Как сделать дорогу через болото
Современные методы строительства автомобильных дорог в болотистой местности Текст научной статьи по специальности « Строительство и архитектура»
Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Войтов М.А., Никольцев П.К., Бестаев В.И., Жирнов К.Ф., Комраков Ю.В.
Modern methods of building roads in marshy areas
Often, during the construction of roads in a swampy area, difficulties arise from the adverse conditions of this biome. This becomes a serious problem both at the design stage and at the construction stage. In order for the road to stand the time allotted to it by the project, designers and builders often resort to non-standard solutions, solutions that are rarely used in other conditions. This article will discuss some of them that are most widely used, due to their reliability and effectiveness.
Текст научной работы на тему «Современные методы строительства автомобильных дорог в болотистой местности»
Современные методы строительства автомобильных дорог в болотистой
П.К. Никольцев, М.А. Войтов, В.И. Бестаев, К.Ф. Жирнов, Ю.В. Комраков Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону
Аннотация: Зачастую, при строительстве автомобильных дорог в болотистой местности возникают трудности, вытекающие из неблагоприятных условий данного биома. Это становится серьезной проблемой как на этапе проектирования, так и на этапе строительства. Для того, чтобы дорога простояла отведенный ей проектом срок, проектировщики и строители часто прибегают к нестандартным решениям, которые редко применяются в других условиях. В данной статье будут рассмотрены некоторые из них, получившие наибольшее распространение, ввиду своей надежности и эффективности. Ключевые слова: дорога, строительство, проектирование, болото, торф, агрессивная среда, геотекстиль, геошпунты, бетон, асфальтобетон, подпорные стенки, армогрунт.
Строительство дорог в России затруднено множеством факторов: разнообразие климатических поясов, большая площадь дорожного покрытия (вследствие чего, на поддержание дорожной отрасли невозможно выделить достаточное количество материальных средств и ресурсов), огромное количество регионов, в которых не всегда достаточно необходимых материалов для строительства. В связи с этим строительство осложнено изначально, без дополнительных условий, усложняющих возведение качественной дорожной конструкции. Под гнетом этих факторов, любое вмешательство дополнительных агрессивных условий значительно повышает стоимость строительства дорог. Одним из таких факторов является строительство в заболоченной местности или строительство дорог, пересекающих болота.
В России болота являются достаточно распространенными биомами, которые нельзя игнорировать как при проектировании дорог, так и при их строительстве. Почва с повышенным содержанием влаги, под действием нагрузок начинает терять свои прочностные характеристики, вследствие чего проектируемая конструкция служит значительно меньше запланированного
2. Основные проблемы при строительстве дорог в болотистой местности
— Разрушение краевых зон насыпи размывом. Вследствие этого явления к концу ремонтного срока дорога теряет свои первоначальные геометрические характеристики. Это ведет к серьезному подорожанию ремонтных работ, ввиду больших объемов земляных и укрепительных работ.
— Сложный проезд техники во время строительных работ и сложное обустройство временной дороги. Это очень сильно замедляет срок строительства и иногда вынуждает перекрывать участок дороги, что негативно сказывается на объездной дороге, где значительно возрастает интенсивность движения.
— Агрессивная среда болотной воды, негативно влияющая на все металлические, бетонные и асфальтобетонные элементы дорожной одежды.
— Отрицательное влияние оказывают периодические изменения температуры и вызываемое ими изменение фазового состояния воды [3].
Чаще всего болото является условием строительства, но иногда оно формируется из-за неправильного строительства и халатного отношения к отводу воды с участка строительства. Чтобы этого избежать, необходимо устройство испарительных бассейнов.
Также наличие болот часто подразумевает не только торфяную почву, но и иногда суглинки и глину. Грунты с высоким содержанием глинистых частиц тяжело поддаются укреплению из-за склонности к комкообразованию [4]. Сейчас с основными проблемами в строительстве на болотных участках научились справляться множеством способов, которые мы и рассмотрим в данной статье.
3. Использование геосинтетических материалов.
