Укрепление грунтов дороги
Автор статьи: Павел Малинин
Дата написания статьи: 19.04.2024
Время на прочтение: 6 минут
Содержание
- Особенности и предпосылки для укрепления грунтов дороги
- Материалы для уплотнения грунта под дорогу
- Укрепление грунтов дороги методом струйной цементации
- Стабилизация глинистых грунтов
Создание новых автомобильных дорог – ответственный и затратный процесс, требующий детального проектирования, изучения рельефа, составов грунта, расположения подземных вод и прочих параметров. Осложняющим фактором нередко становится слабое почвенное основание, поэтому укрепление грунтов в дорожном строительстве – одна из важнейших задач, которую нужно решить. Для этого применяются разные методы и материалы, помогающие подготовить основу для прокладки дорог с разной интенсивностью движения.
Укрепление грунтов дороги — это комплекс мероприятий, направленных на улучшение устойчивости и прочности грунтовых оснований, на которых располагается дорожное покрытие. Эти работы могут включать различные инженерно-геотехнические методы, такие как компактация грунта, добавление укрепляющих добавок (например, цемент, известь или полимерные добавки), использование геосеток, устройство грунтовых армирований или геокомпозитов. Цель укрепления грунтов дороги состоит в предотвращении деформаций, утраты грунтовой прочности под воздействием нагрузок и внешних воздействий, таких как дожди или таяние снега, что способствует повышению долговечности и безопасности дорожного покрытия.
Особенности и предпосылки для укрепления грунтов дороги
Упрочнение грунтов – это комплекс операций по внесению вяжущих компонентов и различных добавок для существенного изменения свойств почвы. Основными целями являются придание стабильности, усиление влаго-, морозостойкости и сопротивляемости деформациям, что позволяет обустраивать ответственные объекты транспортной инфраструктуры на укрепленных участках. При правильном подходе и эффективном выполнении мероприятий результат таков:
- повышение несущей способности и транспортно-эксплуатационных характеристик автодорог;
- предотвращение намокания и морозного пучения пролегающих ниже слоев дорожного полотна;
- перераспределение части нагрузок на земляной слой для продления безремонтного периода проезжей части, боковых полос и насыпи откосов.
Суть метода проста: укрепление грунтов дороги помогает модифицировать и применять ту почву, которая уже имеется на месте строительства. После стабилизации создается прочный, устойчивый к повреждениям верхний слой, на который можно укладывать финишные покрытия. Технология дает возможность получить полосу движения высокого качества, а также серьезно снизить затраты по сравнению с традиционным методом возведения многослойных конструкций (с дренирующими, морозозащитными, теплоизолирующими и другими пластами).
Материалы для уплотнения грунта под дорогу
Разные способы создания прочных нижних или верхних слоев основания нашли широкое распространение в мире. Они включают смешивание существующего грунта со стабилизаторами на щелочной, кислотной, органической, полимерной основе или с инертными природными материалами. Выбор сырья для укрепления дорог зависит от его наличия в регионе (добычи или производства).
Транспортировка материалов из другой местности приводит к резкому удорожанию процесса, ограничению возможности по строительству трасс, увеличению сроков. Сама почва в месте прокладки автодороги также может оказаться непригодной для работ (например, при содержании гипса более 10% или гумусовых веществ более 2%). В этом случае проводятся геологические изыскания, позволяющие обнаружить доступные для использования и подходящие по физико-химическим свойствам почвы. Еще один вариант – обустройство проезжей части с помощью техногенных (искусственных) грунтов — отходов производств и некондиции каменного сырья.
Рисунок 1. Укрепление грунта дороги
Природные компоненты
Отсыпка грунтовых, проселочных, полевых дорог щебнем – известная технология, которая практикуется повсеместно. Для создания прочного и надежного покрытия также можно производить уплотнение грунта под дорогу другим способом – изготовлением укрепленных почв в грунтосмесительных установках с добавлением щебня или другого природного сырья – гальки, гравия, песка, супеси. Преимущества методики несомненны:
- длительный срок службы дорожного полотна;
- снижение финансовых трат;
- выполнение работ круглый год.
В зависимости от наличия в определенной местности и нагрузки на трассу может также применяться гранитный и известняковый щебень. Чем выше прокладываемый грунтовый слой, тем мельче должна быть фракция материала. Максимальный размер зерен не должен превышать 80 мм.
Рисунок 2. Природный компонент дорожного полотна: щебень
Неорганическое вяжущее сырье
Для получения слоев нежестких дорожных одежд допустимо использовать различные неорганические компоненты с вяжущими свойствами. Примером служит цемент марки не менее М300, который обычно вводится в стандартные строительные растворы. Прочие доступные составляющие уплотненных грунтов таковы:
- цементы сульфатостойкие;
- шлакопортландцементы;
- белитовые шламы;
- бокситовые, нефелиновые шламы;
- фосфорные шлаки;
- отходы цветной, черной металлургии.
Для обустройства дорог с низким и средним уровнем нагрузки нередко используют бой бетона, получаемый при сносе зданий, сооружений. Материал дробится и вводится в готовый грунт, повышая его прочностные характеристики. По свойствам сырье получается близким к смешанному с известняковым щебнем, но более стойким к влаге. Также грунт для дорожного покрытия делают на основе асфальтовых отходов, которые измельчают и сортируют по фракциям. Готовый материал можно применять на влажных почвах.
