Строительство слоя основания осуществляется на дренирующем слое из песка методом «от себя». Предварительное (грубое) профилирование смеси производится автогрейдером ДЗ-98.
технология обработки грунтов однопроходными грунтосмесительными машинами
Эта технология осуществляется на дороге и включает:
— профилирование обрабатываемого слоя;
— распределение гранулометрических добавок (при необходимости);
— размельчение связных грунтов (необходимость дополнительного прохода машины для измельчения связного грунта определяется заранее);
— дозирование и распределение вяжущих материалов;
— перемешивание грунта с добавками, вяжущими и водой;
— профилирование и уплотнение смеси;
— уход за слоем основания.
В качестве ведущей машины при производстве работ применяют современные грунтосмесители-ресайклеры иностранного производства (например, фирм Wirtgen, Caterpillar) (рис. 15.7).
 |  |
Рис. 15.7. Грунтосмеситель-ресайклер WR-2500S |
Все грунтосмесительные машины оснащены устройствами для дозирования и подачи воды и органических вяжущих в смесительную камеру. Большинство грунтосмесителей-ресайклеров могут готовить на ходу вспененный битум путем объединения в рабочих форсунках горячего вязкого битума и воды. В этом случае битумовоз, соединенный с ресайклером битумопроводом, устанавливают впереди ресайклера. Возможно в этой технологии применение других органических вяжущих (битумной эмульсии, гудрона, нефти, жидкого битума).
При необходимости использования комплексных методов обработки перед проходом грунтосмесительной машины по поверхности грунта распределителем сыпучих веществ рассыпаются цемент, известь или зола-уноса. Машина перемешивает все ингредиенты смеси и увлажняет ее до оптимальной влажности за один проход. В настоящее время фирма Wirtgen выпускает машину WR-2500SK, обеспечивающую дозирование и подачу в смесительную камеру как органических, так и минеральных вяжущих в сыпучем состоянии. Профилирование смеси осуществляют автогрейдером, уплотнение — комбинированными или пневмокатками. При использовании минеральных вяжущих за уплотненным слоем осуществляют уход. Ориентировочная длина захватки — 200.400 м.
технология обработки грунтов многопроходными фрезами
Применение многопроходных фрез (рис. 15.8) предполагает выполнение тех же технологических операций, что и в случае применения однопроходных машин, но имеет ряд существенных отличий:
— ввиду меньшей производительности фрезы длину захватки назначают в пределах 100.200 м;
— грунты не должны иметь включений крупнее 25 мм;
— для размельчения связных грунтов до требуемого агрегатного состава требуется один — три прохода фрезы по одному следу;
— при использовании минеральных вяжущих их перемешивают с сухим грунтом за один-два прохода фрезы;
— при использовании органических вяжущих в грунт сначала вводят количество воды, обеспечивающее хорошее распределение вяжущего, перемешивают, затем вносят органическое вяжущее и после перемешивания — оставшуюся воду;
— в случаях больших дозировок органических вяжущих их вводят через распределительное устройство фрезы за два-три приема;
— при обработке грунта комплексными методами грунт сначала перемешивают с органическими вяжущими, затем с минеральными, после чего оптимально увлажняют.
Рис. 15.8. Многопроходная дорожная фреза |
контроль за качеством производства работ
Контроль при укреплении грунтов минеральными вяжущими. Не реже одного раза в смену необходимо проверять:
— степень размельчения (агрегатный состав) глинистых грунтов путем рассева средних проб на ситах с отверстиями 5 и 10 мм;
— точность дозирования вяжущего и равномерность распределения его по грунту;
— влажность обрабатываемых грунтов и готовой смеси;
— степень уплотнения слоя укрепленного грунта;
— толщину слоя, ровность и поперечный уклон.
Не реже одного раза в квартал проверяют:
— гранулометрический состав несвязных грунтов;
— число пластичности связных грунтов;
— засоление грунтов легкорастворимыми солями;
— марку материала по морозостойкости и прочности при изгибе (раскалывании);
— удельную активность естественных радионуклидов в грунтах.
