Мероприятия, направленные на устранение возможности образования пучин, можно разделитьть на три группы:
- изменение или регулирование пучинистых свойств грунта путем замены пучининистого грунта непучинистым, введением добавок, термообработки или укрепления грунта вяжущим;
- регулирование водного режима земляного полотна путем обеспечения поверхностного водоотвода и исключая увлажнения грунтовыми водами;
-регулирование теплового режима земляного полотна устройством морозозащитных и теплоизолирующих слоев и др.
Одной из основных причин возникновения пучин является наличие пучинистых грунтов в теле земляного полотна под дорожной одеждой.
Все грунты делятся по степени пучинистости на 5 групп:
I – непучинистые, относительное морозное пучение <1% (Кпуч<1) К ним относится: песок гравелистый крупный и средней крупности с содержанием частиц <0,05мм до 2%;
II– слабопучинистые, относительное морозное пучение от 1 до 4% К ним относится: песок гравелистый крупный, средней крупности и мелкий с содержанием частиц <0,05мм до 15%, супесь легкая крупная;
III– пучинистые, относительное морозное пучение от 4% до 7% К ним относится: супесь легкая, суглинок (легкий, тяжелый), глины;
IV– сильнопучинистые, относительное морозное пучение от 7% до 10% К ним относится: песок и супесь пылеватые, суглинок тяжелый пылеватый;
V– чрезмернопучинистые, относительное морозное пучение >10%. К ним относится: супесь тяжелая пылеватая, суглинок легкий пылеватый;
Для того, чтобы избежать образования пучин, рабочий слой земляного полотна в насыпях и выемках на глубине:
-1,2м от поверхности цементнобетонных;
-1м от поверхности а/б покрытий во 2 дорожно-климатической зоне;
- 1-0,8м соответственно в 3 дорожно-климатической зоне должен состоять из непучинистого или слабопучинистого грунтов (группа 1и 2). На тех участках дорог, эти требования не выдержаны и установлено образование пучин, необходим принять меры по улучшению свойств грунта.
Замену пучинистого грунта ЗП в насыпях:
-снимают растительный слой с обочин и откосов;
-разрушают и послойно снимимают дорожную одежду, транспорт-т материалы в штабеля или на место переработки;
-разрыхляют верхний слой насыпи рыхлителями на базе бульдозеров и экскаваторов;
-бульдозерами и скреперами снимают грунт и перемещают его в отвал или погрузчиками грузят в транспортные средства и перемещают к месту укладки автотранспортомтом;
-дренажный грунт доставляют самосвалами из карьера и послойно отсыпают с уплотнением до рабочей отметки. При этом соблюдаются требования продольного сопряжения перестраиваемого участка с неперестраиваемым. Независимо от свойств заменяющего грунта с низовой стороны перестраиваемого участка устраивают поперечную прорезь до грунта старого ЗП, уложив в нее трубу Д=80-100мм с пропилами до половины диаметра через каждые 30-50см,или трубомуфты с пластмассовыми вкладышами:
Вместо замены пучин. грунта применяется закрепление цементно-известковым раствором или химическим реагентом: пробуривают сетку скважин на всю глубину рабочего слоя из пучинистого грунта и закачивают раствор.
Схема ликвидации пучин и повреждений верхней части ЗП химическим способом: 1-положение дор.покр-я зимой; 2-положение дор.покр-я весной; 3-ДО; 4-укрепление грунта; 5-пучин.грунт.
Второй основной причиной образования пучин является интенсивное морозное влагонакопление в грунте. Этому может способствовать наличие грунтов с высоким капиллярным поднятием воды, поверхностных и близкорасположенных грунтовых вод, инфильтрация воды через откосы, обочины и покрытие, и особенно морозное влагонакопление в зимний период. Для устранения влияния этих причин наиболее действенной мерой является соблюдение требований к возвышению поверхности покрытия над расчетным уровнем грунтовых вод, верховодок или длительностоящих поверхностных вод, а также над поверхностью земли на участках с необеспеченным поверхностным стоком. Наиболее простым способом устранения причин образования пучин на участках, где указанные требования не соблюдены, является увеличение высоты насыпей до величин, соответствующих этим треб-м.
Для регулирования водного режима ЗП применяется:
-устройство глубоких (траншейных) дренажей для понижения уровня грунтовых вод или их перехвата с верховой стороны;
-устройство дренажных слоев с дренажем мелкого заложения для осушения верхнего слоя ЗП;
-устройствово водонепроницаемых капиляропрерывающих и водоизолирующих прослоек, полностью устраняющих увлажнения верхней части ЗП и ДО.
