Справочная энциклопедия дорожника (том I) Строительство и реконструкция автомобильных дорог. Под ред. Васильева А.П

Подождите немного. Документ загружается.

пригодны к применению не во всех слоях земляного полотна или требуют специальных мер для предохранения

их от увлажнения. Поэтому особенно строго следует выполнять изложенные выше требования к расположению

грунтов в слоях насыпи [4, 46, 78, 83]. При уширении насыпей из крупнообломочных грунтов необходимо

применять заполнитель из глинистых грунтов, причем верхнюю часть толщиной не менее рабочего слоя

рекомендуется возводить из обломков крупностью до 250 мм. Большего размера обломки используют для

возведения нижней части насыпей, но их размер не должен превышать 2/3 толщины уплотняемого слоя. В

крупнообломочных грунтах желательно, чтобы содержание глинистого заполнителя составляло около 30 % с

влажностью, равной оптимальному значению. При соблюдении этих требований предупреждаются просадки. В

крупнообломочных грунтах либо отходах промышленности влажность раздробленной мелкозернистой их части

должна соответствовать тугопластичной консистенции (коэффициент консистенции должен составлять около

0,3 %).

Крупнообломочные грунты с пределом прочности на сжатие не менее 0,5 МПа уплотняют в два этапа: на

первом этапе применяют кулачковые катки массой свыше 25 т, а на втором - катки вибрационные массой не

менее 10-12 т с количеством проходов по одному следу 10-12.

Из-за ограниченной возможности отвода земель под грунтовые карьеры в некоторых случаях для уширения

земляного полотна могут быть использованы различные отходы промышленности и прежде всего

металлургические шлаки и золошлаковые отходы тепловых электростанций. Их применение требует особого

внимания к однородности состава, технологии производства работ, уплотнению и контролю качества [78].

Уширение насыпей на величину, меньшую ширины необходимой для прохода землеройной или

уплотняющей машины, всегда связано со значительным осложнением производства работ. В этом случае

качественного земляного полотна уширения не удается достигнуть, поэтому полосу уширения увеличивают по

сравнению с проектной для возможности нормальной работы землеройной техники. После окончания работ

грунт можно срезать и использовать на соседних участках, если это оправдывается экономически.

Если высота насыпи менее 2 м, для повышения сцепления грунтов досыпаемого земляного полотна с

существующим ограничиваются, как и при косогорах крутизной от 1:10 до 1:5, лишь разрыхлением грунта на

откосах или нарезкой на них борозд глубиной 0,2-0,25 м. При более высоких насыпях и при косогорах

крутизной до 1:3 на откосах нарезают уступы высотой до 0,5 м, придавая им уклон 50 ‰. При насыпях из

песчаных грунтов уступам придают уклон в сторону оси дороги.

При глинистых грунтах уступы нарезают с уклоном, обращенным к полевой части дороги. Вначале

нарезают нижний уступ, затем расположенный выше, рыхлый грунт перемещают на готовый нижний уступ,

распределяя его равномерным слоем и завершая уплотнение до отсыпки следующего слоя.

Земляное полотно уширяют только по окончании послойной засыпки водоотводных устройств с

равномерным уплотнением до коэффициента уплотнения К

> 1, фиксируемого актом на скрытые работы. Если

высота насыпи менее 2 м, предварительно бульдозером с навесным рыхлителем разрыхляют грунт на откосах

до глубины 0,2-0,25 м. Поскольку на старых дорогах заложение откосов обычно составляет 1:1,5, грунт,

подвозимый скреперами, землевозными тележками или автомобилями-самосвалами, разгружают у подошвы

откосов и разравнивают бульдозером, придавая слоям поперечный уклон в полевую сторону не менее 50 ‰

(при связных грунтах) и 20-30 ‰ (при песчаных грунтах). Для уширения насыпей следует принимать грунты,

имеющие коэффициент фильтрации больший, чем грунт земляного полотна.

При симметричном уширении насыпей высотой до 2 м и одновременном уполаживании их откосов до 1:3-

1:4 ширина досыпаемой полки-полосы бывает не менее 3 м, что позволяет разравнивать грунт бульдозером и

уплотнять челночным движением. Толщину уплотняемого слоя принимают из расчета, чтобы достигаемая

относительная плотность грунта была не менее плотности грунта реконструируемой насыпи и не ниже К

= 1.

При уширении насыпей с засыпкой боковых канав должна быть достигнута степень уплотнения грунта не

меньшая, чем у существующего земляного полотна. Нужно стремиться к достижению коэффициента

уплотнения грунта досыпаемой насыпи К

= 1,03-1,05. Только при этом условии предупреждается образование

просадок в местах уширения насыпей или засыпки водоотводных устройств. Чем выше степень плотности

грунтов, тем более однородно земляное полотно. С повышением плотности грунтов снижается коэффициент

вариации. Затраты же энергии на уплотнение, связанные с повышением коэффициента К

до указанного выше

значения, увеличиваются в 1,6-1,8 раза, что в денежном выражении менее 10 % стоимости уширяемого

полотна. Дополнительные расходы, вызванные повышением степени уплотнения, окупаются снижением

стоимости содержания автомобильных дорог в первые же 2 года и максимум 3 года.