Точность дозирования вяжущего и равномерность его распределения определяют путем отбора проб готовой смеси из партии, изготовления образцов в соответствии с ГОСТ 23558—94, их формирования и последующего испытания на прочность при сжатии. Партией считают количество укрепленного грунта, изготовленное в течение одной смены, но не более 1000 м3.
Влажность грунтов и смесей определяют:
— в термостате высушиванием средней пробы до постоянной массы при температуре 105 °С;
— влагомером-плотномером системы Ковалева;
— с помощью радиоизотопных приборов ВПГР-1, УР-70, РВПП-1 в соответствии с требованиями ГОСТ 23061—90;
— карбидным влагомером ВП-2;
— высушиванием средней пробы на газовой плитке или при сжигании денатурированного спирта в случае отсутствия в грунте органических включений.
Плотность укрепленного грунта определяют:
— с помощью режущих колец;
— плотномером системы Ковалева;
— обмером и взвешиванием вырубок правильной геометрической формы или их гидростатическим взвешиванием;
— методом «лунки» для крупнообломочных грунтов;
— с помощью радиоизотопных приборов РПП-2 (ВПГР-1).
ровность основания определяют с помощью трехметровой рейки
в соответствии со СНиП 3.06.03—85, а поперечный уклон — с помощью уклономера.
Содержание легкорастворимых солей в засоленных грунтах определяют по ГОСТ 25100—95. Морозостойкость и прочность укрепленных грунтов при изгибе устанавливают в соответствии с ГОСТ 23558—94. Удельную активность естественных радионуклидов определяют гамма- спектрометрическим методом по ГОСТ 30108—94.
Контроль при укреплении грунтов органическими вяжущими и комплексными методами. Для проверки соответствия качества укрепленных грунтов требованиям ГОСТ 30491—97 проводят приемо-сдаточные и периодические испытания партий смесей.
При изготовлении смесей в грунтосмесительных установках партией считают количество материала, выпускаемого в течение одной смены, но не более 400 т.
При проведении работ методом смешения на месте партией считают количество материала, обрабатываемого в течение одной смены, но не более 300 т.
При приемо-сдаточных испытаниях определяют температуру смесей, водонасыщение, набухание, прочность при сжатии при температурах 20 и 50 °С, водостойкость и слеживаемость смесей с жидкими органическими вяжущими, степень размельчения глинистых грунтов, влажность и плотность укрепленных грунтов.
При периодических испытаниях определяют:
— один раз в месяц — состав укрепленных грунтов;
— один раз в полгода — водостойкость при длительном водона- сыщении, прочность на растяжение при изгибе, морозостойкость и удельную эффективную активность естественных радионуклидов.
Периодические испытания проводят также в случае изменения свойств грунтов и вяжущих.
Для контроля качества укрепленных грунтов от каждой партии отбирают и испытывают одну объединенную пробу, которую получают смешением трех-четырех точечных проб.
Укрепленные грунты и смеси испытывают в соответствии с ГОСТ 30491—97, ГОСТ 12801—98, Руководством по грунтам и материалам, укрепленным органическими вяжущими.
15.4. Применение стабилизаторов
глинистых грунтов для строительства дорожных оснований
Заметное место при строительстве дорог в настоящее время во многих странах занимают стабилизаторы глинистых грунтов.
Эти стабилизаторы уже несколько десятилетий широко используются в США, Германии, Австралии, ЮАР для строительства оснований и покрытий дорог низких категорий, подъездов, стояночных площадок. В последние 15 лет достаточно активно они используются в России. В практике дорожного строительства наиболее часто применяют стабилизаторы RRP, ISS-2500, Roadbond, Permosaim.
