Этапы строительства земляного полотна

1. Этапы строительства земляного полотна

Состав дорожно-строительных работ

Все работы, связанные со строительством автомобильных дорог, можно разделить на три группы:

Строительно-монтажные - направлены на создание конечной продукции. При возведении земляного полотна к ним относят:

1. Подготовительные работы:

- восстановление и закрепление  трассы;

- расчистка дорожной полосы  от леса, кустарника, пней, камней  и др.;

- разбивка земляного полотна;

- удаление растительного  слоя;

- обеспечение водоотвода.

2. Основные работы:

- разрыхление грунта;

- разработка, перемещение  и укладка грунта;

- послойное разравнивание;

- уплотнение.

3. Отделочные работы:

- планировка земляного  полотна;

- укрепление откосов земляного  полотна;

- рекультивация земель.

Строительно-монтажные работы при возведении земляного полотна  подразделяют на линейные и сосредоточенные. Линейными называют работы, объемы которых равномерно распределены по всей строящейся дороге и повторяются  на каждом километре лишь с небольшим  отклонением. Сосредоточенными называют работы, которые резко отличаются по объему, технологии выполнения от работ, выполняемых на смежных участках.

Заготовительными называют работы по заготовке дорожно-строительных материалов, приготовлению смесей, по производству плит, блоков и др. изделий. Эти работы выполняют на производственных предприятиях; они имеют некоторые преимущества в сравнении с строительно-монтажными работами, а именно:

- постоянство места работы  и технологии;

- лучшие условия труда;

- меньшая зависимость  от погодно-климатических условий.

Транспортными называют работы по перемещению грунтов, дорожно-строительных материалов.

Складские работы неразрывно связаны со всеми видами работ. Они включают прием, разгрузку, сортировку, хранение в пределах складской территории. Складские работы создают гарантию ритмичной работы строительной организации, но в то же время увеличивают накладные расходы.

Строительно-монтажные, заготовительные, транспортные и складские работы должны быть тесно связаны между  собой.

Технологический процесс  по устройству дорожной одежды включает:

- предварительную заготовку  каменных материалов;

- транспортирование и  хранение материалов на складах;

- приготовление различных  смесей, изделий и их транспортировку;

- распределение каменных  материалов, полуфабрикатов и их  уплотнение.

Строители автомобильных  дорог кроме земляного полотна  и дорожной одежды сооружают водопропускные трубы, мосты, здания дорожно-эксплуатационной службы, производят обустройство автомобильных  дорог.

Соотношение между отдельными видами работ в процентах примерно следующее:

- подготовительные работы                                   1...3

- земляное полотно                                                 15...40

- мосты и другие искусственные  сооружения      8...12

- дорожная одежда                                                  40...60

- обстановка пути                                                    3...5

- здания дорожно-эксплуатационной  службы     1...2

2. Планировочные  и укрепительные работы

Планировка земляного  полотна

Планировку земляного  полотна производят для придания полотну правильной формы, отвечающей техническим и эстетическим требованиям, улучшению водоотвода и для обеспечения  устойчивости.

Планировочные работы ведут  вслед за основными работами по возведению насыпей или разработке выемок. Чтобы  при планировке приходилось только срезать лишний грунт, а не присыпать  недостающий, рекомендуется отсыпать насыпи с запасом грунта на откосах 5...10 см, а откосы выемок устраивать с недобором 10...15 см. Присыпка недостающего грунта нежелательна, так как его  трудно уплотнить до требуемой плотности  и обеспечить устойчивое объединение  свежеприсыпанного грунта с уложенным и уплотненным ранее или с естественным грунтом откоса выемки. В тех случаях, когда намечено распределение по откосу растительного грунта для посева трав, запаса на планировку не делают.

Основными машинами для планировочных  работ служат автогрейдеры с дополнительным навесным оборудованием: удлинителями и уширителями отвала и специальными откосниками, прикрепляемыми к отвалу с помощью болтов. Автогрейдерами планируют верхнюю часть земляного полотна, откосы насыпей высотой до 2,0 м и выемок глубиной до 2,0 м. Пологие откосы насыпей с заложением 1:3 и более планируют автогрейдером при непосредственном движении по ним.

Планировочные работы выполняют  в следующей последовательности: вначале планируют поверхность  земляного полотна и откосы, затем  внешние откосы резервов, а в последнюю  очередь - дно резервов, на котором  разравнивают грунт, срезанный при  планировке откосов. Планировку земляного  полотна и откосов следует  производить автогрейдерами, оборудованными системой автоматического управления отвалом, принцип работы которого основан  на функционировании автоматической системы  от датчиков, перемещающихся по специально установленной копирной струне, спланированной поверхности земляного полотна или работающим по лазерным направляющим.

