Технология строительства дорожного полотна

В процессе производства работ хворост укладывают на выровненное земляное полотно или поперёк лежней: первая полоса комлями наружу, вторая по первой полосе с перекрытием половины длины ветвей, третья с перекрытием половины второй и т.д. На слабых грунтах толщину слоя хвороста принимают 0,15-0,25 м, на торфяных болотах - 0,30 м.

Уложив хворост, устанавливают прижимы - длинные брёвна, скрепляя их с лежнями или (при укладке без лежней) прикрепляя их кольями или небольшими свайками к грунту. После установки и закрепления прижимов необходимо уплотнить уложенный хворост и уложить песчано-глинистый или гравелистый грунт слоем 0,10-0,15 м.

При устройстве фашинной выстилки технологический процесс включает следующие операции: забивка сваек по краям фашинного тюфяка для закрепления трассы; вырубка кустарника, валка леса, корчёвка пней; планировка поверхности земляного полотна; укладка лежней; размещение нижнего ряда фашин с засыпкой его слоем торфа; укладка верхнего ряда фашин; размещение и крепление по краям проезжей части прижимных брёвен; отсыпка слоя торфа толщиной 0,10 м для предохранения от просыпания вниз слоя покрытия из грунта; распределение грунта в покрытии с последующим его уплотнением.

Настилы можно устраивать из жердей диаметром 0,10-0,12 м, укладываемых сплошным рядом поперёк дороги на предварительно спланированное и усиленное продольными лежнями грунтовое основание. Лежни укладывают на поверхности земли на расстоянии 0,50-0,75 м один от другого, стыками в разбежку, с запуском концов на 0,75 м.

По краям жердяного настила, над крайними лежнями, укладывают прижимы диаметром 0,12-0,15 м, которые соединяют с лежнями проволокой или скобами. Поверхность жердяного настила засыпают песчаным, гравелистым или песчано-гравелистым грунтом. Слой грунта на жердевом настиле способствует улучшению условий движения автомобилей.

Бревенчатые настилы более совершенны по сравнению с отмеченными для пропуска автомобилей. Такие покрытия устраивают из брёвен диаметром 0,14-0,18 м. Их конструкция включает продольные лежни и поперечный или косой настил с уложенными по краям колесоотбоями.

Расстояние между продольными лежнями составляет 0,75-1,0 м и зависит от толщины элементов настила и качества грунта. Проезжую часть грунтом не засыпают, так как ровность покрытия достигают подгонкой и обтесыванием брёвен.

Колейными называют покрытия, имеющие проезжую часть в виде двух раздельных полос (колесопроводов), собранных из брёвен, брусьев или пластин и уложенных параллельно оси дороги.

Колейные покрытия бывают стационарного и сборного типов. Покрытия стационарного типа состоят из брёвен-шпал диаметром 0,20 м, укладываемых поперёк двух колесопроводов из брёвен диаметром 0,18-0,20 м и колесоотбоев диаметром 0,22 м. К сборным относят покрытия, собираемые из укрупнённых элементов.

Существуют различные способы крепления колесопроводов к брёвнам-шпалам, укладываемым по земляному полотну: фризовое, шпонками, накладками, вырубкой «ласточкин хвост».

Крепление колесопроводов в этом случае осуществляют за счёт устройства выреза в бревне-шпале в форме трапеции. Сборку колесопроводов производят в следующей последовательности: в косые вырезы бревна-шпалы вначале укладывают подтёсанные элементы колесопроводов, затем остальные; средний элемент колесопровода укладывают последним, так как он служит замком, расклинивающим остальные элементы колесопровода в вырезе «ласточкин хвост». Скрепление расклинивающего элемента производят нагелями. При этом типе скрепления колесопроводов обеспечивается наибольшая простота конструкции всего покрытия с наименьшим количеством основных элементов.

Колейные покрытия сборного типа применяют главным образом для временного и быстрого укрепления слабых участков дорог. Их разделяют на жёсткие и гибкие. К жёстким относят бревенчатые и дощатые щиты, к гибким - коврики или маты из хвороста, жердей, досок или брусков.

Бревенчатые щиты изготавливают из круглого леса длиной 6,5 м и диаметром 0,24 м. Брёвна в щите плотно спарены и крепятся двумя болтами. Для улучшения условий движения автопоездов (лесовозов) на кривых радиусом 100 м колесопровод уширяют с внутренней стороны установкой в гнёздах лежней хлыста. Для автомобиля КрАЗ-255Л с прицепом уширение составляет не менее 0,20 м.

Гибкие колейные покрытия сборного типа из бруса имеют некоторые преимущества по сравнению с жёсткими бревенчатыми. У них ровная ездовая поверхность и нижняя постель, поэтому отсутствует необходимость в тщательной ручной подгонке щита к шпале при укладке. Заготовки из бруса позволяют собирать щит с более высокой степенью механизации работ

Брусчатый камень согласно ГОСТ 23668-79 изготавливается из изверженных горных пород или отливается из литых огненно-жидких металлургических шлаков или литых горных пород. Должен иметь форму усеченной пирамиды с параллельными прямоугольными верхним и нижним основаниями, перпендикулярными оси. При механизированном производстве допускается изготовление брусчатых камней в виде прямоугольных параллелепипедов.

15. Строительство дополнительных слоев оснований, (подстилающие и теплоизолирующие слои оснований)

Морозозащитные слои устраивают из стабильных зернистых материалов: песка, песчано-гравийной смеси, гравия, щебня, шлаков и др., из грунтов, укрепленных вяжущими, или гидрофобизированных грунтов, а также из других непучинистых материалов. Показателем их пригодности по морозостойкости является степень пучинистости, определяемая в лабораторных условиях согласно действующему ГОСТ. Допускается принимать значения степени пучинистости по 4.1 и 4.2 настоящих Норм.

Морозозащитный слой из зернистых материалов с коэффициентом фильтрации не менее 1 - 2 м/сут может выполнять функцию и дренирующего слоя, что требуется подтвердить соответствующим расчетом. В этом случае его устраивают на всю ширину земляного полотна с выходом на откосы насыпи или с укладкой трубчатых дрен или других водоотводящих устройств.

Толщина морозозащитного слоя устанавливается расчетом в соответствии с разд. 4 настоящих Норм, а его ширина должна превышать ширину вышележащего слоя не менее, чем на 0,5 м с каждой стороны.