В россии, обладающей громадным научным потенциалом и богатым многолетним опытом в области укрепления грунтов, также развивалось научное направление, связанное с гидрофобизацией глинистых грунтов аналогичными составами. В большей степени известны композиции, разработанные в Институте оснований и подземных сооружений им. Н.М. Герсеванова и Казанском политехническом институте. Используя разработанные композиции, удалось увеличить водостойкость, модуль упругости и прочностные характеристики глинистого грунта. К сожалению, до практического применения этих стабилизаторов в дорожном строительстве дело не дошло.
Все вышеназванные стабилизаторы являются многокомпонентными системами, чаще всего на основе серной кислоты, и помимо нее содержат пластификаторы, гидрофобизаторы, сульфокислоты. Положительное воздействие стабилизаторов на глинистый грунт связано с частичным разложением воды на ионы Н+ и ОН-, возникновением новообразований, обладающих вяжущими свойствами, ионным обменом, пластифицирующим и гидрофобизирующим действием. За счет разложения воды и активного ионного обмена уменьшается толщина пленки воды на поверхности грунтовых агрегатов, разрушается существующий электростатический потенциальный барьер в грунтовой системе. В результате перечисленных процессов происходит агрегирование грунта, снижается его оптимальная влажность, повышаются плотность, прочность и водостойкость, но характер структурных связей не меняется.
Проведенные в россии за последние 25 лет лабораторные исследования и обследования построенных дорог позволили сделать следующие выводы:
— глинистые грунты, обработанные стабилизатором, увеличивают прочность в сухом состоянии на 20.40%;
— практически во всех случаях внесение стабилизатора в грунт снижает его оптимальную влажность на 2.3% и увеличивает плотность на 0,02.0,04 г/см3;
— капиллярное водонасыщение обработанных грунтов уменьшается в 1,3...2,5 раза по сравнению с эталоном.
Однако все обработанные стабилизатором грунты не выдерживают полного водонасыщения и разрушаются в воде за 10.60 мин. Учитывая это, обработанные стабилизаторами глинистые грунты предпочтительнее использовать в III.V дорожно-климатических зонах в качестве:
— верхнего слоя земляного полотна дорог любой категории;
— слоя основания для дорог IV...V категории;
— слоя покрытия с обязательным устройством сверху водонепроницаемого слоя на дорогах V категории, подъездах, стояночных площадках.
При этом необходимо исключить попадание в обработанный стабилизатором слой воды снизу и сверху.
Поперечный уклон покрытий целесообразно увеличить до 4.5%, обочин — до 6.7%. Работы по устройству конструктивных слоев следует проводить в сухую погоду при температуре воздуха не ниже + 10 °С и заканчивать за две-три недели до наступления дождливого периода.
Обработке подлежат связные грунты с числом пластичности до 27. Содержание глинистых частиц (мельче 0,001 мм) в обрабатываемом грунте должно быть более 30% массы. Для обеспечения большей плотности смеси и улучшения зернового состава связных грунтов в них необходимо вводить песок, песчано-гравийную смесь, отходы камнедро- бления.
Экономическим стимулом внедрения в практику дорожного строительства стабилизаторов является их относительно невысокая стоимость, очень малый расход и простота технологии. При реализации технологии применяется рабочая концентрация раствора стабилизатора от 1: 500 до 1: 2000. Таким образом, одной бочки в 200 л достаточно для строительства 1 км конструктивного слоя из глинистого грунта, обработанного стабилизатором.
Особенно эффективно применение стабилизаторов при строительстве объектов, весьма удаленных от существующих автомобильных и железных дорог, когда транспортные издержки значительно повышают стоимость привозных материалов.
Технология работ с применением стабилизаторов проста и легко реализуема силами любого дорожно-строительного подразделения. При обеспеченности соответствующей техникой за смену можно строить до 1 км конструктивного слоя. Рабочий раствор готовят, разбавляя концентрированный стабилизатор водой в цистерне поливомоечной машины. Размельчение грунта и перемешивание его с рабочим раствором стабилизатора осуществляют дорожными фрезами, укатку — комбинированными или пневмокатками. Для возможности прохождения химических и обменных реакций между грунтом и стабилизатором конструктивный слой следует поддерживать во влажном состоянии в течение 7.14 сут.
