Особенности выполнения ремонтных работ автомобильных дорог в суровых климатических условиях (производственный опыт АО "Труд")

Размещено на http://www.allbest.ru/

УДК 69.001.5

Иркутский национальный исследовательский технический университет, Российская Федерация, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Особенности выполнения ремонтных работ автомобильных дорог в суровых климатических условиях (производственный опыт АО «Труд»)

С.С. ШабуровШабуров Сергей Семенович, кандидат технических наук, доцент; профессор кафедры автомобильных дорог, e-mail: gling@zaotrud.ru., А.С. Качин Качин Александр Сергеевич, магистрант кафедры автомобильных дорог; e-mail: katchin@mail.ru

Аннотация

деформация земляной автомобильный дорога

В статье рассматриваются основные причины возникновения деформаций земляного полотна на автомобильной дороге федерального значения Р-297 «Амур» «Чита-Невер-Свободный-Архара-Биробиджан-Хабаровск» в Амурской области и приведен опыт АО «Труд» по реализации проектных решений, направленных на ликвидацию просадок, в 2017 году.

Ключевые слова: многолетнемерзлые грунты, водоотжимная берма, инфильтрация, геосотовый материал, геомембрана, ресайклинг.

Abstract

The article discusses the main reasons for the deformation of subgrades on the federal highway R-297 “Amur” (Chita - Never-Svobodny - Arkhara - Birobidzhan - Khabarovsk) in the Amur Region and presents the experience of AO “Trud” on the implementation of design solutions aimed at liquidation of drawdowns in 2017.

Keywords: permafrost soil; water-extracting berm; infiltration; geocell material; geomembrane; recycling.

Возникновение деформаций земляного полотна или, так называемых просадок, - это многофакторный процесс, который требует пристального изучения этих явлений, так как без должного внимания к данной проблеме такие участки со временем приобретают титул «капитального ремонта» или «реконструкции».

Одной из причин возникновения деформаций, которые находятся на поверхности,- это сложные грунтово-геологические, гидрологические и климатические условия проложения трассы.

Неверная оценка грунтовых условий или фактическое отсутствие геологических выработок в определенных местах в период проведения инженерных изысканий вводят в заблуждение проектировщиков при расчете конструкции автомобильной дороги (земляное полотно плюс дорожная одежда), выборе плана трассы и других параметров [1].

Кроме того, оценка и прогнозирование поведения существующих водотоков в совокупности с точным определением площади водосбора на проектируемом участке также влияют на мероприятия по защите насыпи земляного полотна от поверхностных вод в части: устройства кюветов; назначения присыпных берм; технологии сооружения и вида ИССО; организации системы водоотвода и др.

Рассматриваемый участок ремонта автомобильной дороги Р-297 «Амур» «Чита-Невер-Свободный-Архара-Биробиджан-Хабаровск» км 794+000 - км 1109+000 находится в северной части Амурской области, в суровых климатических условиях. Среднегодовая температура воздуха составляет минус 4,7є C. Территория входит в зону островной многолетней мерзлоты, с местами сплошного ее распространения [4].

Участки распространения многолетнемерзлых грунтов (ММГ) в связи с близким залеганием к дневной поверхности верхнего горизонта мерзлых грунтов (ВГММ) легко ранимы при антропогенном воздействии. В геокриологическом отношении (на данном участке) выделен тип распространения вечной мерзлоты - сплошного распространения.

Недоучет этого фактора при проектировании автомобильной дороги привел к тому, что на отдельных участках дороги в процессе эксплуатации проявились дефекты земляного полотна, асфальтобетонного покрытия, откосов насыпи, деформации и разрушения у входного (выходного) оголовков водопропускных труб.

Основными причинами формирования недопустимых деформаций земляного полотна и дорожной одежды является неравномерная деградация многолетнемерзлых (ММГ) грунтов основания и их растепление, вызванные инфильтрацией поверхностных вод под насыпь при отсутствии организованного поверхностного водоотвода [3].

Рис. 1. Участки ремонта АО «Труд» в 2017 году

Рис. 2. Пучинообразование

Рис.3. Просадки км 1001+430-км 1001+711

В результате проведенного обследования, на рассматриваемом участке автомобильной дороги, выделено 20 характерных участков, подверженных деформациям и разрушениям, для которых определены мероприятия по их ликвидации.

На особо опасных отдельных участках (места понижения рельефа, отсутствие кюветов, сбора воды у подошвы насыпи и др.) были реализованы три типа сооружений - отжимных берм:

- тип А - приоткосные присыпные бермы с укладкой геомембраны в основании бермы и в водоотводной лоток по подошве насыпи;

- тип Б - приоткосные присыпные бермы, с целью предотвращения размывов и эрозионных процессов с укреплением геосотовым материалом заполненным щебенистым суглинком;

- тип В - на участках устройства кюветов предусмотрена укладка геомембраны с последующим её укреплением грунтом (суглинком щебенистым), в некоторых местах на геомембрану укладываются матрацы «Рено»

Рис. 4. Водоотжимная берма

В местах, где запроектирован тип Б, укрепление откоса бермы предусмотрено геосотовым материалом высотой ячейки 15 см, размер ячейки 250х250 мм, с заполнением суглинком щебенистым.

Геосоты (ГСМ «ТехПолимер» 150-250-II СТО 56910145-002-2011, ГОСТ Р 56338-2015) значительно увеличивают устойчивость почвы к эрозии и защищают откос от оползания, противодействуя внешним нагрузкам на наклонную поверхность.

Рис.5. Конструкция водоотжимной бермы с укреплением геосотовым материалом

В третьем варианте - тип В, который предусматривает укладку геомембраны (производство ГК «ТехПолимер» тип 4 толщиной 1 мм согласно ТУ 2246-001-56910145-2015) с последующим её укреплением каменной наброской толщиной 0,15 м. Лоток из геомембраны исключает попадание поверхностной воды с откосов насыпи и с прилегающей территории в основание насыпи, чем предотвращает отепляющий эффект воды и тем самым оттаивание ММГ.

Рис. 6. Укрепление кювета геомембраной

Рис. 7. Геомембрана в кювете

В целях обеспечения технологичности процессов и поточного способа организации ремонтно-восстановительных работ все участки, в зависимости от степени деформаций и разрушений, были сгруппированы и разделены на три типа по конструкции дорожной одежды [1]:

конструкция дорожной одежды. Тип 1.

Покрытие - горячий плотный мелкозернистый асфальтобетон марки II тип Б БНД 100/130 по ГОСТ 9128-2013, h=5см на выравнивающем слое из горячего пористого мелкозернистого асфальтобетона марки II тип Б БНД 100/130 по ГОСТ 9128-2013, переменной толщины;

конструкция дорожной одежды. Тип 2.

Покрытие - горячий плотный мелкозернистый асфальтобетон марки II тип Б БНД 100/130 по ГОСТ 9128-2013, h=5см на выравнивающем слое из горячего пористого мелкозернистого асфальтобетона марки II тип Б БНД 100/130 по ГОСТ 9128-2013, переменной толщины на основании из щебенистого грунта, обработанного портландцементом М400 (6%) по ГОСТ 23558-94, переменной толщины [5];

конструкция дорожной одежды. Тип 3.

Покрытие - щебеночно-мастичная смесь ЩМА-20 на ПБВ 130, ГОСТ 31015-2002, толщиной 5 см; асфальтогранулобетон (АГБ) с добавлением битумной вяжущей, а также с добавлением минерального порошка и асфальтогранулята на среднюю глубину 23 см.[6].

Присыпная часть обочины предусмотрена из асфальтогранулята. Содержание зерен крупнее 5 мм в асфальтогранулобетонной смеси должно быть не менее 45 %.

Водоотвод с проезжей части предусмотрен водоотводными а/б лотками, лотки по откосам насыпи - из бетонных блоков.

Необходимо восстановить работу водопропускных труб в части устранения просадок у входного и выходного оголовков, для исключения проникновения воды в котлован и в основание насыпи, выполнить устройство водоотводной канавы. Укрепление выполняется монолитным бетоном В20 F300 W6, h=20 см с щебеночной подготовкой фр.5-10 мм h=10см [1].

Для организации и безопасности движения, ориентации водителей и пассажиров в пути предусмотрен комплекс мероприятий согласно требованиям ГОСТ Р 52289-2004, ГОСТ Р 52290-2004 и СП 34.13330.2012, проектом предусмотрено восстановление обустройства, демонтируемого в период подготовительных работ.

В основу реализации проектного решения по устройству дорожной одежды Тип 2 и Тип 3 положена технология устройства основания методом холодного ресайклинга. Высока эффективность и качество выполняемых этим методом работ, по ремонту и усилению дорожных одежд в 1-й дорожно-климатической зоне, подтверждена многолетним опытом АО «Труд».

В качестве ведущей машины был выбран ресайклер WR-250 фирмы «Wirtgen» [2] . Многофункциональность данной машины позволяет использовать неорганические, органические, комплексные вяжущие, асфальтовый гранулят в технологических процессах и создавать высокопрочные основания дорожной одежды равной степени качества из различных материалов.

АО «Труд» внимательно следит за современными тенденциями и технологиями, применяемыми в дорожном строительстве, и одной из первых в регионе начало использовать технологию ремонта дорожной одежды методом холодного ресайклинга.

Холодный ресайклинг (ХР) как способ ремонта дорожной одежды имеет ряд очевидных преимуществ. Исключена необходимость вывоза фрезеруемого материала существующего покрытия. Отсутствие необходимости складирования фрезерованного материала. Уменьшение объема присыпных обочин из-за минимальной рабочей отметки поднятия проектируемого продольного профиля. Данный вариант приводит к увеличению срока эксплуатации проектируемой дорожной одежды и является экономически выгодным решением.

Рис. 8 Технология холодного ресайклинга

Рис.9 Комплекс холодного ресайклинга АО «Труд» в работе

Основываясь на практических примерах сравнений дорожной одежды с применением холодного ресайклинга (ХР) с дорожной одеждой классического исполнения, с равными поверхностными модулями упругости было отмечено следующее:

- количество отражённых трещин на участках с основанием, усиленным по способу ХР, значительно меньше, чем на участках, усиленных по традиционной технологии. Следовательно, конструкция с использованием слоя ХР не является трещинопрерывающейся, но в свою очередь ведет к уменьшению трещинообразований;

- АГБ имеет достаточно высокую устойчивость к колееобразованию.

Выполненные мероприятия по ликвидации и предупреждению дальнейших деформаций и разрушений участка автомобильной дороги Р-297 «Амур» (км 794 - км 1109), должны, безусловно, обеспечить его нормативное транспортно-эксплуатационное состояние в соответствии межремонтных сроков.

Применение инновационных технологий при ремонте автомобильных дорог: холодного ресайклинга для устройства оснований дорожных одежд; геосинтетических материалов в конструкциях систем водоотвода снижают трудозатраты выполняемых работ, сокращают сроки их производства, повышают качество законченной продукции.

Вместе с тем, заложенное в проектное решение многообразие различных технологий при устройстве основания дорожной одежды, различных способов укрепления приоткосных берм, укрепление входных и выходных русел водопропускных труб бетоном, наряду с применением геомембраны в кюветах, и др., крайне отрицательно влияет на организацию производственного процесса, не позволяет в полной мере использовать преимущества поточного способа организации работ.

Библиографический список

1. ВСН 84-89. Изыскания, проектирование и строительство автомобильных дорог в районах распространения вечной мерзлоты. М., 1990. 177 с.

2. Wirtgen-group [Электронный ресурс]. URL : https://www.wirtgen-group.com/en/technologies/road-rehabilitation/cold-recycling-situ/ (03.11.2017).

3. ГОСТ 25100-20011. Грунты. Классификация. М., 2013. 60 с.

4. Климат Амурской области [Электронный ресурс]. URL: http://trasa.ru/region/amurskaya_clim.html (03.11.2017).

5. ГОСТ 23558-94. Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия (с Изменениями N 1, 2). М., 1995. 14 с.

Размещено на Allbest.ru