В местах примыкания конструктивных слоев необходимо предусматривать переходную зону, в пределах которой конструкция дорожной одежды должна изменяться таким образом, чтобы на концах этой зоны пучение грунтов соответствовало бы зимнему поднятию на сопрягаемых участках. Длину переходной зоны назначают таким образом, чтобы интенсивность изменения пучения грунта не превышала 0,2 см/м при устройстве асфальтобетонного покрытия.

На пучиноопасных участках, где технически невозможны или экономически нецелесообразны традиционные мероприятия по обеспечению морозоустойчивости, следует предусматривать теплоизолирующие слои из специальных материалов для частичного или полного предотвращения промерзания земляного полотна. Для их устройства в особо неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях («мокрые» выемки, земляное полотно в нулевых отметках, низкие насыпи, где глубина промерзания превышает расстояние от поверхности покрытия до уровня грунтовых вод или длительно застаивающихся поверхностных вод) следует рассматривать возможность применения пенопластов.

В качестве теплоизоляционного материала можно использовать также легкие бетоны, композиции из укрепленных вяжущими местных материалов (грунтов) или отходов промышленности и пористых заполнителей (керамзит, перлит, аглопорит, гранулы полистирола, измельченные отходы пенопласта) и др.

Расстояние от поверхности покрытия до теплоизолирующего слоя из пенопласта должно быть не менее 0,5 м (для исключения гололеда), а его ширина должна превышать ширину проезжей части на 0,5 - 1,5 м с каждой стороны в зависимости от глубины промерзания земляного полотна, а при расчете на недопущение промерзания грунтов под дорожной одеждой - на 1,0 - 2,0 м. Толщина первого над плитами пенопласта слоя песка должна быть не менее 0,2 м в уплотненном состоянии.

Толщину и расположение теплоизолирующего слоя в конструкции определяют теплотехническим расчетом. Деформационные и прочностные характеристики материала слоя, а также толщину последнего следует учитывать при расчете дорожной конструкции на прочность.

Минимальную глубину расположения теплоизоляционного материала от поверхности покрытия уточняют по данным регионального опыта эксплуатации конструкций с теплоизолирующими слоями.

Оптимальную конструкцию и тип теплоизоляционных материалов следует выбирать на основании технико-экономического сравнения вариантов, равноценных по морозоустойчивости.

Дренирующие слои при 3-ей схеме увлажнения рабочего слоя земляного полотна устраивают на всех участках; при 1 и 2-й схемах - в районах с большим количеством осадков (II - III дорожно-климатические зоны), а также если в основании проезжей части возможно скопление воды, проникающей с поверхности (затяжные продольные уклоны, наличие сравнительно легко водопроницаемых грунтов на обочинах, вогнутые переломы продольного профиля, прилегающие к проезжей части зеленые насаждения и газоны и др.).

Дренирующие слои следует устраивать из песка, гравийных материалов, отсортированного шлака и других фильтрующих материалов. В конструкциях, где дренирующий слой расположен выше глубины промерзания, материалы должны обладать морозостойкостью и достаточной прочностью. Требуемый коэффициент фильтрации материала дренирующего слоя определяют расчетом, учитывая геометрические параметры проезжей части и другие условия, но он должен составлять не менее 1 и 2 м/сут соответственно на участках в насыпи и выемке.

При выборе материала для дренирующего слоя учитывают прочностные свойства, влияющие на прочность дорожной одежды.

В большинстве случаев, особенно на пучиноопасных участках, рационально устройство верхней части земляного полотна из дренирующего материала без водоотвода. Если объем воды составляет больше 0,007 м/сут на 1 м2 проезжей части, а также в выемках и в местах с нулевыми отметками, то рассматривают вариант устройства продольных трубчатых дрен (из различных материалов, а также плоских геосинтетических дрен и др.) у краев проезжей части с поперечными выпусками, а также продольного дренажа из крупнопористого материала.

Дренажную конструкцию следует выбирать на основании технико-экономического сравнения вариантов.

На участках с затяжными уклонами (продольный уклон больше поперечного) для перехвата и отвода воды, перемещающейся в дренирующем слое вдоль дороги, предусматривают устройство мелких прорезей в грунтовом основании с укладкой в них перфорированных труб, трубчатых фильтров или щебня с противозаливающей изоляцией.

С целью снизить накопление влаги в верхней части земляного полотна можно предусмотреть водонепроницаемые прослойки (из различных материалов) на всю ширину земляного полотна. При ширине земляного полотна более 15 м и наличии водонепроницаемого покрытия допускается устройство замкнутых прослоек («обойм») на ширину проезжей части. Глубина заложения прослойки от поверхности покрытия во II дорожно-климатической зоне должна быть более 90 см, в III - 80 см, в IV - 70 см и в V зоне - 65 см.

Капилляропрерывающие прослойки толщиной 10 - 15 см из крупнозернистого песка или гравия устраивают на всю ширину земляного полотна. Для предохранения от быстрого загрязнения под прослойкой и над ней необходимо предусматривать прослойки фильтры.

В южных районах существенное уменьшение объема мигрирующей (преимущественно парообразной) влаги можно достичь с помощью слоев пароизоляции из полимерных рулонных материалов, грунта, обработанного органическим вяжущим веществом, или слоев из тщательно уплотненного грунта в «обойме». Если крупнообломочный материал (типа щебня, гравия, шлака) укладывается непосредственно на грунт земляного полотна, то предусматривают прослойку, препятствующую взаимопрониканию материалов смежных слоев, из мелкого щебня, высевок (0 - 10 мм), гравийно-песчаных смесей, крупных и средней крупности песков, непылеватых шлаков, непучинистых золошлаков, синтетических текстильных материалов и др. Толщина защитной прослойки из грунта, укрепленного вяжущими, 5 - 8 см; из зернистого материала - от 5 до 20 см в зависимости от степени увлажнения грунта земляного полотна. Прослойку из геотекстильных материалов следует предусматривать также при укладке крупнопористых материалов на песчаный слой на дорогах I - III категорий.