За последние десять лет стоимость импортных стабилизаторов значительно выросла, что практически исключает получение экономического эффекта от их использования для обработки глинистых грунтов с последующим строительством дорожных оснований и покрытий. В связи с этим для повышения эффективности использования стабилизаторов глинистых грунтов необходимо искать пути снижения их стоимости. Одним из таких путей являются поиск и разработка отечественных стабилизаторов.
В настоящее время активная работа в этом направлении проводится в МАДИ. Прошел производственную проверку стабилизатор на кислотной основе «Статус», разработано еще несколько перспективных составов, а также комплексные методы обработки глинистых грунтов стабилизатором в сочетании с карбамидной смолой, обеспечивающие высокие физико-механические характеристики обрабатываемых грунтов, в том числе полную водостойкость.
15.5. строительство оснований
из минеральных материалов, не обработанных вяжущими
Конструктивные слои из не обработанных вяжущими минеральных материалов устраивают при наличии вблизи строящейся дороги месторождений горных пород или промышленных предприятий, имеющих отходы, а также из привозных материалов при экономической целесообразности.
Лучшие транспортно-эксплуатационные и расчетные показатели имеют основания и покрытия, выполненные из щебня, полученного дроблением различных горных пород. В настоящее время наибольшее распространение находят слои, устраиваемые методом заклинки и из щебеночных смесей.
Щебеночные основания и покрытия по способу заклинки строят путем россыпи нескольких фракций щебня и уплотнения каждой из них. Для основного (нижнего) слоя применяют щебень фракций 40.70 мм или 70.120 мм, для расклинки — фракции 10.20, 5.10 мм и смеси № 12 и 13 по ГОСТ 25607—2009. Минимальное количество фракций щебня при строительстве оснований — две, покрытий — три. Щебень должен отвечать требованиям ГОСТ 8267—93. Марки по прочности и морозостойкости каменных материалов должны соответствовать требованиям табл. 15.5.
Таблица 15.5 Требования к прочности и морозостойкости каменных материалов
|
Основания, устроенные методом заклинки, обладают высоким модулем упругости, монолитностью, при увлажнении не теряют устойчивость и не вызывают образование трещин на покрытии. Устойчивость и прочность таких оснований обеспечиваются хорошим взаимным заклиниванием щебенок и цементацией образующихся мелких частиц.
Однако необходимость использования щебня нескольких фракций, большого количества машин (автомобилей-самосвалов, катков) и низкая производительность отряда по строительству слоя усложняют строительство.
Основания могут устраиваться в один или два слоя. Толщина основания в плотном теле при укладке на песчаный слой должна быть не менее 15 см, при укладке на твердый слой — не менее 8 см. Максимальная толщина слоя зависит от вида уплотняющего средства, но, как правило, не превышает 30 см.
При проведении работ щебень нижнего слоя распределяют самоходным распределителем на всю ширину основания. Распределитель обеспечивает необходимую ровность укладываемого слоя, а также предварительное его уплотнение. После распределения щебня его подготавливают к укатке. Для этого при необходимости исправляют края уложенного слоя и выравнивают сопряжения полос основания. Затем проверяют поперечный профиль по шаблону, а ровность поверхности в продольном направлении — трехметровой рейкой.
При отсутствии распределителя профилирование щебня можно производить автогрейдером, оборудованным системой «Профиль-1».
В случае укладки нижнего слоя распределителем щебень предварительно уплотняется виброплитами, поэтому исключают подкатку легкими катками, а окончательное уплотнение щебня выполняют тяжелыми катками с гладкими вальцами массой 9.12 т, комбинированными или пневмокатками массой не менее 16 т.