Рисунок 3. Неорганическое вяжущее сырье дорожного полотна: цемент
ПАВ-стабилизаторы
Среди современных методов укрепления грунтов выделяют введение в состав ПАВ-стабилизаторов – особых веществ, даже в небольших дозах положительно влияющих на стабильность и физико-химические свойства почвы. Они подходят для обустройства всех слоев дорожного полотна – от конструктивной основы до верхнего покрытия. Стабилизаторы вне зависимости от происхождения обладают такими свойствами:
- повышают плотность;
- увеличивают влагостойкость;
- уменьшают пучинистость грунтов.
После введения химических веществ почва меняет структуру с гидрофильной на гидрофобную. В дорожном строительстве широко применяются три группы таких компонентов – неионогенные, анионактивные, катионактивные.
Материалы на основе битума
Уменьшение себестоимости строительства и экономия дорогих полимерных компонентов возможна при использовании битума в форме эмульсий – систем, состоящих из двух жидких фаз, нерастворимых друг в друге. Эмульгированный битум должен соответствовать определенным параметрам, в том числе, обладать вязкостью при температуре +60 градусов менее 100 секунд.
Допускается введение битума во вспененном виде, а также параллельное добавление других органических вяжущих. Смешивание грунтов с жидкими битумами без активных добавок не практикуется. Возможно укрепление дорожного покрытия битумом такими способами:
- приготовление смеси из привозной или местной почвы в стационарных, полустационарных установок с последующей транспортировкой на участок;
- изготовление смеси непосредственно на дороге с помощью специальных грунтосмесительных машин.
Рисунок 4. Материалы на основе битума для дорожного полотна
Укрепление грунтов дороги методом струйной цементации
Укрепление грунтов дороги методом струйной цементации представляет собой эффективную технологию, которая используется для улучшения несущих характеристик грунта под дорожным покрытием. Этот метод основан на внедрении в грунт специального состава, состоящего из цемента, воды и добавок, под высоким давлением с помощью специализированного оборудования.
Процесс струйной цементации начинается с проведения предварительного обследования и оценки грунтовых условий на участке дороги. Затем определяется оптимальное соотношение компонентов цементного раствора в зависимости от типа грунта и требований проекта.
Рисунок 5. Струйная цементация при укреплении грунта дороги
Сам процесс струйной цементации включает в себя следующие этапы:
- Участок, который подлежит укреплению, очищается от растительности и мусора. При необходимости проводится рыхление и уплотнение грунта для обеспечения лучшего проникновения цементного раствора.
- Специализированные машины и оборудование создают струю, которая вводится в грунт на заданную глубину и под заданным углом. Это позволяет равномерно распределять цементный раствор в грунте и обеспечивать его однородное укрепление.
- Цементный раствор подается под высоким давлением через специальные шланги и насадки непосредственно в зону обработки. При этом происходит перемешивание цемента с грунтом и формирование прочного цементного затвердевшего основания.
- После завершения процесса струйной цементации образуется укрепленный слой грунта, который обладает улучшенными несущими характеристиками и способен выдерживать большие нагрузки.
Преимущества метода струйной цементации включают высокую эффективность, быстрое выполнение работ и минимальные помехи для движения на дороге. Этот метод также позволяет значительно снизить затраты на обслуживание дорог и увеличить их срок службы.
Стабилизация глинистых грунтов
Мягкие глинистые почвы обладают слабой несущей способностью, кроме того, они склонны к сильному впитыванию влаги из грунтовых источников. Решить проблему переувлажненных суглинков и глинистых грунтов помогает укрепление их особыми добавками, улучшающими свойства и приводящими к повышению влагостойкости. Такие вещества преобразуют почву в прочный, морозостойкий конструктивный слой.
Наибольшую эффективность в решении проблемы показали ионные закрепители грунтов (ферментные препараты). Они способствуют быстрому насыщению пород, препятствуют испарению влаги с поверхности, оказывают цементирующее действие, исключают расширение и усадку дорожного полотна. После введения концентрированных добавок формируется износостойкий композит с большим сроком службы. Аналогичными свойствами и действием обладают стабилизаторы последнего поколения на основе акриловых полимеров, которые прекрасно комбинируются с цементом, известью и золами и способны повышать модуль упругости почвосмеси до 180 МПа. Применение таких веществ в дорожном строительстве позволяет значительно уменьшить затраты и ускорить создание новых трасс с высокой пропускной способностью.
Техническое предложение и проект
Наша компания имеет большой опыт в разработке проектов на укрепление грунтов дороги методом струйной цементации. В случае необходимости помогаем проходить экспертизу разработанного проекта. Для каждой задачи наша компания выбирает оптимальную технологию. В зависимости от задачи и количества исходных данных выполнение расчетов и подготовка коммерческого и технического предложения осуществляется от 1 до 5 дней.
Цена на укрепление грунтов дорги
Цена на укрепление грунтов дороги зависит от проекта и расхода цемента, заложенного в этот проект. Наша компания поможет вам в оптимизации проекта и сокращении стоимости.
Мы готовы выполнить расчеты, разработать проект и выполнить работы по проекту укрепления грунтов дороги методом струйной цементации. Обращайтесь!
Смотрите также другие наши статьи: