках и укрепление насыпей из переувлажненных грунтов.