16. Строительство слоев оснований из грунтов, укрепленных минеральными вяжущими

Для укрепления естественных и техногенных грунтов применяют следующие основные минеральные вяжущие материалы:

- портландцемент, шлакопортландцемент по ГОСТ 10178-85, известково-шлаковый цемент, а также другие виды цементов марок не ниже 300;

- известь молотую негашеную, известь гидратную, известь гидрофобизированную 1-го и 2-го сортов по ГОСТ 9179-77.

В качестве вяжущих или их компонентов используют следующие неорганические отходы и побочные продукты производства:

- гипсошлаковые и портландцементошламовые вяжущие;

- золы уноса сухого отбора по ГОСТ 25818-91;

- золошлаковые смеси гидроудаления по ГОСТ 25592-91;

- пыль уноса цементных заводов;

- нефелиновый шлам по ТУ 48-0114-19-84 и бокситовый шлам по ТУ 48-2853-30-84;

- фосфополугидрат кальция по ТУ 6-08-412-80;

- комплексные вяжущие марок по прочности в 90-суточном возрасте, определяемой по ГОСТ 3344-83, не менее 100.

Перечень отходов производства, используемых в качестве минеральных вяжущих для укрепления грунтов, постоянно пополняется по мере накопления результатов их исследований.

К числу гипсосодержащих отходов, применяемых в качестве медленнотвердеющих вяжущих, относятся и побочные продукты производства фтористого водорода - фторангидрит и ангидрито-силикатное вяжущее по ТУ 6-00-05807990-88-92. Получение фтористого водорода основывается на обработке тонкоизмельченного плавикового шпата 90 - 98 %-ной кислотой при температуре выше 200°С: CaF2 + H2 S04 = 2 HF + CaS04, Выгружаемый из печей материал содержит более 80 % CaS04, 0,5 - 5 % CaF2, 1,5 % Si02 и другие химические соединения. Перед отправкой в отвал или хранилище этот материал нейтрализуют введением тонкоизмельченного известняка или шлака сухим либо мокрым способом.

Фторангидрит представляет собой порошкообразный материал, включающий твердые гранулометрические частицы и характеризующийся показателем рН > 9,5.

Применение фторангидрита особенно эффективно при укреплении песчано-гравийных и золошлаковых смесей.

В таких смесях фторангидрит выполняет функции как вяжущего, так и гранулометрической добавки.

Укрепление песчано-гравийной смеси 4 - 6 % цемента в сочетании с 30 - 40 % фторангидрита позволяет получить материал марки по прочности М20 - М40, марки по морозостойкости F15. Введение в золошлаковую смесь, укрепленную 4 - 6 % цемента, 5 - 20 % фторангидрита позволяет также получить материал марки по прочности М10 - М40, марки по морозостойкости F25. Фторангидрит из отвалов (фторгипс) в комплексе с 30 - 50 % фторангидрита является прекрасным материалом (марка по прочности М40 - М60, марка по морозостойкости F25) для устройства оснований дорожных одежд.

Одним из перспективных направлений применения фторангидрита является использование его в составе ангидрито-силикатного вяжущего (АСВ). АСВ производит ОАО «Галоген» (г. Пермь) посредством смешения кислого фторангидрита и самораспадающегося ферросплавного шлака. Отличительной особенностью АСВ является то, что при его использовании упрочнение материала происходит за счет образования гидросиликатов кальция, в то время как при применении фторангидрита, нейтрализованного известью, упрочнение осуществляется за счет новообразований гипса. Это обстоятельство и определяет более высокие показатели водо- и морозостойкости конгломератов на основе АСВ в сравнении с материалами, укрепленными фторангидритом, нейтрализованным известью.



17. Строительство слоев оснований из грунтов, укрепленных органическими вяжущими

Основания из грунтов, укрепленных органическими вяжущими, применяют в тех районах, где отсутствуют крупнозернистые минеральные материалы.

По сравнению с цементогрунтовыми, битумогрунтовые конструктивные слои обладают значительно меньшей жесткостью, большей пластичностью, которая увеличивается с повышением температуры.

Технология приготовления смеси также имеет свои особенности. Так, например, после введения в грунт цемента сроки смешения, увлажнения и уплотнения смеси строго ограничиваются. При укреплении же грунтов битумом (дегтем) время приготовления смеси регулируется только сменным заданием и зависит главным образом от совершенства и производительности механизмов, а формирование готового слоя протекает только при теплой и ясной погоде с температурой воздуха более 10 °С.

Для укрепления грунтов применяют медленно- и среднегустеющие жидкие битумы, дегти каменноугольные Д-3, Д-4 и сланцевые С-3, С-4, С-5, вяжущие битумы в виде эмульсий. Такие вяжущие легко перемешиваются с частицами грунта, обладают необходимым сцеплением для создания хорошей связи зерен и агрегатов между собой.

Наилучшим является вяжущее, которое будет достаточно жидким при смешивании, а после уплотнения смеси быстро набирает вяжущие свойства. Таким условиям лучше всего удовлетворяют медленно распадающиеся эмульсии и жидкие битумы, густеющие со средней скоростью.

Битумные эмульсии пригодны лишь для укрепления несвязных супесчаных и легкосуглинистых грунтов. Наиболее широкое применение находят битумные эмульсии для укрепления легких и пылеватых песчаных грунтов.

Катионоактивные эмульсии более распространены за рубежом. Они обеспечивают высокую адгезию битумной пленки, а слабая гидратация адсорбированного слоя способствует быстрому формированию смеси, упрочнению грунта независимо от погодных условий.

Физико-механические свойства грунтов, укрепленных органическими вяжущими, могут колебаться в широких пределах в зависимости от назначения конструктивного слоя, рода грунта, марки вяжущего и способа производства работ.

При использовании органических вяжущих применяют два основных способа приготовления смеси: смешивание на дороге и в установке. Эти способы различаются не только по типу применяемых механизмов для приготовления смеси, но и по марке вяжущего, рабочей температуре подогрева вяжущего и грунта.

Способ смешения на дороге широко применяют в дорожном строительстве. Он не сложен и позволяет использовать для смешения фрезы, однопроходные грунтосмесительные машины, автогрейдеры.

При устройстве оснований из грунтов, укрепленных органическими вяжущими, преимущество следует отдать способу смешения на дороге как наиболее простому и производительному. При этом только в особых случаях, когда требуется повышенная прочность основания под капитальные типы покрытия, следует применить способ смешения в установке.