Траншейный дренаж применяется только в сложных случаях, когда УГВ оказывает существенное влияние на влажность грунта рабочего слоя ЗП. Обычно это третий тип местности по условиям увлажнения с расположением УГВ не глубже 1-1,5м от поверхности на участках невысоких насыпей.
Траншейный дренаж бывает: подкюветным, прикромочным, односторонним, двусторонним.
При устройстве траншейного дренажа часто используют геотекстиль и водонепроницаемый рулонный материал.
Рис. 3.1. Основные конструктивные решения земляного полотна с траншейным дренажом:
а, б - соответственно подкюветные односторонний и двусторонний дренажи;
в, г - соответственно прикромочные односторонний и двусторонний дренажи;
Δ Н - величина снижения уровня грунтовых вод (УГВ)
Рис. 3.2. Основные конструкции траншейного дренажа:
1 - связный грунт; 2 - рулонный водонепроницаемый материал; 3 - засыпка из песка крупнозернистого с Кф = 5 м/сут.; 4 - щебеночный (гравийный) фильтр; 5 - дрена; 6 - засыпка из песка мелкого с Кф = 3 - 5 м/сут.; 7 - геотекстиль; 8 - анкер; 9 - дренирующий слой дорожной одежды; 10 - «складки» из геотекстиля (по а.с. № 1484862); d - диаметр дрены
Эффективным является осушение пучинных участков дренами скважинного типа. Наиболее производительным методом их сооружения является проходка с помощью пневмотбойника. Наличие уклона обеспечивает быстрый отход воды. В качестве заполнителя могут использоваться крупный песок или нетканый Геосинтетический материал. Расстояние между дренами принимается в зависимости от осушения дрены и обычно сост.1,5-2м.
1-дрен.скважина;2-пневмопробойник;3-установка для заполнения скважин дрен.мат-м;4-подкюветный дренаж;5-ослабленная зона ЗП.
Регулирование теплового режима ЗП осуществляется главным образом устройством морозозащитного и теплоизолирующего слоев.
Морозозащитные - слои ДО и верхней части ЗП из зернистых материалов, таких как щебень, ПГС, шлаки, непучинистые грунты 1гр.
Теплоизолирующие слои ДО из материалов с более эффективными теплозащитными свойствами, чем у грунтов и обычных дорожных строительных материалов. Пенопласты, легкие бетоны, в которых содержатся пористые заполнители (керамзит, гранулы полистирола, измельченный пенопласт), металлургические шлаки, битумоминеральные смеси с легкими заполнителями.
При новом строительстве предотвращение пучинистости достигается путем возведения ЗП и устройством его верхнего слоя из непучинистых, медленно промерзающих песчаных грунтов.
Перечень возможных методов перестройки пучинистых участков без поднятия насыпи:
1)устранение источников увлажнения ЗП организацией поверхностного водоотвода с придорожной полосы (обязательно во всех случаях); прочистка водоотводных канав и планировки придорожной полосы для предотвращения застаивания воды у ЗП. Понижение уровня грунтовых вод путем устройства дренажей (из-за сложности осуществления, высокой стоимости и недостаточной надежности работы при реконструкции дорог мало распространены). Так как бывает сложно отвести воду из труб в пониженные места, кроме того дренажи треб-т тщательного эксплуатац.ухода,без кот. они быстро засор-ся и перестают действовать. Устройство перехватывающего дренажа, если пучение вызвано грунтовыми водами, поступающими со стороны косогора. Они более надежны, но тоже требуют тщательного содержания, а их засорение может привести к оползанию откоса.
2)замена пучинистых грунтов на дренирующие(песок),укладываемого слоя > 50-60см. Из нижней части слоя должен быть обеспечен отвод, накопившейся воды
Этот метод более надежен.
3) Прерывание капиллярного, пленочного или парообразного поднятия воды: устройство водонепроницаемых прослоек, преграждающих путь влаге; Применяют грунты, обработанные органическим вяжущим, рулонные гидроизоляционные материалы, укладываемые в 3 слоя. В последнее время начали применятся геосинтетические материалы их рекомендуется укладывать ниже глубины промерзания, грунт под изолирующей прослойкой необходимо защищать от увлажнения