Одной из важнейших технологических операций является уплотнение грунтов на уступах. При уширении

высоких насыпей грунты рекомендуется уплотнять самоходными виброударными грунтоуплотняющими

машинами с выносным рабочим органом [3, 43, 78]. При отсутствии вибромолота грунт уширяемой части

насыпи уплотняют сменным оборудованием, предназначенным для уплотнения грунтов в стесненных условиях.

Толщина слоя, уплотняемого гидропневмоударными рабочими органами, достигает 0,7-0,8 м при частоте

ударов 80-110 в минуту и относительном коэффициенте уплотнения грунта в зависимости от его свойств и

естественной влажности К

= 1. Преимущество навесного оборудования заключается еще и в том, что им можно

уплотнять различные по свойствам грунты, в том числе и крупнообломочные.

При отсутствии навесного оборудования уплотнение ведут челночным движением катка. По соображениям

техники безопасности гусеницы трактора или колеса тягача не должны проходить ближе 0,7 м от края

уплотняемого слоя.

Если при выполнении работ по уширению не удается реализовать изложенные выше положения по подбору

грунта, технологии, конструктивным решениям и т.д., может иметь место снижение надежности конструкции в

части ее устойчивости и прочности. В этих условиях целесообразно использовать дополнительные

мероприятия, в частности уположение откосов, устройство дренажа, устройство прослоек из геосинтетических

материалов. Эти решения необходимо применять и при выполнении работ по уширению в сложных условиях

(уширение насыпей на слабых основаниях, в стесненных условиях с устройством откосов повышенной

крутизны и т.д.).

Для повышения прочности и устойчивости присыпной части насыпи при уширении целесообразно

использовать прослойки из геосинтетических материалов. Возможность применения геосинтетических

материалов при уширении насыпей определяется их свойствами и соответствием задачам, возникающим при

выполнении этих работ.

Решения с применением геосинтетики при уширении земляного полотна наиболее эффективны в сложных

условиях производства работ на слабых основаниях (болота, переувлажненные минеральные грунты), в

стесненных условиях, когда традиционные решения не приносят требуемого эффекта с точки зрения прочности

конструкции (рис. 12.9).

Рис. 12.9. Конструктивные решения по уширению земляного полотна с применением геосинтетических

материалов (ГМ):

а, б - соответственно уширение насыпи на слабом основании и в стесненных условиях; ∆В - величина

уширения земляного полотна; ∆В

п.ч.

- величина уширения проезжей части; b

- ширина обочины

существующей дороги; b

- ширина проектируемой обочины; 1, 2 - существующая насыпь и дорожная

одежда; 3 - уширение дорожной одежды; 4 - уширение насыпи; 5 - положение откоса существующей

насыпи; 6 - уступ; 7 - прослойки ГМ; 8 - полуобойма; 9 - слабое основание

Устройство прослоек из геосинтетических материалов выполняют по подготовленному (выровненному и

уплотненному) грунтовому основанию. Рулоны геосинтетических материалов и анкеры (скобы) для их

крепления к грунту транспортируют к месту производства работ и равномерно разгружают вдоль насыпи по

длине захватки. Количество рулонов определяется суммарной длиной полотен прослойки с учетом взаимного

перекрытия их краевых участков.

При уширении насыпи на слабом основании целесообразно использовать прослойки из нетканых

геосинтетических материалов в качестве комплексных мероприятий (защитно-армирующих, дренирующих,

технологических), влияющих прямо (повышение устойчивости за счет армирования основания уширения) и

косвенно (улучшение условий отсыпки грунта уширения) на прочность уширения земляного полотна. В этом

случае укладывают несколько прослоек по высоте уширения, заводя их на устраиваемый уступ, ширина полки

которого не должна быть меньше, как правило, 1,0 м, чем обеспечивается надлежащая заделка

геосинтетического материала. Пересекая предполагаемую поверхность скольжения, прослойки воспринимают

часть сдвигающих усилий.

Расположение прослоек по высоте уширения назначают с учетом следующих положений:

в нижней части уширения, наиболее нагруженной и непосредственно контактирующей со слабым

основанием, целесообразно размещать не менее двух прослоек: на песчаном, выравнивающем слабое основание

слое толщиной 0,2-0,3 м и на высоте 0,8-1,0 м от него;

в верхней части рабочего слоя, где предъявляются повышенные требования к уплотнению грунтов,

целесообразно размещать хотя бы одну прослойку непосредственно по подошве верхнего из уплотняемых

грунтовых слоев уширения.

Остальные прослойки распределяют равномерно по высоте насыпи уширения. Для обеспечения

равнопрочности конструкции полотна геосинтетические материалы укладывают только путем раскатки

рулонов в направлении, поперечном оси насыпи.