Однако независимо от способа производства работ в основе технологического процесса укрепления фунтов органическими вяжущими материалами лежат общие принципиальные положения, имеющие целью получить смеси с заданными свойствами и обеспечить нормальную работу конструктивного слоя в условиях эксплуатации дороги:

1. Применение более совершенных механизмов для измельчения грунта, перемешивания его с вяжущим и уплотнения обеспечивает получение более высоких качественных показателей смеси.

2. Связные грунты перед введением вяжущего должны тщательно измельчаться. Чем выше степень измельчения грунта (чем меньше останется мелких грунтовых комочков размером более 5 мм), тем эффективней и Равномерней будут протекать процессы взаимодействия частиц грунта с вяжущим с образованием поглотительных соединений, определяющих структуру смеси.

3. Чем больше содержит грунт глинисто-коллоидных частиц, тем выше Должна быть степень его измельчения, тщательнее процесс перемешивания.

4. Чем совершеннее качество уплотнения смеси, тем глубже происходит пропитка агрегатов грунта вяжущим и эффективнее проявляются клеящие свойства последнего, способствуя образованию устойчивой коагуляционной структуры. В этом отношении наиболее совершенным является виброуплотнение с последующей прикаткой тяжелыми катками на пневматических шинах. При таком способе уплотнения смесь будет обладать наименьшей пористостью и минимальным размером пор, что значительно повысит ее водоустойчивость.

5. Чем более вязким будет вяжущее, применяемое для укрепления грунта, тем более устойчивой будет битумо- или дегтегрунтовая смесь.

6. Укрепленный грунт следует укладывать на поверхность, отвечающую в отношении ровности и плотности требованиям, предъявляемым к основаниям усовершенствованных покрытий.

Самым важным и принципиальным фактором, обеспечивающим эффективность технологического процесса и качество готовой смеси, является наличие в грунте оптимальной влажности перед укреплением его органическим вяжущим. Влажность грунта перед его смешением с органическим вяжущим должна быть в пределах между максимальной гигроскопичностью и максимальной молекулярной влагоемкостью грунта. По своему состоянию это физически связанная вода, адсорбированная поверхностью грунтовых частиц. Она способствует адсорбционному понижению прочности структурных агрегатов фунта, облегчает его разрыхление и измельчение, способствует более равномерному распределению вяжущего в смеси, создает благоприятные условия для максимального уплотнения смеси при минимальных затратах механической энергии.

Испарение влаги из слоя битумо- или дегтегрунта приводит к образованию усадочных трещин И увеличению пористости. При последующем увлажнении это может привести к накоплению влаги в количестве, превышающем оптимальное, и к резкому снижению прочности конструктивного слоя. Поэтому для сохранения свойств конструктивного слоя необходима защита от высыхания и увлажнения, что достигается устройством поверхностной обработки по слою укрепленного фунта.

18. Строительство слоев оснований из грунтов, укрепленных синтетическими смолами и комплексными вяжущими веществами

При укреплении крупнообломочных, песчаных и супесчаных грунтов жидкой карбамидоформальдегидной смолой смешение следует производить в смесителях с принудительным перемешиванием без подогрева вяжущего и минерального материала. Для приготовления смесей на основе песчаных и крупнообломочных грунтов разрешается использовать гравитационные бетоносмесители цикличного действия.

Смолу следует применять обязательно с добавкой отвердителя, например аммония хлористого, железа хлорного и др. При смешении грунт, смолу и отвердитель вводят в смеситель одновременно.

При использовании порошкообразных отвердителей смолы (аммония хлористого и др.) допускается предварительное (до подачи в смеситель) смешение грунта с отвердителем. Последний подается из дозатора на слой грунта, находящегося на транспортере.

По транспортеру грунт, частично перемешанный с отвердителем, поступает в смеситель, где перемешивается со смолой, подаваемой водяным (или битумным) насосом (вязкость смолы по ВЗ-4 составляет 15 - 20 с). Готовая смесь поступает в бункер, откуда выгружается в автосамосвалы.

По окончании работы последовательно отключают насос подачи смолы, дозатор отвердителя и питатель грунта, опускают вниз заслонку смесителя, выключают электродвигатель смесителя и закрывают затвор бункера.

При этом необходимо тщательно промыть водой систему подачи смолы и готовой смеси в смесителе, поскольку смесь смолы с отвердителем отверждается необратимо.

Не разрешается применение открытого огня или нагрев смолы, так как она является термореактивным полимером и способна отверждаться (необратимо) под воздействием высокой температуры даже без введения отвердителя. В этом принципиальное отличие смолы от битумных вяжущих материалов.

Все технологические операции по приготовлению, раскладке и уплотнению смесей при укреплении грунтов карбамидоформальдегидной смолой должны быть закончены в течение одной смены. При укреплении крупнообломочных и песчаных грунтов разрыв между окончанием смешения и началом уплотнения должен быть не более 4 ч.

Смесь смологрунта следует уплотнять катками на пневматических шинах, из песчаных и крупнообломочных грунтов - вибрационными катками или вибробрусьями. Число проходов катков назначают по результатам пробного уплотнения.

Уход за уложенным слоем из смологрунта следует осуществлять в соответствии с п. 6.29 СНиП 3.06.03-85.

Движение транспортных средств по слою грунта, укрепленного смолой, допускается в соответствии с требованиями п. 6.30 СНиП 3.06.03-85.

Для улучшения структурно-механических свойств смологрунта (снижение хрупкости и повышения его деформационной способности) в смолу добавляют эмульгированный битум или нефтяной гудрон, либо сырую нефть или ЛСТ.

Технология устройства морозозащитных и теплоизолирующих слоев из смесей, приготовленных в грунтосмесительных установках, аналогична технологии устройства оснований.

Комплексное вяжущее состоит из основного компонента и активатора твердения. В качестве основного компонента следует использовать слабоактивные и активные шлаки черной металлургии и шлаки фосфорные по ГОСТ 3344-83, основные золы уноса по ГОСТ 25818-91, бокситовые и нефелиновые шламы; в качестве активаторов твердения - портландцемент, шлакопортландцемент марок по прочности не ниже 400 по ГОСТ 10178-85, известь строительную 1-го и 2-го сортов по ГОСТ 9179-77, гипс строительный марок не ниже Г10 по ГОСТ 125-79, содощелочной (содосульфатный) плав с содержанием Na2 C03 не менее 95 % по массе и NaOH не менее 2 % по массе, жидкое стекло с кремнеземистым модулем 1,7 - 1,8 и плотностью от 1,15 до 1,25 г/см3.