Пологие откосы с заложением 1:3 и более можно планировать  бульдозером при движении непосредственно  по откосу перпендикулярно оси дороги сверху вниз. Крутые откосы с заложением менее 1:2 планируют автогрейдером  или бульдозером, оборудованным  удлинителем ножа с выносом его  в сторону.

Откосы высоких насыпей  и глубоких выемок планируют с  помощью экскаваторов. При насыпях  до 5...7 м целесообразно применять  экскаватор - планировщик с телескопической  стрелой, при большей высоте насыпей (до 14 м) - экскаватор с двухотвальным планировщиком или драглайн с обычным ковшом. Планировку экскаваторами- планировщиками производят с верхней и нижней стоянок экскаватора, планировку экскаватором-драглайном - только с верхней стоянки. При планировке откосов глубоких выемок срезаемый грунт должен быть вывезен за пределы выемки. При планировке резервов с разравниванием грунта, срезаемого с поверхности откосов, необходимо следить за тем, чтобы были точно выдержаны продольный и поперечный уклоны дна резерва и тем самым обеспечен водоотвод.

В процессе планировочных  работ тщательно контролируют высотные отметки и крутизну откосов на всех пикетах, переломных и промежуточных  точках, закрепленных при разбивке земляного полотна.

Укрепление земляного  полотна

Откосы земляного полотна, а также дно и откосы кюветов  и канав укрепляют для предохранения  от размыва текущими поверхностными водами, а также во избежание повреждения  откосов дождями и выдуванием грунтов ветром (особенно при мелкозернистых песках). Конструкцию укрепления выбирают в зависимости от рода грунта и  сил воздействия природно-климатических  факторов на земляное полотно с учетом технико-экономической эффективности  различных укрепительных конструкций. При этом предпочтение отдают таким  конструкциям укреплений, устройство которых возможно индустриальными  способами.

Способ укрепления предусматривается  проектом с учетом условий сооружения земляного полотна и возможного воздействия на него природных факторов в процессе эксплуатации дороги. При  выборе типа укрепления исходят из необходимости надежного обеспечения  устойчивости земляного полотна. Основным методом укрепления откосов насыпей, неподтопляемых водой, и откосов выемок является посев многолетних трав, обеспечивающий быстрое создание на откосе дернового покрова и надежное закрепление грунта корневой системой трав. Посев может быть осуществлен двумя способами: механизированным посевом трав по слою растительного грунта, уложенного на откосах; гидропосевом трав без предварительного создания растительного слоя на откосах.

При первом способе на откос  укладывают растительный грунт слоем 10...15 см, а затем производят посев  трав. Смесь семян многолетних  трав, например, тимофеевка луговая, костер безосный, люцерна, высевают агрегатом  АДТС-2, который перемещается по откосам  драглайном или тракторным краном. Этот агрегат одновременно вносит минеральные  удобрения, рыхлит комья растительного  грунта, прикатывает засеянную поверхность. Производительность агрегата от 4000 до 9000 м² в смену в зависимости от высоты насыпи и глубины выемки.

Второй способ (гидропосев) предпочтителен, так как при этом отпадает трудоемкий процесс по созданию растительного слоя грунта на откосах. При гидропосеве применяют смесь, состоящую из семян трав, минеральных удобрений, мульчирующего материала, пленкообразующего компонента и воды. Мульчирующий материал (измельченная солома, опилки) и пленкообразующий материал (битумная эмульсия или латекс) создают на откосе благоприятные условия для роста и развития трав и предохраняют откос от водной и ветровой эрозии.

Для гидропосева применяют специальные машины типа ДЭ-16, состоящие из цистерны с лопастной мешалкой, насоса, шлангов и гидромонитора для разбрызгивания смеси по откосу. Производительность гидросеялки в среднем составляет около 4000 м² в смену.

Гидропосев многолетних трав следует производить на предварительно увлажненную поверхность откосов.

Когда требуется ускорить получение укрепительного слоя, производят одерновку откосов, т.е. поверхность грунта покрывают готовым дерном, срезанным с применением машины дернореза-дерноукладчика (сменное оборудование к гидравлическому экскаватору). При одерновке в клетку на откос укладывают дерновые ленты в двух взаимно перпендикулярных направлениях с последующей засыпкой клеток между лентами растительным грунтом. При сплошной одерновке плашмя дернины укладывают горизонтальными рядами от подошвы насыпи к бровкам с размещением швов между дернинами в перевязку. Дерн на откосах закрепляют деревянными спицами.