При устройстве уширения в стесненных условиях с откосами крутизной, превышающей наибольшую

допустимую по нормам, может быть применено решение (рис. 12.9, б), когда грунт уширения заключают в

обоймы из геосинтетического материала. Здесь предпочтительно применение более жестких материалов. При

большой крутизне откосов обеспечение местной устойчивости возможно с помощью защитной прослойки из

геосинтетических материалов. Наилучшим вариантом решения с точки зрения применяемых материалов

является применение жестких армирующих сеток для создания обойм и нетканых иглопробивных материалов

на поверхности откоса в качестве защитных прослоек.

Создание конструкций «грунт в обойме» приводит к повышению общей устойчивости откоса уширения за

счет пересечения предполагаемой поверхности скольжения работающими на растяжение прослойками и

восприятия ими бокового давления грунта, а также обеспечивает и местную устойчивость. На этой основе

создается возможность увеличения заложения откосов до 1:0,75 и уменьшения полосы отвода при обеспечении

прочности конструкции.

Уширение выемок. Уширение выемок на практике производится значительно реже, чем насыпей, и по

несколько иной технологии. Уширение выемок может потребоваться при повышении категории существующей

дороги для доведения ее параметров до нормативов новой категории дороги. Кроме того, уширение выемки

может потребоваться по условиям обеспечения снегозаносимости. Эта задача может быть решена путем

уположения откосов выемки.

Крутизну откоса выемки по условиям снегозаносимости определяют исходя из объема снега, который

должен быть размещен на откосе. Если снегоемкость откоса выемки больше, чем объем приносимого и

выпадающего снега, выемка незаносима. В противном случае выемка будет заноситься снегом. В этом случае

для размещения снега можно устроить аккумуляционные полки, которые представляют собой уширение

выемки по дну с соответствующим перемещением откосов на всю высоту выемки. Величина уширения

рассчитывается исходя из объема снегоприноса, но должна быть не менее 4 м. Аккумуляционные полки могут

быть односторонними и двухсторонними в зависимости от объема снегоприноса с каждой стороны [4].

Выемки глубиной до 2 м уширяют, как правило, бульдозером. После снятия растительного слоя, также как и

при уширении насыпи, выполняют работы по засыпке боковых кюветов с послойным уплотнением грунта.

Затем разрабатывают откосы выемки на заданную ширину с перемещением грунта в насыпь или в отвал или с

погрузкой его в самосвалы и транспортировкой на место отсыпки. После этого бульдозером или

планировщиком выполняют планировку откосов, нарезают водоотводные лотки автогрейдером или

канавокопателем, а затем при необходимости укрепляют откосы.

В выемках глубже 6 м после предварительной засыпки и уплотнения грунта в боковых канавах экскаваторы

с обратной лопатой располагают у верхней их бровки. Вначале грунт снимают с верхней части откосов и грузят

в автомобили-самосвалы. Затем разрабатывают откосы в нижней части, устанавливая экскаваторы на обочинах

уширяемого земляного полотна.

В последнее время вместо боковых канав в выемках глубиной свыше 1-2 м рекомендуется устраивать

укрепленные лотки треугольного или округлого сечения, предназначенные только для отвода поверхностной

воды (рис. 12.10).

Рис. 12.10. Возможные схемы симметричного уширения выемок с отводом поверхностной воды:

а - кюветом трапецеидального сечения; б - лотком треугольного сечения; 1 - тщательно уплотненный

насыпной грунт; 2 - срезанный грунт

Преимущества лотков по сравнению с глубокими кюветами или водоотводными канавами в выемках

заключаются прежде всего в повышении безопасности движения. Менее размываются их откосы. В них

практически не застаивается поверхностная вода, и потому они не зарастают болотной растительностью, но

зарастают травой и их не нужно укреплять. Их легче прочищать механизированным способом.

Существующее мнение, что глубокие кюветы и водоотводные канавы способствуют осушению земляного

полотна, не вполне обоснованно. При глубоких кюветах, заполненных снегом, скорость оттаивания грунта на

обочинах обычно в 5-6 раз меньше, чем под дорожной одеждой [78]. Значит, глубокие кюветы и водоотводные

канавы не в состоянии осушить в период оттаивания земляное полотно. В районах же с равнинным характером

местности чаще всего глубокие кюветы и водоотводные канавы на десятках километров заполнены водой.

Практика показала, что в канавах, особенно глубоких и тем более заросших влаголюбивым кустарником,

круглый год стоит поверхностная вода. Таким образом, вместо пользы глубокие кюветы и водоотводные

канавы ухудшают водно-тепловой режим земляного полотна во время его оттаивания.

Перестраивая земляное полотно, особое внимание следует уделять системе водоотвода: восстановлению или

устройству новых боковых канав, в том числе и отводящих воду в сторону от полотна, в пониженные места или

к водопропускным сооружениям, дренажей для перехвата, сбора, отвода и понижения уровня грунтовых вод,

водоотводных лотков и водобойных колодцев и т.д.