Геосинтетические материалы используются в разных областях — от строительства в условиях слабых оснований, защиты и армирования откосов до создания прослоек различного назначения в дорожных конструкциях, а также при проведении мелиоративных мероприятий [5].
1) Использование геотекстиля, тканного и термоскрепленного, используется для армирования слабых болотных оснований. Усиление насыпи происходит за счет обратного изгибания геотекстиля вне зоны нагрузки, благодаря чему происходит распределение давления и отвод излишнего напряжения. Такая конструкция увеличивает несущую способность слабого грунта. Также
геотекстиль в зависимости от типа способен улучшать дренирующие и фильтрующие свойства.
Расчет размера ячеек производится по формуле: (D+d)/2 Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Способ строительства дорог на болотах (варианты)
Владельцы патента RU 2293814:
Настоящее изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано при возведении автомобильных дорог и площадок на болотах как в летнее, так и в зимнее время года.
Недостатком известного способа является то, что при таком способе отсыпки насыпи вид напряженно-деформированного состояния (НДС) в торфяном основании остается постоянным и не учитывается при отсыпке в зимнее или летнее время года, что снижает эффективность способа.
При создании настоящего изобретения была поставлена задача по разработке более эффективного способа строительства дорог на болотах как в летнее, так и зимнее время года за счет учета вида НДС, формируемого в основании насыпи при ее отсыпке, что обеспечит формирование в торфяном основании симметричной зоны НДС и, в свою очередь, равномерное уплотнение торфа по ширине и глубине основания. Кроме того, повышается однородность грунта в земляном полотне насыпи по плотности за счет более равномерной отсыпки по ее ширине.
Строительство дороги на болоте осуществляют следующим образом.
Длина отсыпки полос, равная 2,5bкр (2,5bср) и более, выбрана из условия снижения взаимного влияния зоны деформаций в основании под средней полосой и зоны деформаций в основании под крайними полосами в процессе отсыпки наспи земляного полотна.
При строительстве дороги в зимнее время (фиг.2, фиг.4) вначале расчищают от снега трассу дороги и подготавливают основание 1 с подошвой 2. После этого подошву 2 делят по ширине на три продольные полосы 3, 4 и 5 в пределах деляны. Затем начинают отсыпку первого слоя со средней части 4 насыпи, например на ширину, равную двум полосам дороги и длину, равную половине ширине насыпи, но не менее 2,5bср.
1. Способ строительства дорог на болотах, согласно которому насыпь земляного полотна отсыпают послойно, доставку грунта на линейно-протяженную строительную площадку для каждого технологического слоя выполняют транспортом, движущимся по ходу движения технологического потока, и с возвращением порожнего транспорта против хода движения технологического потока, укладку грунта на основание, разравнивание и уплотнение осуществляют посредством построечной техники, при этом сооружение насыпи земляного полотна ведут последовательно делянами, а перед сооружением каждого технологического слоя земляного полотна на деляне линейно-протяженную строительную площадку делят на продольные полосы с чередованием их в каждом слое попеременно, отличающийся тем, что при строительстве дороги на непромороженном покрове болота в летнее время года линейно-протяженную строительную площадку делят на три полосы, причем отсыпку первого слоя начинают с двух крайних полос с опережением отсыпки средней полосы на длину не менее 2,5bкр, а отсыпку второго слоя начинают со средней полосы с опережением отсыпки крайних полос на длину не менее 2,5bкр с последующим чередованием отсыпки полос в следующих слоях.
2. Способ строительства дорог на болотах, согласно которому насыпь земляного полотна отсыпают послойно, доставку грунта на линейно-протяженную строительную площадку для каждого технологического слоя выполняют транспортом, движущимся по ходу движения технологического потока, и с возвращением порожнего транспорта против хода движения технологического потока, укладку грунта на основание, разравнивание и уплотнение осуществляют посредством построечной техники, при этом сооружение насыпи земляного полотна ведут последовательно делянами, а перед сооружением каждого технологического слоя земляного полотна на деляне линейно-протяженную строительную площадку делят на продольные полосы с чередованием их в каждом слое попеременно, отличающийся тем, что при строительстве дороги на промороженном покрове болота в зимнее время года линейно-протяженную строительную площадку делят на три полосы, причем отсыпку первого слоя начинают с отсыпки средней полосы с опережением отсыпки двух крайних полос на длину не менее 2,5bкр, а отсыпку второго слоя начинают с двух крайних полос с опережением отсыпки средней полосы на длину не менее 2,5b,р с последующим чередованием отсыпки полос в следующих слоях.