Укатку слоя начинают от обочин к оси дороги с перекрытием предыдущего прохода катка на 1/3 ширины вальца за 10.20 проходов по одному следу. Количество проходов по одному следу устанавливают пробной укаткой. По мере смещения к оси дороги количество проходов уменьшают. Достигнув оси дороги, каток возвращают к обочине, и уплотнение повторяют в том же порядке. В начале укатки скорость движения катка должна быть 1,5.2 км/ч, в конце укатки она может быть повышена до 5.7 км/ч. Для уменьшения трения между щебенка- ми и ускорения взаимозаклинивания щебень поливают водой в количестве 15.25 л/м2.
Признаком уплотнения слоя является отсутствие подвижности щебня и следа от катка, а также раздавливание щебенки, положенной на щебеночный слой.
В тех случаях, когда щебень укладывают автогрейдером, щебеночный слой уплотняют за два периода: в первый период уплотнение ведут легкими катками массой 5.7 т за пять — семь проходов по одному следу без поливки водой. Укатку начинают со скоростью катка 1,5.2 км/ч от обочин к середине с перекрытием следа на 1/3 вальца катка. Во втором периоде слой уплотняют тяжелыми катками с поливом водой аналогично укатке слоя щебня после укладки распределителем.
После уплотнения нижнего слоя поверх него с помощью самоходного распределителя, автогрейдера или навесного щебнераспределите- ля производят вторую россыпь щебня в количестве 10.15 м3/1000 м2. Если щебень основного слоя был размером 40.70 мм, для расклинки рассыпают щебень размером 20.40 мм, при щебне размером 70.120 мм расклинивают щебнем размером 40.70 мм.
Уплотнение расклинивающего слоя ведут в той же технологической последовательности, что и при уплотнении нижнего слоя. В последней стадии укатки используют катки с металлическими вальцами массой 10.18 т и пневматические массой 16.35 т. Для ускорения укатки эффективно применение виброкатков.
Если проектом предусмотрено устройство щебеночного слоя из трех фракций, самый мелкий щебень (10.20, 5.10 мм) распределяют навесным распределителем. В процессе работы проверяют норму россыпи щебня и, если необходимо, регулируют величину щели распределителя. После распределения мелкий щебень разметают автомобильной щеткой для заполнения пустот верхнего слоя. Окончательное уплотнение слоя осуществляют тяжелыми катками за пять — десять проходов по одному следу с поливкой водой в количестве 10.12 л/м2.
Признаком хорошего уплотнения слоя служит отсутствие подвижности щебня и следа от прохода тяжелого катка.
Учитывая субъективность существующих в настоящее время методов оценки качества строительства слоев из щебеночных материалов, в некоторых странах Европы (в том числе в России) разработан и прошел производственную проверку новый метод с использованием переносных малогабаритных установок динамического нагружения (УДН).
С помощью этой установки можно замерить эквивалентный динамический модуль деформации на поверхности щебеночного слоя с вовлечением, возможно, части подстилающего слоя или даже земляного полотна. Для точной оценки несущей способности щебеночного слоя была установлена корреляционная связь между динамическим модулем деформации по УДН и модулем упругости, определенным с помощью штампа или прогибомера. Используя полученные корреляционные зависимости, удалось обосновать минимально необходимые показатели динамического модуля деформации щебеночного основания для дорог I.III категории.
строительство оснований из щебеночных и гравийных смесей
Для строительства дорожных оснований применяют смеси, имеющие минимальную пористость и проектируемые по кривым плотных смесей. Рекомендуемые зерновые составы смесей приведены в табл. 15.6.
Используемые при строительстве оснований щебеночные и гравийные материалы должны отвечать требованиям ГОСТ 25607—2009 и ГОСТ 3344—83.
Рекомендуемые зерновые составы смесей Таблица 15.6
|
В гравийный материал марки Др 12 и выше рекомендуется добавлять щебень в количестве не менее 25% по массе для лучшей его уплот- няемости и повышения несущей способности слоя.