Способ укрепления откосов  одерновкой в настоящее время применяется крайне редко ввиду его большой трудоемкости.

В районах, где климатические  и почвенные условия не позволяют  укреплять неподтопляемые откосы посевом трав, их укрепляют укладкой слоя гравия или щебня толщиной 10...15 см. В засушливых районах для защиты песчаных насыпей от развевания ветром на откосы укладывают слой связного грунта (глина с добавлением песка). В этом случае по низу откосов устраивают дренажные выпуски для выхода воды из тела насыпи.

Для укрепления песчаных грунтов  применяют органические вяжущие  материалы: битум, деготь, нефтяные остатки  и отходы промышленности. Откосы обрабатывают путем розлива вяжущих или  распределения по откосу предварительно приготовленной смеси из обработанного  грунта.

Одно из перспективных  направлений укрепительных работ - использование в откосах или  на их поверхности прослоек из геотекстиля. Для укрепления откосов земляного полотна используют как сплошной геотекстиль, так и мелкоячеистый, при использовании которого предусматривается покрытие откоса растительным грунтом с последующим посевом трав.

Конструкции укрепления из геотекстиля могут быть защитными и несущими. Их использование предполагает широкую комбинацию с применением естественных материалов (засыпка грунтом, посев трав, каменная наброска и др.) и искусственных (сборные плиты, решетчатые конструкции и др.).

Применение геотекстиля для укрепления откосов основано на использовании их в качестве армирующего грунт поверхностного слоя (или более глубокой части откоса) элемента или фильтра. При этом в зависимости от вида, назначения и условий работы конструкции укрепления прослойки из геотекстиля выполняют роль покрытия (сплошного или мелкоячеистого), защищающего откос от водной или ветровой эрозии, армирующего элемента, повышающего устойчивость откосов, а также роль обратного фильтра и фильтра, предотвращающего вынос частиц грунтовыми водами.

Для защиты неподтапливаемых откосов от водной и ветровой эрозии геотекстиль расстилают по всей поверхности откоса в виде сплошного покрытия. Верхний край выводят на обочину и далее до укрепительной полосы. Нижний край закрепляют у подошвы насыпи.

В тех случаях, когда необходимо повысить устойчивость откосов или  увеличить крутизну, геотекстиль располагают в пределах откосной части насыпи в виде многослойного армирующего элемента. Такую конструкцию целесообразно сочетать с поверхностной защитой от размыва путем вывода свободных концов полотна на откос с последующим засевом их поверхности гидропосевом или устройством засыпки. Глубина закладки полотен в тело насыпи определяется расчетом в зависимости от необходимой степени обеспечения устойчивости.

Укрепление откосов высоких  насыпей с заложением откосов  от 1:2 до 1:3 нередко осуществляют с  использованием сборных железобетонных элементов решетчатой конструкции. Работы по укреплению откосов производят в следующей технологической  последовательности: подготовка откосов - планировка и уплотнение; устройство бетонного упора у подошвы  откоса; монтаж железобетонных элементов  решетчатой конструкции; заполнение клеток растительным грунтом с посевом  трав (клетки могут быть заполнены  также щебнем или гравием).

Монтаж решетчатой конструкции  укрепления из сборных элементов  осуществляют снизу вверх. Подачу деталей  производят краном; места стыковки омоноличивают; грунт, гравий или щебень для заполнения ячеек подают также краном.

На участках трассы с меньшей  вероятностью подтопления и малой  скоростью течения воды для укрепления откосов применяют плиты меньших  размеров в плане 40´40...60´60 см, толщиной 8...10 см.

Для укрепления откосов постоянно  или периодически подтопляемых насыпей  при высоте волны до 1,0...1,5 м применяют  сборные железобетонные плиты размером в плане 3,0´2,5 м и толщиной 15...20 см, армированные стальными сетками. Плиты укладывают на обратный фильтр, состоящий из трех слоев: песка (10 см); мелкого щебня или гравия (10 см) и крупного гравия или щебня (15 см). У подошвы откоса устраивают упорную  призму из камня. Плиты соединяют  стальными хомутами, надеваемыми  по одному на каждую сторону плиты, на крюки, загибаемые на выпусках арматуры или путем сварки этих выпусков.

При большей высоте волны (до 3 м) откосы укрепляют сборными железобетонными  плитами, омоноличенными по контуру с помощью железобетонных подкладок и стальных закладных деталей, или монолитными железобетонными плитами размерами в плане 5,0´5,0 до 10,0´10,0 м и толщиной от 15 до 30 см.