Грунтовая дорога своими руками: дешево и надолго
В первой части статьи мы рассказали о том, как недорого укрепить грунтовую дорогу с помощью извести, жидкого стекла и цемента. Эти «дедовские» способы, хоть и малораспространены, но дают отличные результаты при грамотном применении. Тема сегодняшней статьи — традиционная методика строительства подъездных путей на базе геотекстиля, песка и щебня.
Строительство подъездной дороги с использованием геотекстиля
Суглинки, глины, торфяники традиционно считаются проблемными грунтами. При избытке влаги и отсутствии водоотведения, весной и осенью они превращаются в непролазное месиво.
О несущей способности такого грунта и подъездной дороги говорить не приходится. Результат — машины не могут проехать, вязнут, тонут, а для проезда тяжелогруженой строительной техники приходится ждать заморозков или летних месяцев.
Хотя, если взять Подмосковье, то даже летом, стоит пройти затяжным дождям, как подсохшие грунтовки «расплываются» и застройщикам приходится ломать голову как по ним проехать.
Чтобы решить проблему подъездных дорог, соседи по участкам обычно сбрасываются, заказывают бульдозер и снимают верхний слой раскисшего грунта, пока не доходят до твёрдого основания. Затем засыпают дорогу бетонным и кирпичным боем, строительным мусором или кладут дорожные ж/б плиты, сыплют песок, асфальтовый скол в надежде, что всё это станет надёжной и долговечной грунтовкой.
Практика показывает, что всё это ненадолго. Всё, что насыпано — постепенно тонет в грунте. Через один-два года ремонт дороги приходится повторять заново, а это — новые траты. На вопрос, почему используется такая технология, связанная с большим объёмом земляных работ и не дающая качественного результата, люди отвечают — так делают все. Застройщики полагают, что «пирог» грунтовки можно опереть только на твердый грунт, как бы глубоко он не залегал.
А что делать, если подъездная дорога проходит по торфянику толщиной в 1.5-2 метра – снимать весь этот слой, а потом засыпать выработку десятками и сотнями кубометров строительного мусора? Об экономической целесообразности данного метода речи не идёт. Тем не менее выход есть — это геотекстиль.
Геотекстиль — синтетический материал, который при строительстве дорог на слабых основаниях разделяет слои, препятствуя проникновению в грунт инертных материалов отсыпки — песка и щебня. Также геотекстиль распределяет нагрузку от вышележащих насыпных слоёв на грунт, армируя основание.
Это обеспечивает устойчивость всего «пирога» грунтовой дороги и позволяет исключить такой этап, как масштабное снятие грунта и его замену на бетонный или кирпичный бой, асфальтовый скол и т.д.
Плюс геотекстиля в том, что при обустройстве подъездных путей его можно стелить даже на траву, т.е. на почвенно-растительный слой, не снимая его, а это упрощает все работы.
Необходимость обустройства грунтовки возникла после того, как после дождя на ней завяз грузовик с песком. Мои строители предложили уложить на подушку из песка б/у дорожные плиты, а когда я им сказал, что это не вариант, и нужен геотекстиль + щебень, они заявили, что ничего из этой затеи не получится. Рабочие сильно удивились, когда дорога прошла испытания нагруженными грузовиками после того, как два дня лил проливной дождь.
«Пирог» дороги Policond следующий:
По словам пользователя, на строительство ушло в три раза меньше средств, чем если бы уложили дорожные плиты, как предлагали рабочие. Кроме этого, практика показывает, что «народный» метод укладки б/у дорожных плит экономически не выгоден. Плиты, из-за неравномерной усадки грунта — нестабильного основания, при проезде тяжелого транспорта покрываются трещинами, ломаются, из них начинает торчать арматура, которая прокалывает шины автомобилей.