19. Строительство слоев оснований из песчаных, песчано-гравийных, гравийных и песчано-щебеночных смесей

Пески природные и из отсевов дробления, применяемые для устройства дренирующих и морозозащитных слоев оснований, должны удовлетворять требованиям ГОСТ 8736-77.

Длина участка отсыпки песка должна быть не менее длины двухсменной захватки устраиваемого покрытия.

Отсыпанный песок следует разравнивать укладчиком или автогрейдером и уплотнять при оптимальной влажности прицепными или самоходными катками на пневматических шинах или виброкатками.

Уплотнение слоев оснований следует производить сначала катками массой 6-8 т, а затем катками массой 10-13 т до требуемой плотности, развороты катков при этом следует осуществлять за пределами участков уплотнения.

Окончательную отделку оснований с уплотнением следует производить профилировщиком основания перед устройством последующих слоев.

Устройство оснований из гравийных, щебеночных и гравийно-щебеночных - песчаных смесей.

Смесь оптимального состава следует доставлять на место укладки в готовом виде. Приготовление смеси оптимального состава непосредственно на месте укладки с помощью смесительных машин допускается в виде исключения.

При устройстве оснований в два слоя в нижний слой следует укладывать более крупный материал, а в верхний - более мелкий. Допускается устраивать оба слоя из материала одной крупности.

Доставленную автомобилями-самосвалами смесь следует распределять по основанию укладчиком с автоматической системой обеспечения ровности. Допускается при технико-экономическом обосновании применение неавтоматизированных укладчиков и автогрейдеров.

Смесь должна иметь оптимальную влажность (ориентировочно 7-12% массы смеси). При недостаточной влажности смесь следует поливать водой из поливомоечной машины за 20-30 мин до уплотнения.

Слой смеси следует уплотнять от края к середине последовательно катками массой 6-8 и 10-13 т, перекрывая предыдущий след на 1/3 его ширины. Ориентировочное количество проходов катков соответственно 5-15 и 10-20 по одному следу.

В процессе укатки необходимо периодически проверять ровность поверхности слоя рейкой и правильность поперечного профиля шаблоном с уровнем. Выявленные неровности следует устранять путем срезки выступов или подсыпки материала в местах просадок с уплотнением.

Основание, устроенное из высокоактивных и активных шлаков, целесообразно поливать водой ежедневно из расчета 2-2,5 л/м2 до устройства следующего слоя покрытия

20. Строительство оснований из рядового и сортового щебня

Для строительства оснований применяют щебень фракционированный и рядовой.

Материал для оснований назначают на основе технико-экономических расчетов и обеспечения заданного срока их службы.

При организации и производстве работ по строительству щебеночных оснований соблюдают общие правила и последовательность технологических процессов, поточность производства. Заготовленный щебень до начала работ хранят на складах, в карьерах, вблизи железнодорожных станций и на площадках около строящейся дороги, рассортировав по прочности и крупности.

В зависимости от интенсивности движения и прочности применяемого щебня устраивают одно- или двухслойные основания. Для нижних слоев применяют щебень фракций 40-70 и 70-120 (150); для верхних слоев -- 40-70; для оснований с расклинкой -- 5-10,10-20, 20-40. Щебень из пород с невысоким коэффициентом прочности применяют с размером частиц 70 мм.

Для механизации рабочей операции распределения материалов применяют распределители щебня, гравия, каменной мелочи, песка.

К этим машинам предъявляют следующие требования:

материал должен распределяться равномерным слоем по всей ширине полосы заданной толщины;

производительность распределителя должна быть равной или кратной производительности комплекта машин, занятых на устройстве щебеночного основания;

вместимость приемных устройств должна соответствовать грузоподъемности транспортных средств;

должен быть обеспечен требуемый поперечный профиль укладываемого слоя материала.

Вывозят минеральный материал автомобилями-самосвалами. При доставке и распределении материалов учитывают коэффициенты их уплотнения: для сортового щебня -- 1,25--1,30; щебеночных и гравийных смесей -- 1,30-1,35; отвальных шлаков, отходов и побочных продуктов -- 1,30-1,40 с уточнением по результатам пробной укатки и составлением акта.

Разравнивают вывезенный щебень в следующую смену, например, автогрейдером, который совершает круговые проходы по длине захватки, начиная от краев россыпи. Разворот автогрейдера производят на следующей захватке.

Хорошая ровность слоя -- одно из условий, обеспечивающих стабильность его толщины и надежность дорожной конструкции в целом. Для этого необходимо:

применять машины с высокими планировочными свойствами;

соблюдать принятую технологию выполнения отделочных операций;

регулярно устранять люфты в креплениях рабочего органа к раме машины;

не превышать рабочую скорость перемещения машины свыше рекомендуемой при разравнивании материала.

К машинам, обладающим высокими планировочными свойствами, относятся: планировщик основания ДС-97, длиннобазовые планировщики типа Д-719, ДЗ-609 и автогрейдеры с гидрофицированным управлением отвалом.

Автогрейдеры могут оснащаться системами автоматики «Профиль-10» и «Профиль-20», которые обеспечивают стабилизацию отвала в поперечной плоскости и управление отвалом по высоте (последнее выполняет только «Профиль-20») относительно копира с помощью бесконтактных датчиков угла и перемещения. На профилировочных и планировочных работах эти системы улучшают качество и точность выполнения работы, повышают производительность и снижают утомляемость машиниста.

Длиннобазовые планировщики предназначены для планировочных работ при тщательной отделке грунтовых поверхностей площадок, аэродромов, сельскохозяйственных угодий и т. д. По сравнению с автогрейдерами длиннобазовые планировщики одинаково ровную планируемую поверхность получают за меньшее в 2--3 раза число проходов. Объясняется это тем, что на качество планировки значительно влияет длина колесной базы машины, достигающая в длиннобазовых планировщиках 12-15 м.

Одно из основных условий обеспечения требуемой ровности -- передвижение автогрейдера со скоростью, позволяющей своевременно отработать воздействие на положение отвала. Отрезок пути от момента подачи воздействия до момента исполнения команды называется путем срабатывания. Чем меньше этот путь, тем точнее отрабатывается данное воздействие. Уменьшение tcp возможно при регулярном техническом обслуживания автогрейдера и использовании быстросрабатывающих исполнительных механизмов. Время срабатывания гидросистемы составляет 1,8-2,5 с. В связи с этим, если отделочные операции выполняются при скорости 4 км/ч, то путь срабатывания составит порядка 2,5 м, что соответствует длине неровностей, обеспечивающих нормальные условия для движения транспортных средств (3 5м -- нежелательная длина неровностей).

Основания из рядового щебня строят по следующей технологии. Щебеночный материал размером 0--70, даже до 120 мм сразу распределяют слоем заданной толщины щебнеукладчиками или из груд (куч) автогрейдерами и бульдозерами. Затем его уплотняют катками такого же типа, что при уплотнении щебеночного слоя с заклинкой.

Гравийные основания делают одно- и двухслойными толщиной до 15-- 30 см с размером зерен от 0 до 120 мм для нижнего слоя и до 40 мм -- для верхнего. При этом нежелательно наличие в материале пылевато-глинистых частиц (размером до 0,075 мм) более 5%, а в I и II дорожно-климатических зонах -- более 3%.

Грунтощебеночные и грунтогравийные основания строят из крупного щебня прочных пород. Основания толщиной 20--30 см из щебня или гравия размером 70--120 мм делают с заполнением пустот песчаным или супесчаным грунтом. Каменный каркас из этих пород не поддается измельчению и практически уплотнению, пустоту же в нем заполняют грунтом. Строить такие основания целесообразно в сухих южных регионах; в северных и сырых районах для заполнения пустот используют чистый песок.

21. Процесс укатки щебеночных слоев

В подготовленное корыто рассыпают подстилающий слой песка. Толщина подстилающего слоя с учетом уплотнения должна быть на 10-20% больше. Песок разравнивают, а затем уплотняют легкими катками. Песок при уплотнении увлажняют, так как уплотнять сухой песок катками не эффективно.

После подготовки песчаного основания рассыпают щебень и разравнивают его равномерным слоем на всю ширину корыта. Щебень рассыпают и укатывают в один или два слоя. Длина участка, на котором намечаются россыпь и укатка щебня (обычно принимается 100-200 м), должна быть увязана с наличием катков, так как paссыпанный щебень оставлять неукатанным больше 3-4 дней не рекомендуется. Укатка щебня является самой ответственной операцией.

В первой стадии укатки щебеночный слой обжимается. Во второй стадии происходят уплотнение и расклинивание щебеночного слоя, т. е. отдельные щебенки сдвигаются, а промежутки между ними заполняются щебеночной мелочью, образовавшейся в процессе укатки. В третьей стадии создается плотный, окончательно сформированный щебеночный слой на всю конструктивную толщину покрытия.

В первой стадии уплотнения следует применять легкие катки, так как тяжелые катки могут раздробить и обломать кромки щебенок, а также расстроить еще не уплотненный щебеночной слой. В первой стадии уплотнения щебень, водой не поливают во избежание преждевременного образования цементирующей смеси, Затрудняющей перемещение щебенок.

22. Строительство оснований из щебеночных и гравийных материалов, укрепленных органическими и минеральными вяжущими веществами

Основания и покрытия из щебеночных, гравийных и песчаных смесей, обработанных органическими и минеральными вяжущими материалами, следует устраивать при температуре воздуха не ниже 15°С и заканчивать за 15-20 сут до начала периода дождей или устойчивой температуры воздуха ниже 10°С.

Битумом или дегтем следует обрабатывать каменные материалы влажностью не более 4%. При большей влажности смесь должна быть просушена путем перемешивания автогрейдером.

Влажность щебеночных и гравийных смесей, обрабатываемых эмульсией, в сухую и ветреную погоду и при температуре воздуха выше 15°С, должна быть не менее 5%, а песчано-щебеночных и песчано-гравийных смесей - на 1-2% выше оптимальной.

Перед обработкой смесей анионной эмульсией в них следует предварительно вводить 1-2% извести-пушонки или 2-4% цемента.

Для обработки минеральных материалов следует, как правило, применять битумы марок СГ 40/70, МГ 40/70, СГ 70/130, МГ 70/130, дегти марок Д-3, Д-4, а также битумные эмульсии ЭБА-3, ЭБК-3. Более вязкие битумы и дегти следует применять в районах с жарким климатом.

Число проходов автогрейдера при перемешивании следует назначать в зависимости от объема смешиваемых материалов и температуры воздуха.

Готовую смесь следует распределять по всей ширине проезжей части. Смесь следует уплотнять катками массой 6-8 т ориентировочно 3-5 проходами по одному следу.

Движение построечного транспорта разрешается открывать сразу после окончания уплотнения, При этом его следует регулировать по всей ширине проезжей части и ограничивать скорость до 40 км/ч. Коэффициент уплотнения должен быть не менее 0,96 через 30 сут после устройства покрытия или основания.

Устраивать покрытие или защитный слой на основаниях из смесей, приготовленных способом смешения на дороге, следует только после окончания формирования основания.

23. Общие сведения о применении местных материалов и отходов промышленности для строительства дорожных оснований

Для строительства, ремонта и содержания автомобильных дорог и железнодорожного полотна применяют разнообразные природные и искусственные дорожно-строительные материалы.

К природным материалам относятся такие материалы, которые добываются в верхних слоях земной коры и используются после несложной механической обработки для придания частицам материала нужных размеров, формы и состояния поверхности (песок, глина, щебень, гравий, природный асфальт и др.). Искусственные материалы изготавливают из природного сырья или отходов промышленности путем их обработки по специальной технологии, способствующей образованию новых материалов с другими, чем у исходных, свойствами (цемент, битум, цементобетон и др.).

Если дорожно-строительные материалы получены из местного исходного сырья и из отходов промышленности, то они называются местными (песок, гравий, шлак и др.) и более дешевы в строительстве, чем привозные. Но так как от качества применяемых материалов, так же как и от качественной технологии строительства дорог, в конечном счете зависит долговечность дорожных одежд, применение менее качественных местных материалов может быть оправдано не всегда.

Пески. Состоят из частиц крупностью 0,05…5 мм, не связанных между собой, из-за чего пески хорошо пропускают воду. Без примесей пески, независимо от влажности, пластичностью не обладают. Если в песке содержатся частицы меньше 0,05 мм, то он считается пылеватым! Если же в песке есть частицы мельче 0,005 мм, то он называется глинистым. Наиболее прочными являются кварцевые пески (белого цвета). При наличии примесей окислов железа пески могут быть желтыми, бурыми или вишнево красными. В зависимости от размеров частиц пески могут быть крупнозернистыми, среднезернистыми, мелкозернистыми, очень мелкозернистыми и тонкозернистыми.. Применяют песок для подстилающих слоев дорожных одежд, устройства дренажа, в цементо- и асфальтобетонах. Плотность песка 1,6…1;75 т/м3. Пылеватые пески в земляном полотне не используются, так как при увлажнении приобретают свойства плывунов.

Галька. Представляет собой окатанные водой обломки горных пород размером от 40 до 100 мм. Гальку применяют для устройства оснований, дренажа и в качестве исходного продукта для изготовления щебня. Плотность гальки 1,8…2 т/м3.

Гравий. Представляет собой окатанные водой обломки горных пород размером от 3 до 70 мм. Плотность гравия 1,8…2,0 т/м3. Добытый в карьере гравий может содержать песок. Если песка более 50%, то материал называется гравийно-песчаным. Гравий находит применение в покрытиях, конструктивных слоях дорожных одежд, в дренажах, асфальто- и цементобетоне, в качестве балластного слоя на железнодорожном полотне.

Щебень. Представляет собой смесь угловатых обломков скальных пород размером 5…70 мм. Щебень может быть природный и изготовленный путем дробления. Для дорожного строительства применяют 5 сортов щебня: крупный (40…70 мм), средний (20…40 мм), мелкий (10…20 мм),, клинец (5… 10 мм), высевки (меньше 5 мм). Плотность щебня 1,6…2 т/м3.

Цемент. Относится к минеральным вяжущим материалам водного твердения. Портландцемент представляет собой гидравлическое вяжущее, полученное тонким помолом цементного клинкера, минеральных добавок и природного гипса. Основным свойством портландцемента является его способность затвердевать при растворении водой, превращаясь в камневидное тело. Это свойство зависит от состава добавок и тонкости помола клинкера.

В зависимости от активности и предела прочности при изгибе образцов из портландцемента он подразделяется на марки 400, 500, 550 и 600. Нарастание прочности происходит неравномерно: через 3 сут она достигает 50%, на 7-е сутки -- 70% от прочности в 28-суточном возрасте. Начало схватывания цемента должно наступать не ранее 45 мин, а конец -- не позднее 12 ч от начала затвердения для возможности производства строительных работ. Активность цемента снижается на 30% через 6 мес и на 40% через 12 мес.

Объемная масса насыпного портландцемента составляет 0,9…1,3 т/м3, плотность -- 3…3,2 т/м3. Применяется портландцемент при укреплении грунтов, устройстве бетонных дорожных оснований и покрытий.

Битумы. Относятся к органическим вяжущим материалам, представляют собой группу природных и искусственных твердых, пластичных или жидких веществ, состоящих из смеси органических высокомолекулярных соединений (ароматические углеводороды и их производные).

Легко соединяются с каменными материалами, образуют прочную, водоустойчивую пленку. Искусственным путем битумы приготавливают из нефти или сланцев. Они делятся на три группы: твердые, жидкие и вязкие битумы -- в зависимости от подвижности при 20…25° С и при 120… 180° С. Показателями битумов являются вязкость, пластичность и прочность. При изменении температуры у битумов сильно меняется вязкость. Так, при изменении температуры от -- 30° С до + 60° С битум переходит из твердого в вязко-пластичное, а затем в жидкое состояние.

При строительстве дорожных и аэродромных покрытий используются искусственно получаемые из нефти дорожные вязкие битумы марки БНД (битумы нефтяные дорожные), марки БН (битумы нефтяные) и жидкие битумы марок БГ (быстрогустеющие), СГ (среднегустеющие) и МГ (медленногустеющие).

24. Строительство дорожных оснований с использованием шлама АГК

Для устройства дорожных оснований из грунтов, укрепленных шламонефелиновыми вяжущими, разрешается применять все виды и разновидности крупнообломочных, песчаных и глинистых грунтов в соответствии с классификацией, установленной "Указаниями по проектированию земляного полотна железных и. автомобильных дорог" СН 449-72, за исключением глин с числом пластичности более 20.

Шламонефелиновые вяжущие, предназначенные для укрепления грунтов, должны иметь марку не ниже100 и прочность при изгибе после 28сут.твердения не менее 3 МПа, при сжатии - не менее 10 МПа.

Тонкость помола шламонефелиновых вяжущих должна обеспечивать прохождение сквозь сито с сеткой № 008 по ГОСТ 3584-73 " Сетки проволочные тканые с квадратными ячейками контрольные и высокой точности" не менее 85% массы вяжущего.

Шламонефелиновые вяжущие должны равномерно изменять объем образцов при их кипячении в воде.

Время начала схватывания шламовых вяжущих не нормируют. Конец схватывания должен наступать не позднее, чем через 10 ч. от начала введения воды в смесь.

Испытание шламонефелиновых вяжущих выполняют согласно ГОСТ 310.1-76 ''Цементы. Методы испытаний. Общие положения", 310.2-76 "Цементы. Методы определения тонкости помола»; 310.3-76 "Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема"; 310.4-76 "Цементы. Методы определения предела прочности при изгибе и сжатии".

Транспортирование и хранение шламовых вяжущих осуществляют в соответствии с требованиями ГОСТ 22237-76 "Цементы. Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение".

При проектировании составов смесей количество шламонефелинового вяжущего и влажность смеси ориентировочно принимают по таблице настоящих "Методических рекомендаций" и уточняют на основе показателей физико-механических свойств образцов, испытанных в соответствии с требованиями приложения 3 "Инструкции" СН 25-74.

При подборе составов смесей образцы из грунтов, укрепленных шламонефелиновыми вяжущими, испытывают после 90 сут. хранения.

При укреплении грунтов шламонефелиновыми вяжущими смесь приготавливают двумя способами:

в стационарной смесительной установке с последующей вывозкой смеси к месту укладки;

грунтосмесительными машинами непосредственно на автомобильной дороге.

При устройстве дорожных оснований из укрепленных грунтов с использованием комплекта высокопроизводительных машин типа ДС-100 смесь приготавливают в карьерной смесительной установке ДС-50А или на бетонном заводе.

Смесь вывозят на дорогу, распределяют и профилируют профилировщиком ДС-97.

Смесь после профилирования уплотняют катками на пневматических, шинах до требуемой плотности не менее 0,98 .стандартной.

Уход за свежеуложенным слоем основания из укрепленного грунта осуществляют в соответствии с требованиями "Инструкции" СН 25-74. Если разрыв во времени между устройством дорожного основания и укладкой покрытия составляет не более суток, то уход за свежеуложенным слоем укрепленного грунта не осуществляют.

Движение построечного транспорта по слою укрепленного грунта разрешается открывать не ранее чем через 5 суток после его устройства при толщине слоя не менее 15см для укрепленного грунта I класса прочности и не менее 20 см для укрепленного грунта II класса прочности. При устройстве слоя основания из укрепленного грунта III класса при толщине слоя не менее 23 см движение по нему разрешается открывать не ранее чем через 7 суток.

Длину участка укладки укрепленного грунта назначают из расчета, что все технологические операции по приготовлению смеси, ее укладке и уплотнению должны быть закончены в течение двух рабочих смен, при этом разрыв во времени между увлажнением смеси и ее окончательным уплотнением не должен быть более 16 ч.

25. Использование в дорожном строительстве зол и шлаков ТЭС

Одним из основных потребителей топливных зол и шлаков является дорожное строительство, где они используются для устройства подстилающих и нижних слоев оснований, частичной замены вяжущих при стабилизации грунтов цементом и известью, как минеральный порошок в асфальтовых бетонах и растворах, как добавки в дорожных цементных бетонах.

Золы, полученные при сжигании углей и горючих сланцев, широко применяются в качестве наполнителей кровельных и гидроизоляционных мастик.

В дорожном строительстве золошлаковые смеси применяют неукрепленными и укрепленными.

Неукрепленные золошлаковые смеси используются в основном как материал для устройства подстилающих и нижних слоев оснований Доро*4 областного и местного значения. При содержании пылевидной золы не более-16% их применяют для улучшения грунтовых покрытий, подвергаемых поверхностной обработке битумной или дегтевой эмульсией. Конструктивные слои дорог можно выполнить из золо-шлаковых смесей с содержанием золы не более 25--30%. В гравийно-щебеночных основаниях в качестве уплотняющей добавки целесообразно применять золошлаковую смесь с содержанием пылевидной золы до 50%. Содержание несгоревшего угля в топливных отходах ТЭС, применяемых для строительства дорог, не должно превышать 10%. Технология и организация работ при устройстве дорожных одежд с применением неукрепленных золошлаковых смесей практически не отличается от работ с использованием природных мелкообломочных камейных материалов. Оптимальная влажность смесей, при которой они хорошо укатываются, особенно при использовании катков на пневматических шинах, составляет 4--8%. Коэффициент уплотнения золошлаковых смесей 1,3--1,5, модуль деформации -- 50--60 МПа. По своим эксплуатационным показателям дорожные одежды из неукрепленных золошлаковых смесей идентичны конструкциям из кондиционных материалов.

Эффективность применения отвальных золошлаковых смесей в дорожном строительстве можно повысить укреплением их известью, цементом, известково-шлаковым вяжущим или молотым гранулированным доменным шлаком, что увеличивает модуль деформации, позволяя, тем самым, уменьшить толщину оснований и снизить расход материалов, а также затраты на их транспортирование

В укрепленных золошлаковых смесях, обработанных известью или цементом, при достаточной влажности и температуре образуются гидросиликаты кальция, вызывающие эффект упрочнения. При укреплении золошлаковых смесей известью, в отличие от укрепления цементом, отсутствует опасность преждевременного схватывания. Смеси укрепляют, применяя молотую негашеную известь или пушонку (иногда известковое тесто или молоко) в количестве 15--35% (в пересчете на активные оксиды СаО + MgO) от массы пылевидной фракции золошлаковой смеси. Процесс твердения ускоряется добавками портландцемента или химических ускорителей твердения, например хлоридов, сульфатов и др. К 90-суточному возрасту прочность образцов золошлаковых смесей, обработанных известью, достигает 5 МПа и более. Расход извести составляет 3--5% общей массы смеси.

Известью укрепляют золошлаковые смеси, содержащие 16--50% пылевидной фракции (менее 0,14 мм), цементом -- 8--30%. Расход цемента составляет 4--7% общей массы и рассчитывается на достижение водонасыщенными образцами в 28-суточном возрасте прочности на сжатие 1--2 МПа.

Золошлаковые смеси обрабатывают известью (или цементом) в смесителях или непосредственно на дороге. Для предотвращения испарения воды из смесей после уплотнения их защищают битумной эмульсией или другими пленкообразующими составами. Работы ведут при температуре воздуха не ниже 10 °С.

В зависимости от транспортных затрат стоимость строительства оснований дорог при замене щебня золошлаковыми смесями может быть снижена на 50--75%. Учитывая различные местные условия, экономическая эффективность применения в основаниях золошлаковых смесей может существенно колебаться.

Механизм действия зол и шлаков при укреплении грунтов портландцементом заключается во взаимодействии их активных составляющих с продуктами гидролиза и гидратации цемента и образовании труднорастворимых в воде соединений, кольматирующих пэры и уменьшающих степень водонасыщения цементогрунта. Оптимальное содержание добавок повышается по мере уменьшения расхода портландцемента: при расходе портландцемента 6% оно составляет 20-- 30% общей массы смеси, при расходе 4--5% -- 30--35. Максимальная активность золошлаковых добавок обеспечивается при содержании Si02 не менее 35--50% и СаО -- не менее 5%. Содержание несгоревших органических веществ в топливных отходах не должно превышать 6%. Для повышения прочностных показателей цементогрунта добавки должны содержать не менее 35--40% частиц крупностью менее 0,0074 мм.