Монолитные плиты укладывают на подготовку из гравия или щебня  толщиной 15 см. У подошвы откоса устраивают каменный или бетонный упор. Плиты  армируют сетками. Бетонирование ведут  сверху вниз горизонтальными рядами. Бетонную смесь к месту укладки  подают автомобильным краном в бадьях с разгрузочными затворами. Для  уплотнения бетона применяют виброрейки, площадочные и глубинные вибраторы.

В районах, где имеются  местные дешевые каменные материалы, подтопляемые откосы от размыва можно  защищать каменной наброской. Этот способ укрепления откосов широко распространен благодаря его простоте и возможности полной механизации работ по добыче камня в карьерах, его транспортированию и укладке в дело. Каменную наброску укладывают на подготовку, устраиваемую из местных песчано-гравийных материалов.

Размер камня, толщина  наброски и подготовки под нее  предусматриваются проектом в зависимости  от скорости течения воды и высоты воды.

Способ укрепления подтопляемых откосов мощением камнем имеет в  настоящее время ограниченное распространение  из-за его трудоемкости. Этот способ применяют главным образом при  выполнении ремонтных работ небольшого объема. Камни (обычно размером 15...20 см) кладут снизу вверх по откосу горизонтальными  рядами на слой мха, соломы или песка  толщиной 5...10 см. У подошвы откоса устраивают упорную берму шириной  не менее 1,0 м из более крупного камня. Мощение должно быть настолько плотным, чтобы отдельные камни нельзя было вытащить рукой.

Как видно из вышеизложенного, конструкции укрепления подтопляемых откосов весьма разнообразны. В современных  условиях применяют преимущественно  такие, детали которых можно изготовить индустриальным методом и укладывать с применением машин.

Основными условиями, определяющими  конструкцию укрепления подтопляемых насыпей, являются скорости течения  воды, а также сила и направление  волнения воды при ветре. Конструкции укрепления откосов выбирают на основе технико-экономического сравнения вариантов с учетом природно-климатических факторов, наличия местных материалов и других условий.

3. Виды и назначение  дополнительных слоев дорожной  одежды

Дополнительным слоем  основания называют слой, размещенный  непосредственно на земляном полотне. На дополнительный слой укладывают нижний слой основания. Различают дополнительные слои по назначению - подстилающие, теплоизолирующие и дренирующие.

Дорожные одежды по типам  покрытия классифицируются на:

1. Капитальные:

- цементобетонные;

- асфальтобетонные из  горячих плотных смесей I и II марок;

- асфальтобетонные из  холодных смесей I марки;

- дегтебетонные из горячих  плотных смесей I марки.

2. Облегченные:

- асфальтобетонные из  горячих смесей III марки;

- асфальтобетонные из  холодных смесей II марки;

- дегтебетонные из горячих  и холодных смесей II марки;

- из каменных материалов, обработанных органическими вяжущими  материалами (смешением в установке,  на дороге, пропиткой);

- переходные с поверхностной  обработкой.

3. Переходные:

- щебеночные;

- гравийные;

- булыжные из колотого  камня;

- грунтовые, укрепленные  вяжущими материалами,

4. Низшие:

- из малопрочных каменных материалов, шлаков;

- грунтовые, улучшенные  различными местными материалами.

4. Пропитка и  поверхностная обработка

Поверхностная обработка  на усовершенствованных покрытиях  капитального типа защищает покрытие от износа. Слой износа систематически возобновляется по мере истирания, устраивается из наиболее прочных и морозостойких  материалов с таким количеством  вяжущего материала, чтобы обеспечить шероховатость, но не в ущерб водонепроницаемости  покрытия.

Поверхностная обработка  на покрытиях усовершенствованных  облегченных выполняет роль временного защитного слоя В этом случае временный  защитный слой обеспечивает повышение  устойчивости ещё не полностью сформировавшейся поверхности покрытия и основания  в период формирования. Защитный слой можно устраивать из менее прочных  материалов в сравнении с материалами, используемыми для устройства слоя износа. Если защитный слой периодически возобновляется, то он переходит в  слой износа.

Покрытие в зависимости  от технической категории, состава, интенсивности движения, качества используемых материалов и технологических особенностей производства работ может состоять из одного и более слоев. Покрытие должно обеспечивать ровность, шероховатость, гигиеничность, водонепроницаемость  атмосферных осадков, увеличение прочности  дорожной одежды.

Основание обеспечивает прочность, водонепроницаемое и, грунтовых  вод в конструктивные слои дорожной одежды. Основание в зависимости  от назначения конструкции дорожной одежды, применяемых дорожно-строительных материалов и способа производства работ может состоять из одного или  нескольких слоев, прочность которых  уменьшается сверху вниз, а водонепроницаемость  повышается.