12.4. Исправление продольного профиля. Увеличение высоты насыпей и глубины выемок

Исправление продольного профиля при реконструкции дорог осуществляется путем увеличения высоты

насыпей и глубины выемок существующей дороги. Необходимость исправления продольного профиля дорог

при реконструкции может требоваться в нескольких случаях: на заниженных участках, с которых не обеспечен

отвод воды и на которых наблюдаются пучины; на участках обертывающего профиля с необеспеченной

видимостью в пересеченной местности; для смягчения крутых подъемов и спусков или улучшения условий

движения на таких участках; для обеспечения плавности дороги в продольном профиле при неудобных для

современного автомобильного движения с высокими скоростями частых пилообразных переломах продольного

профиля, вызванных малым шагом проектирования, даже в случаях обеспеченной видимости и допустимых

продольных уклонов; для обеспечения снегонезаносимости дороги.

Первые два случая часто наблюдаются на дорогах, построенных в середине прошлого века. Объясняется это

действовавшими в то время правилами проектирования дорог по обертывающей проектной линии, а иногда и

несоблюдением их строительными организациями при выполнении земляных работ отрядами бульдозеров или

скреперов по постоянной технологической схеме. Обычно последнее приводит к занижению высоты насыпей и

использованию слишком малых, не соответствующих категории дороги радиусов вертикальных кривых.

Видимость дороги в продольном профиле оказывается ниже нормативной или соответствует минимальным

значениям, допускаемым техническими условиями.

Каждый участок потери видимости в понижении за переломом продольного профиля является местом

потенциальной опасности для движения. Основной причиной происшествий являются обгоны автомобилей в

верхней части подъемов в условиях недостаточной видимости, приводящие к столкновению со встречными

автомобилями.

При небольших продольных уклонах местности оптимальный способ исправления продольного профиля

заключается в изменении радиусов вертикальных кривых со срезкой выпуклых кривых и подъемкой вогнутых

или общее выравнивание продольного профиля с устройством постоянного уклона однородной величины.

Однако такое решение может быть реализовано на значительном протяжении дороги только при

заниженном земляном полотне и тонкослойных изношенных дорожных одеждах, ценность которых как

конструкции, воспринимающей нагрузку, весьма невелика. При выравнивании пилообразного продольного

профиля с относительно малыми колебаниями отметок покрытий от осредняющей прямой или кривой более

целесообразным решением представляется подсыпка пониженных участков, чем разборка возвышений (рис.

12.11).

Рис. 12.11. Схема выравнивания покрытия на вертикальной кривой:

1 - основание; 2 - покрытие; 3 - выравнивание и уплотнение покрытия; 4 - продольный профиль

поверхности покрытия

Минимальным обязательным объемом работ по исправлению продольного профиля считается только срезка

его выпуклых переломов с обеспечением видимости встречного автомобиля исходя из средней скорости

транспортного потока, то есть допуская некоторое снижение видимости по сравнению с требованиями при

проектировании новых дорог. Для дорог II категории это вынужденное ухудшение технических параметров

дороги не будет препятствовать впоследствии коренному улучшению дороги путем ее перевода в категорию

автомобильных магистралей с устройством разделительной полосы и самостоятельных проезжих частей для

встречных потоков движения. Как известно, в таких случаях расчет ведут на видимость проезжей части, в 2

раза меньшую, чем видимость встречного автомобиля.

При невозможности полного закрытия дороги с устройством объезда работы по срезке выпуклых кривых,

ограничивающих видимость дороги, ведут по половинам ширины дороги, переводя движение в одну сторону на

обрез. В случаях невозможности этого вводят регулируемое поочередное движение в одну сторону или даже

строят новую дорогу. Возможность исправления продольного профиля описанным способом ограничивается

величиной срезки 0,6-0,8 м. При понижении проезжей части более чем на 1 м уже не обеспечивается

безопасность движения по половине проезжей части.

Возможность увеличения радиусов вогнутых кривых обычно бывает ограничена из-за сложности подъемки

мостов, расположенных на пониженных участках продольного профиля. На старых дорогах через малые

периодически действующие водотоки в большинстве случаев строились мосты. Повышение мостов крайне

затруднительно из-за сложности выполнения работ, связанных с подъемкой пролетных строений и

наращиванием опор. При достаточно широких мостах капитальных типов увеличение радиусов вогнутых

вертикальных кривых приходится откладывать на длительное время до перестройки мостов. При узких мостах,

малых радиусах вертикальных кривых и при малых расходах водотока легче бывает заменить мост на

многоочковую трубу из сборных звеньев.

На пересечениях относительно узких долин с крутыми склонами наиболее радикальный способ исправления

опасных и неудобных спусков в долину - постройка виадука на высоких опорах, пересекающего долину в

одном уровне с ее краями. Технико-экономический анализ показывает, что сокращение пути пробега,

увеличение скорости автомобилей и снижение числа происшествий по сравнению с существующей дорогой

окупает постройку виадука в очень короткие сроки.

Короткие участки крутых подъемов, на которых возникают заторы движения из-за невозможности для

тяжелых грузовых автомобилей и автопоездов преодолевать их с высокой скоростью, желательно

перестраивать, уменьшая величину уклона до 30, максимум 40 ‰.

Длинные затяжные подъемы и спуски на перпендикулярных пересечениях широких долин, которые на

некоторых магистральных дорогах юга России, построенных в начале 50-х гг. прошлого века, имеют

протяжение до нескольких километров, не поддаются столь легкому исправлению. Условия движения по ним

можно было бы улучшить только путем постройки нового участка дороги с развитием ее трассы по склонам

долины, что потребовало бы не только отказа от большого участка дороги, но и строительства нового моста,

длина которого на таких переходах обычно достигает нескольких десятков метров.

Наиболее доступный и оправдавший себя способ улучшения условий движения на затяжных подъемах -

уширение проезжей части с устройством дополнительной полосы для движения тяжелых грузовых

автомобилей и автопоездов в сторону подъема.

Планировочные решения дополнительных полос должны предусматривать обязательное включение

переходно-скоростных участков, на которых происходил бы выход грузовых автомобилей из смешанного

потока и их последующее включение в него после преодоления подъема. Для этого дополнительные полосы

должны начинаться не менее чем за 50-100 м до начала подъема.

Длину дополнительной полосы за подъемом для удобного и безопасного слияния потоков автомобилей,

едущих по дополнительной и основной полосе, принимают в зависимости от интенсивности движения в часы

пик:

Интенсивность движения на подъем, авт./ч До 200 300 400 500 и более

Протяжение полосы за подъемом, м 100 150 200 350

Дополнительная полоса работает эффективно лишь при наличии на проезжей части разметки, отделяющей

сплошной линией полосу встречного движения под уклон и пунктиром полосу для движения более быстрых

автомобилей (рис. 12.12). Необходимо устанавливать дополнительные знаки, указывающие назначение каждой

из полос, например: «Левый ряд для обгона».

Рис. 12.12. Дополнительные полосы на подъемах:

а - схематический продольный профиль; б - план дороги со схемой разметки проезжей части; 1 - знак

«левый ряд для обгона»; 2 - указатель изменения числа рядов; 3 - знак «Остановка запрещена»; 4 -

вершина подъема

Наиболее целесообразным расположением дополнительной полосы является устройство ее на уширяемом

земляном полотне параллельно основной проезжей части. В отдельных случаях, когда земляное полотно трудно

уширить, может быть рассмотрен вариант самостоятельного трассирования дополнительной полосы для

медленных автомобилей как дороги для одностороннего движения. В исключительно стесненных условиях

возможно устройство дополнительной полосы за счет обочины с оборудованием в отдельных местах, где это

позволяет рельеф, остановочных площадок для неисправных автомобилей. В принципе возможно получить

место для устройства дополнительной полосы в выемках путем перехода на отвод воды при помощи подземных

водостоков с засыпкой боковой канавы и установки у кромки уширенной проезжей части бортового камня с

водоприемниками.

Рассматривая способы улучшения дорог на затяжных подъемах, необходимо предусматривать устройство

предложенных проф. А.П. Васильевым «аварийных съездов» для постепенной остановки автомобилей, у

которых испортились тормоза (рис. 12.13).

Аварийные съезды представляют собой тупик, продолжающий направление повернувшей дороги или

примыкающий к дороге под острым углом и идущий на подъем с уклоном до 100 ‰ и более. Планировка их

зависит от рельефа местности. Водитель автомобиля, у которого испорчены тормоза, но исправно рулевое

управление, направляет автомобиль в тупик, при движении по которому постепенно гасится кинетическая

энергия скатывающегося под уклон автомобиля. В конце тупика должен быть устроен участок повышенного

сопротивления качению из вспаханного грунта, песчаной или гравийной засыпки. Зимой в снежных районах

торможение осуществляется снеговым покровом.

Построенные ранее аварийные съезды имеют твердую поверхность (f

ср

= 0,03). Поэтому остановка

автомобилей обеспечивается в основном за счет влияния продольного уклона. В Англии пошли по другому

пути. Аварийные съезды устраивают в виде расположенных около дороги площадок, засыпанных слоем

естественного окатанного гравия или шарообразного искусственного каменного материала типа керамзита

толщиной 30-45 см (f

ср

= 0,45). Это позволяет существенно уменьшить длину тормозного пути.

Увеличение высоты насыпей. Отметки земляного полотна на многих участках реконструируемых дорог

не удовлетворяют современным требованиям к возвышению бровки земляного полотна, на пучинистых

участках и участках с высоким уровнем грунтовых или стоячих поверхностных вод до отметки, превышающей

капиллярное поднятие воды. Однако формальное удовлетворение этих требований при разработке проектов

реконструкции может привести к необходимости полной перестройки многих дорог на значительном

протяжении. Правильное решение необходимо искать в общем улучшении отвода воды от дороги.

Рис. 12.13. Типы аварийных съездов:

а, б - примеры решений в плане; в - продольный профиль съезда; 1 - тормозной путь; 2 - основная дорога

Необходимое возвышение низа дорожной одежды над уровнем длительного стояния источников

увлажнения (грунтовые или поверхностные воды) может быть найдено путем расчета по теоретическим

формулам накопления влаги в земляном полотне. Этот вопрос в течение последних десятилетий был

существенно продвинут трудами профессоров И.А. Золотаря, В.М. Сиденко и ряда других ученых [37]. Многие

из предложенных ими формул преследуют цель точного учета особенностей протекания процесса

тепловлагообмена в грунте земляного полотна. Однако стремление к точности и полноте отражения в

математических зависимостях физических процессов, происходящих в грунте, всегда неизбежно сочетается с

осложнением получаемых закономерностей и введением дополнительных параметров, характеризующих

теплотехнические свойства грунтов и материалов конструктивных слоев дорожных одежд, методика

определения расчетных значений которых еще не установлена. Учитывая также, что свойства грунта и условия

увлажнения существенно меняются по протяжению дороги и что погодно-климатические факторы

неодинаковы в разные годы, можно считать достаточно оправданным использование для расчета возвышения

земляного полотна при реконструкции дорог более простых, приближенных зависимостей, к числу которых

принадлежат формулы проф. Н.А. Пузакова.

Теоретические расчеты могут в некоторых случаях указывать на необходимость сравнительно небольшого

поднятия бровки земляного полотна на 20-30 см. Хорошую дорожную одежду, на которой в процессе

предшествующей эксплуатации дороги не наблюдалось образования пучин, нет необходимости разрушать для

выполнения небольшой подсыпки. Можно ограничиться усилением дорожной одежды. В этом случае ее

толщину рассчитывают исходя из значений модуля упругости конструктивных слоев, учитывающих старение

материалов в процессе эксплуатации. Одновременно должны быть тщательно обеспечены поверхностный отвод

воды от дороги и планировка придорожной полосы, полностью исключающие возможность застоев около

земляного полотна поверхностной воды [46].

Участки, на которых наблюдаются систематическое интенсивное зимнее вспучивание и весенние

деформации дорожных одежд, нуждаются в капитальной перестройке с устранением причин

пучинообразования (см. раздел 12.5).

Во многих случаях увеличение высоты насыпей может оказаться необходимым в целях предотвращения

заносимости дороги снегом. Такая необходимость чаще всего возникает при реконструкции дорог с переводом

ее в более высокую категорию в связи с тем, что в соответствии с нормами проектирования возвышение бровки

насыпи земляного полотна над уровнем снегового покрова зависит от категории дороги и составляет:

Категория дороги I II III IV V

Возвышение бровки насыпи, м 1,2 0,7 0,6 0,5 0,4

Это означает, что при переводе дороги II категории в дорогу I категории высота всех насыпей над

расчетным уровнем снегового покрова должна быть увеличена на 0,5 м на всех участках, где это требование не

выполняется.

Технико-экономический анализ показывает, что в ряде случаев в снегозаносимых районах может оказаться

эффективным увеличение высоты земляного полотна до требуемой величины и перестройка его в насыпь,

имеющую пологие, обтекаемые снеговетровым потоком откосы. Однако при прочной дорожной одежде и

благоприятных грунтовых и гидрогеологических условиях целесообразно рассмотреть вариант усиления

снегозащиты путем устройства дополнительных снегозащитных сооружений и лесных насаждений,

совершенствования формы земляного полотна и др. Основой для разработки намеченных мероприятий должны

являться данные отчетов дорожно-эксплуатационных организаций о заносимости отдельных участков и

объемах работ по снегоочистке. В любом случае существующие насыпи высотой более 3 м повышают только в

исключительных случаях. При повышении высоты насыпи неизбежно происходит ее уширение по подошве и

по всей высоте по сравнению с существующей дорогой за счет изменения заложения откосов (рис. 12.14).

Рис. 12.14. Схема определения геометрических параметров земляного полотна при увеличении высоты

насыпи

Как правило, у старых дорог заложение откосов насыпей небольшой высоты составляет 1:1 или 1:1,5. В то

же время по современным нормам крутизну откосов насыпей высотой до 3 м на дорогах I-III категорий следует

назначать с учетом обеспечения безопасного съезда транспортных средств в аварийных ситуациях, как правило,

не круче 1:4, а для дорог других категорий при высоте насыпи до 2 м - не круче 1:3. Такие откосы достаточно

укрепить травосеянием или одерновкой. На ценных землях допускается увеличение крутизны откосов до

предельных значений от 1:1 до 1:1,75 в зависимости от типа грунта насыпи с разработкой дополнительных

мероприятий по обеспечению безопасности движения и укреплению откосов. Аналогичные решения могут

быть приняты и для других условий при технико-экономическом обосновании.

Величина уширения на уровне отметки бровки земляного полотна существующей дороги может быть

определена по формуле:

a = m

∆h, м, где (12.1)

- заложение откоса насыпи после ее повышения;

∆h - увеличение высоты насыпи, м.

Величина уширения по подошве насыпи составит

b = m

h

- m

h

, м, где (12.2)

- высота насыпи до реконструкции, м;

- общая высота насыпи после реконструкции, м;

- заложение откоса насыпи до реконструкции.

Реконструкция насыпей, особенно высоких, с поднятием их бровок является технически трудной задачей. С

увеличением высоты насыпи повышается и степень вероятности ее осадки и сползания вновь отсыпанного

грунта по откосу.

Увеличение высоты насыпи может быть без изменения положения оси дороги и с изменением (смещением)

оси дороги в плане.

Выбор порядка и технологии производства работ при повышении высоты насыпей зависит от большого

количества факторов: высоты старой насыпи и крутизны ее откосов, величины повышения насыпи и крутизны

новых откосов, положения оси дороги до и после повышения насыпи, типа и состояния дорожной одежды,

грунтов и системы водоотвода и т.д.

При увеличении высоты насыпи старую дорожную одежду, как правило, разбирают, перерабатывают и

обогащают новым материалом, а затем обогащенный материал используют при строительстве новой дорожной

одежды или на других дорожных работах. Однако могут быть и другие варианты использования старой

дорожной одежды. При повышении насыпи на 0,25-0,30 м, а в некоторых случаях и до 0,5 м старую дорожную

одежду используют как основание, на котором устраивают новую дорожную одежду. Окончательное решение

принимают после технико-экономического сравнения вариантов, в которых учитывают затраты на снятие

старой одежды, переработку и обогащение получаемых материалов, повторную укладку этих материалов в

дорожную одежду и сравнивают эти затраты с расходами на строительство новой дорожной одежды.

Аналогичные расчеты производят при значительном увеличении высоты насыпи. Как правило, более

экономичным является вариант снятия старой дорожной одежды с дальнейшим использованием ее материалов

в дорожных конструкциях.

Согласно исследованиям В.И. Негодаева и Б.А. Козловского, гранулометрический состав изношенного

щебеночного основания большей частью удовлетворяет принципу минимума пустот. Поэтому получаемый в

результате вскирковки изношенной дорожной одежды материал, как правило, пригоден для дальнейшего

применения. При содержании в нем известняковых частиц свыше 25-30 % размером мельче 0,5 мм,

обладающих высокой пластичностью, к нему добавляют 20-25 % песка, желательно крупнозернистого, и после

перемешивания распределяют по всей ширине земляного полотна, уплотняя при оптимальной влажности. Но

если в изношенный щебеночный материал ввести местные малоактивные вяжущие (различные, золы, известь,

гранулированный шлак, цементную пыль, битуминозные пески естественного происхождения, отходы от

промывки цистерн и танкеров), его можно применять и для устройства подстилающего слоя дорожных одежд.

В некоторых случаях при разборке гравийных или щебеночных покрытий материалы оказываются

настолько измельченными, слабопрочными и загрязненными, что затраты на их переработку и обогащение

превышают стоимость строительства новой дорожной одежды. В этом случае дорожную одежду не разбирают,

а засыпают грунтом в земляном полотне.

При коэффициенте прочности дорожной одежды К

пр

< 0,6, особенно на пучинистых участках,

существующая дорожная одежда обычно сильно загрязнена и гранулометрический ее состав весьма

неоднороден. Такую изношенную дорожную одежду не следует оставлять в теле земляного полотна, засыпая

грунтом, чтобы не создавать условия для образования в теле земляного полотна верховодки.

Удалив дорожную одежду, грунт в корыте разрыхляют на глубину 10 см. Затем корыто заполняют таким же

грунтом, как в земляном полотне с послойным уплотнением. Толщину слоев принимают не более 0,6-0,7 от

рекомендуемой инструкцией по производству земляных работ для соответствующей уплотняющей машины.

Строго соблюдая оптимальную влажность, грунт уплотняют до коэффициента К

= 1,03-1,05. Подобная

чрезвычайно важная технологическая операция должна строго соблюдаться, пока не будет отсыпано корыто,

образовавшееся после удаления ранее существовавшей дорожной одежды.

Образование верховодки в теле земляного полотна может быть предотвращено только при чрезвычайно

тщательном производстве земляных работ по заделке корыта. Если применяемый грунт неоднороден по своим

свойствам, после его распределения каждый слой необходимо перемешать автогрейдером до получения

однородного состава и лишь после этого уплотнять.

После заделки корыта необходимо земляное полотно спрофилировать, придав его поверхности двускатный

поперечный профиль с уклоном не менее 40 ‰, а затем послойно его досыпать до проектной отметки. Чтобы

достигнуть высокой степени уплотнения, соответствующей грунту длительное время эксплуатировавшегося

земляного полотна, толщину отсыпаемых слоев нужно принимать на 20-25 % меньшей по сравнению с обычно

рекомендуемой.

При небольшом повышении насыпи (до 40-50 см) работы производят путем отсыпки требуемого объема

грунта на обочины после снятия с них и верхней части откосов земляного полотна растительного слоя.