В итоге плиты приходится демонтировать и думать, куда пристроить этот бетонный лом. Также по плитам в дальнейшем не получится сделать покрытие из брусчатки, например, под парковку.
«Пирог» дороги к участку для проезда грузовиков
Итак, главный компонент надёжной и относительно бюджетной подъездной дороги (которую не придётся каждый год ремонтировать) к участку — геотекстиль. Но не менее важны вышележащие слои — песок и щебень, а также финишный слой. Например, асфальтовая крошка или отсев.
Я озадачился вопросом, как сделать подъездную дорогу к участку. Хочется и недорого, и надежно. Причём, т.к. начинается строительство, по ней будет ездить тяжелая техника. Поэтому дорога должна выдержать эту нагрузку так, чтобы затем её не переделывать. Появилась следующая идея по «пирогу» конструкции:
Kidim1975 попросил пользователей портала оценить его задумку и, если нужно, прокомментировать правильность «пирога».
В вышеописанной схеме пункт 2 лишний. Песок лучше использовать не мытый, а гравелистый, крупной или средней фракции, карьерный. Толщина слоя песка от 10 см. Что касается георешетки, то нужно считать рентабельность её использования. Также для устройства дороги оптимальнее применять гранитный щебень. Если финишным слоем насыпать отсев, то это увеличит срок службы дороги.
По мнению Groundworkturf, хотя производители и продавцы говорят, что применение георешетки позволяет экономить около 50% заполнителя ячеек — гранитного щебня фракции 20-40, на самом деле экономия щебня составляет примерено 25-30%.
Отсюда: экономическую выгоду от применения георешетки можно легко подсчитать, зная её стоимость и цену щебня. Если стоимость георешетки значительно меньше 30% стоимости щебня, то есть смысл в её использовании. Также заполнение георешетки щебнем требует ручного труда, а это увеличивает трудоёмкость работ.
Важно: щебень, в отличие от гравия, имеющего гладкие края, или вторичного бетонного боя, обладает эффектом заклинивая. Кроме этого, гранитный щебень — прочный и долговечный материал. В идеале крупный щебень нужно расклинить щебнем мелкой фракции, а затем на слой мелкого щебня уложить отсев, который уже расклинит мелкий щебень.
В итоге «пирог» подъездной дороги для проезда тяжелого транспорта может выглядеть так:
Дополнительно, как финишное дорожное покрытие:
В результате «мозгового штурма» Kidim1975 нарисовал следующую схему правильной подъездной дороги.
Кроме этого, прилагается схема съезда с дороги, которая находится выше, чем основная дорога примерно на 1 метр и водоотвод с соответствующим уклоном.
Дренаж, или водоотводящие канавы являются обязательным компонентом при устройстве подъездной дороги, иначе вода будет застаиваться и размывать грунт под песчано-щебеночной подушкой. Это особенно важно в период снеготаяния и выпадения обильных дождей.
Подведение итогов: при самостоятельном устройстве дороги главное – избежать соблазна сделать её, руководствуясь принципом «и так сойдёт», выбирая материалы подешевле, т.к. переделки всегда обходятся дороже. Поэтому, прежде чем строить подъездные пути, следует изучить информацию на портале и, при возникновении вопросов, задать их специалистам.
Лекция 4: Проектирование автомобильной дороги в заболоченных районах.
а-низинные болота
б-верховые болота
1-поверхность земли
2-долина реки
3-поймы
4-русло реки
Низовые болота образуются в поймах рек, по берегам озер, в бывших карьерах. Источниками увлажнения служат грунтовые воды. Глубина болот 1,5-2,0 м.
Верховые болота образуется на водоразделах, на склонах с малыми уклонами (2-3‰ и менее). Глубина болот до 20м.
Болото – это участки на которых в течении большого периода года застаивается поверхностная вода.
Геологи считают торф необычным грунтом.
В состав торфа входят:
-органические включения различной степени разложения.
-минеральные частицы, главным образом мелкодисперсные (пески и т.д.)
Физико-механические свойства болотных грунтов:
-Степень разложения органических включений.
-доля минеральных частиц (зольность торфа).
-виды органических включений (виды тех растений, которые были на заболоченном участке, затем перестали расти и начали разлагаться. Это тростник, трава, кустарник и т.п.)
-водопроницаемость (способность торфа сжиматься под воздействием нагрузки)
Строение слоев торфа.
2 верхних слоя и 1 нижний.
-1 верхний слой- полностью разложившийся слой из растений разной плотности и влажности
-2 верхний слой- слой из мха и трав и др растений полностью неразложившихся и находящихся в стадии разложения (этот слой называется сплавина (мох и трава))
-нижний слой- водонасыщенный слой полностью разложившихся растений (сапропель)
1 тип-болота сплошь заполненные торфом плотной консистенции, сжимающегося под воздействием веса земляного полотна.
1-земляное полотно
2-осака насыпи величиной S
3-направление сжатия торфа
4-минеральное дно
2 тип-болота сплошь заполненные торфом неустойчивой консистенции, слои торфа выдавливаются род воздействием веса земляного полотна.
1-земляное полотно
2-выдавливание торфа в сторону от земляного полотна
3-сжатый слой торфа
4-минеральное дно
3 тип-болота сплошь заполненные сплавиной.
1-земляное полотно
2-боковое выпирание слоев торфа
3-минеральное дно
Особенности проложения трассы в болотных районах.
Большинство болотистых участков находятся в I иII ДКЗ.
-близкое расположение грунтовых вод к поверхности земли
-большие участки равниной поверхности с большим количеством водотоков (реки, озера).
Основные требования к проложению трассы:
1) Разработка нескольких вариантов обхода болотистых участков на основе технико-экономического сравнения.
2) При проложении трасы через болото, выбор кратчайшего направления трассы с малым содержанием слоев торфа
3) Учет физико-механических свойств торфяных слоев в месте перехода трассы через болотистый участок.
4) Оценка воздействия земляного полотна автомобильной дороги и дорожных сооружений на ухудшение грунтово-геологических и гидрологических условий местности.
5) Учет величины продольного уклона минерального дна болота в целях определения устойчивости земляного полотна от сползания и предотвращение его деформации.
1-поверхность болота
2-минеральное дно с продольным уклоном iд
3-первоначальное состояние земляного полотна
4-диформации земляного из-за сползания
Оценка плана и профиля местности на болоте.
а) план болотистого участка
М 1:1000-2000, горизонтали через 0,25-0,5м
1-трасса автомобильной дороги
2-горизонтали дна болота
3-горизонтали поверхности болота
4-направление продольного уклона дна болота
б) план болотистого участка с изолиниями толщины слоев торфа
1-трасса автомобильной дороги
I-I-направление профиля болота с наибольшей толщиной слоев
в) профиль болота в направленииI-I
1-линии поверхности болота
4-отметки дна болота
Границы бурения при изысканиях.
1-трасса автомобильной дороги
в-полосы бурения шириной 150-200м, каждая в зависимости от категории автомобильной дороги и характера болотистого участка.
Конструкции земляного полотна.
Минимальная высота насыпи назначается из 2-х условий:
· Из условий снегонезаносимости
· Условий водоотвода в местах близкого расположения грунтовых вод
Конструкции земляного полотна назначаются в зависимости от категории автомобильной дороги, глубины болота, вида и плотности торфа и степени капитальности дорожной одежды.
Наиболее надежной являются насыпь, возводиться на прочном минеральном дне.
Оптимальная конструкция земляного полотна определяется на основе технико-экономического сравнения вариантов конструкции земляного полотна:
· Устойчивость к воздействию влаги и транспортных нагрузок
· Осадки насыпи при её возведении на слое торфа
При выборе типа искусственных сооружений, предпочтение следует отдавать мостовым сооружениям.
При малых расходах воды возможно устройство фильтрующих насыпей с коэффициентом фильтрации 0,5 м/сут.
Дата добавления: 2018-05-09 ; просмотров: 864 ;