При устройстве оснований дорог I—III категории содержание в щебне зерен пластинчатой и игловатой формы не должно превышать 35% по массе. Для исключения подвижности слоя и увеличения его объема при насыщении водой содержание пылевато-глинистых частиц в минеральном материале ограничивается 5%.
Готовить смесь можно на смесительной установке и непосредственно на дороге. Лучшие показатели слоя основания обеспечиваются при смешении компонентов смеси в установке. В этом случае смесь легко оптимизировать путем дозирования и введения в мешалку недостающих фракций минеральных материалов и обеспечить ее оптимальное увлажнение.
Для получения подобранного состава смеси на дороге на нижележащий слой основания вывозят и распределяют ровным слоем с помощью автогрейдера необходимое количество более крупного материала, затем к нему добавляют последовательно более мелкие материалы.
Спланированные материалы поливают водой для обеспечения оптимальной влажности, перемешивают автогрейдером до образования однородной смеси, распределяют по ширине слоем одинаковой толщины и уплотняют.
В случае приготовления смеси в смесительной установке распределение ее целесообразно производить самоходным распределителем.
Уложенный слой смеси уплотняют комбинированными, пневмо- шинными или катками с металлическими вальцами от краев к середине. Скорость движения катков в начале укатки — 1,5.2 км/ч с доведением к концу уплотнения скорости до 5 км/ч. Для уплотнения применяют катки с постепенно увеличивающейся массой и удельным давлением. Для уплотнения щебня и гравия из прочных пород сначала используют 6-тонные катки, затем 10.12- и при окончании укатки — 10.18-тонные. При уплотнении минерального материала из пород малой прочности сначала применяют катки 3.5-, а затем 6.10-тонные.
Уплотняют слой до максимальной плотности материала, определяемой прибором КП 120 или «методом лунки».
15.6. строительство щебеночных оснований методом пропитки (вдавливания) пескоцементной смесью
Этот тип основания является жестким и применяется, как правило, при строительстве дорожных одежд дорог высоких категорий. Основание обладает повышенной по сравнению со щебеночным основанием несущей способностью, позволяющей значительно снизить толщину дорожной одежды, а также использовать менее прочные каменные материалы. Повышенная несущая способность в раннем возрасте по сравнению с пескоцементным основанием из-за каркасности материала обеспечивает возможность проезда построечного транспорта без деформации конструкции и позволяет на 10.20% уменьшить расход цемента.
Основание можно строить стадийным методом (вывозка щебня зимой) и использовать для приготовления цементопесчаной смеси дешевые смесительные установки или полностью отказаться от них при обработке щебеночного слоя вяжущим без песка (активная зола- уноса, гранулированный шлак).
Недостатками таких оснований являются высокая жесткость и большое количество температурно-усадочных трещин, недостаточная морозостойкость и необходимость ухода за слоем. При использовании такого основания в дорожной конструкции с покрытием из органоминеральной смеси необходимо предусмотреть меры, исключающие появление отраженных трещин в слое покрытия.
Несущая способность основания зависит от глубины пропитки щебеночного слоя, марки применяемого пескоцемента и свойств щебня. При увеличении глубины пропитки слоя и марки пескоцемента модуль упругости увеличивается. В случае сохранения постоянной общей толщины слоя при увеличении глубины пропитки от 0,25 до 0,75 толщины слоя требуемая прочность пескоцемента может быть уменьшена с 10 до 4 МПа, а расход цемента — с 18 до 10% по массе пескоцементной смеси.
Для устройства слоя основания целесообразно использовать известняковый щебень фракции 40.70 и 70.120 мм. Такой щебень имеет более широкое распространение и меньшую стоимость. При строительстве оснований на дорогах I и II категории минимальная марка щебня по прочности — 600, на дорогах III категории — 400 и V — 200.
Дата добавления: 2015-08-29; просмотров: 36 | Нарушение авторских прав
| <== предыдущая лекция | | | следующая лекция ==> |