Работы выполняют в такой последовательности:

снятие растительного слоя с обочин и верхней части откосов на высоту 0,5-0,6 м;

послойная разборка и удаление материалов слоя старой дорожной одежды;

послойная засыпка корыта грунтом и его уплотнение;

отсыпка песчаного слоя, устройство новой дорожной одежды;

досыпка обочин и их укрепление.

Если старая дорожная одежда остается как основание новой, поднятие земляного полотна, по существу,

сводится к досыпке грунта на обочины и к его уплотнению.

При необходимости увеличить высоту насыпи более чем на 0,5 м работы ведутся снизу вверх от подошвы

насыпи так же, как и при уширении земляного полотна. После снятия растительного слоя с откосов насыпи,

кюветов и поверхности прилегающей полосы, где будет размещена подошва новой насыпи, засыпают кюветы

или боковые канавы с послойным уплотнением грунта. Затем так же, как и при уширении, послойно отсыпают

новые откосные части насыпи с рыхлением старого откоса или нарезкой уступов (см. рис. 12.11, а, б).

Если ширина слоя отсыпаемого откоса достаточна для работы бульдозера, автогрейдера и катков, каждый

уступ нарезают шириной 0,3-0,5 м и высотой, равной толщине отсыпаемого слоя (0,25-0,35 м). Затем отсыпают

первый слой грунта по подошве новой насыпи и тщательно уплотняют его. После этого нарезают второй снизу

уступ и так отсыпают откосную часть до бровки старой насыпи.

Если ширина отсыпаемого откоса меньше 1,5-2,0 м, может быть принят один из двух вариантов: а)

увеличивают ширину уступа так, чтобы обеспечить возможность работы дорожных машин при послойной

отсыпке откосной части земляного полотна; б) увеличивают ширину вновь отсыпаемых слоев, которые после

возведения насыпи срезают, а грунт перемещают на другие участки работы. Таким образом отсыпается новая

откосная часть насыпи до уровня бровки земляного полотна существующей дороги. Дальнейшее повышение

насыпи выполняется по обычной технологии возведения земляного полотна.

Следует отметить, что при увеличении высоты насыпей необходимо соблюдать те же требования к грунтам,

их взаиморасположению и степени уплотнения, что и при уширении земляного полотна.

Увеличение глубины выемок. Увеличение глубины существующих выемок производится значительно

реже, чем увеличение высоты насыпей, что объясняется более сложными условиями осуществления таких

работ, поскольку изменение проектной линии в выемке влечет за собой изменение проектной линии и на

подходах к ней (рис. 12.15)

Рис. 12.15. Схема расположения смежных участков изменения глубины выемки и высоты насыпи при

смягчении продольного уклона:

1 - линия поверхности земли; 2 - положение красной линии до реконструкции; 3 - то же, после

реконструкции; i

, i

- максимальный продольный уклон до и после реконструкции

При этом можно выделить ряд характерных участков изменения продольного профиля: участок увеличения

глубины выемки I; участок уменьшения глубины выемки II; участок, где выемка заменяется насыпью, III;

участок увеличения высоты насыпи на подходе к выемке IV.

В реальных условиях некоторые из названных участков могут отсутствовать, но все равно организация

работ по реконструкции выемок остается сложной.

При увеличении глубины выемок неизбежны увеличение ее ширины по верху, снятие существующей

дорожной одежды, перестройка системы водоотвода и дренажа (рис. 12.16).

В ряде случаев одновременно с углублением выемки для повышения устойчивости откоса или обеспечения

снегонезаносимости увеличивают заложение откосов, то есть уполаживают их. Увеличение ширины выемки по

верху с одной стороны в этом случае составит

b = m

h

- m

h

, м, где (12.3)

и m

- заложение откоса насыпи до и после реконструкции;

и h

- глубина выемки до и после реконструкции, м.

Если крутизна откоса после реконструкции остается такой же, как и до реконструкции, увеличение ширины

по верху одной стороны составит

b = m(h

- h

), м, где (12.4)

m - заложение откоса выемки.

Рис. 12.16. Схема определения геометрических размеров углубляемой выемки

Работы по углублению выемок начинаются, как правило, с устройства объезда, снятия растительного слоя с

откосов выемки и поверхности земли на полосе уширения. После этого производят уширение выемки по верху

до отметки бровки существующей дороги сначала с одной, а затем с другой стороны или с обеих сторон

одновременно. Движение автомобилей в этот период может осуществляться по обеим полосам проезжей части

без перерыва. После этого удаляют дорожную одежду и углубляют выемку, разрабатывая грунт с

перемещением под уклон бульдозерами или скреперами. Чаще же всего ее уширяют экскаваторами с

одновременной погрузкой грунта в автомобили-самосвалы. При величине уширения более 2 м разработку

откосов выемки можно выполнять бульдозером с продольным перемещением грунта. При меньшей величине

уширения разработку откосов выемки выполняют экскаватором с обратной лопатой, который устанавливается

наверху откоса и разрабатывает грунт с погрузкой в транспортные средства или в отвал. Экскаватор может

быть использован и для разработки откосов при большой величине уширения и большой глубине выемки. В