I.1. Назначение дренирующего слоя. Область применения
§ 1 . Дренирующим слоем называется конструктивный слой, укладываемый непосредственно на земляное полотно с цепью осушения дорожной одежды и грунта верхней части самого земляного полотна в течение установленного срока его службы.
§ 2 . Дренирующий слой, проектируемый в зависимости от природных условий местности, профиля земляного полотна и конструкции дорожной одежды, является объектом индивидуального проектирования.
§ 3 . Дренирующий слой устраивают во всех связных грунтах:
а) на мокрых участках независимо от климатической зоны;
б) во II – III климатических зонах, при насыпях ниже, чем требуется по СНиП, нулевых отметках или выемках, а также при насыпях, удовлетворяющих требованиям СНиП, но на основаниях, устроенных из крупнопористых материалов: щебня или гравия, особенно представленных известняковыми горными породами ( II – IV катег.);
в) во II – III климатических зонах в населенных местах при наличии полос зеленых насаждений и газонов;
г) во II – IV климатических зонах на участках с вогнутыми вертикальными кривыми и основаниях из крупнопористых материалов: щебня, гравия, металлургического кислого шлака и других отходов промышленности.
I.2. Расчетное значение удельного избытка свободной воды
§ 4 . В дренирующий слой в зависимости от природных условий местности в расчетный период года поступает свободная вода в количестве, указанном в табл. 1 .
Приток воды в дренирующий слой при усовершенствованных типах покрытий
Ровики таких дренажей устраивают экскаваторами-дреноукладчиками на гусеничном ходу, снабженными специальными приспособлениями для укладки гончарных и керамических труб в траншею с одновременным обертыванием их синтетической тканью. Экскаватор-дреноукладчик разрабатывает траншею глубиной до 4,5 и шириной до 0,6 м с укладкой труб диаметром до 200 м.
При круглогодичном производстве работ применяют экскаватор-дреноукладчик ЭТЦ-20, позволяющий укладывать различные трубчатые дрены даже при промерзшем грунте. Дреноукладчик разрабатывает траншею автоматически, выдерживая заданный уклон копирным устройством. Звенья труб, опускаемых на предварительно подготовленное основание — подушку, соединяют между собой перфорированными муфтами-вкладышами. Контейнер со звеньями и муфтами устанавливают у спускового лотка дреноукладчика. На нем имеется бухтодержатель, необходимый для укладки гофрированных труб. Дреноукладчик обслуживают два человека. Скорость укладки труб в однородные грунты при средней глубине траншеи не более 1,4 м составляет не менее 120 м/ч. Ширина траншей не превышает 0,4 м. Максимальный внутренний диаметр укладываемых труб 125 мм, среднее давление на грунт до 0,1 МПа. Дреноукладчик может работать и на участках с очень влажными грунтами.
За рубежом дреноукладчики оборудованы лазерной установкой и бухтодержателем полимерных гибких гофрированных труб диаметром 50 и реже 80 мм (рис. 10.23). Наличие лазерной установки гарантирует строгое соблюдение уклона дрен. Трубы эластичные, перфорированные, не требуют устройства фильтров. Труба автоматически укладывается в траншею, вырытую этим же дреноукладчиком.
Рис. 10.23. Экскаватор-дреноукладчик с лазерной антенной и бухтой эластичной гофрированной трубы
Дреноукладчики целесообразно использовать лишь при скорости потока не менее 0,7—0,9 км/смену. При меньшей скорости потока применяют технологию, основанную на использовании базового автогрейдера тяжелого типа:
1) роют ровик глубиной до 0,35 м за 3—4 прохода автогрейдера (рис. 10.24);
2) уплотняют грунт дна ровика задним колесом автогрейдера;
3) раскатывают по дну и наклонным стенкам ровика геотекстиль;
4) при помощи автогрейдера разматывают бухту с пластмассовой перфорированной трубой d=50 мм;
5) внахлестку обертывают геотекстиль вокруг трубы;
6) ровик засыпают песком, сдвигая его под углом 60—70 е к оси дороги отвалом автогрейдера.
Рис. 10.24. Технологическая последовательность рытья продольного ровика тяжелым автогрейдером
I — разбивка оси ровика; II, III, IV — соответственно первое, второе и третье зарезания; V — углубление ровика; 1 — направляющая веха; 2 — отвал автогрейдера; 3 — валик грунта из ровика; 4 — грунт из ровика, спланированный по ширине корыта; 5 – колесо автогрейдера, уплотняющего грунт в ровике
Затем устраивают дренирующий песчаный слой и уплотняют его пневмокатком при оптимальной влажности. (При такой влажности быстрее образуются микросводы и прекращается заиливание труб).
На автогрейдере монтируют не только бухтодержатель с желобом для автоматической укладки труб, но и барабан, на который наматывают геотекстиль требуемой ширины. При его движении ткань расстилается и на нее ложится труба. Звенья труб с жесткими стенками укладывают при помощи желоба, одним кондом прикрепленного к платформе прицепа с контейнерами труб. Другой конец опущен в предварительно вырытый ровик или траншею. Звенья труб вручную соединяют эластичными перфорированными муфтами-вкладышами либо обертывают тканью, ранее уложенной в ровик.
Если применяют асбестоцементные трубы, то нарезают пропилы, используя нарезчики швов цементобетонных покрытий (рис. 10.25). При этом требуются алмазные диски, чтобы ширина пропилов не превышала зазоров, указанных ранее (см. пп. 10.3 и 10.4).
Рис. 10.25. Нарезчик пропилов (водоприемных отверстий) в асбестоцементных трубах :
1 —подставка для труб; 2 — труба; 3— карборундовый или алмазный диск; 4 — шкив; 5 — ремень передачи; 6 — домкрат для подъема или опускания диска; 7 — бачок с бензином; 8 — шкив двигателя: 9 — бензиновый двигатель; 10 — корпус; 11 — колеса; 12 — ручка для его перемещения
При устройстве фильтровых обсыпок шаблон устанавливают над предварительно уложенной трубой. По лотку с автоприцепа в него ссыпают каменный материал. Потом к наружным стенкам шаблона подсыпают песок дренирующего слоя, и двое рабочих передвигают шаблон вперед (см. рис. 10.4).
Практика показала нецелесообразность строительства дренажей в дождливое время года.
В настоящем разделе рассматриваются дренажные сооружения, предназначенные в первую очередь для удаления из земляного полотна и дренирующего слоя дорожной одежды избыточной влаги, поступившей в них за счет таяния снега, зимней миграции из нижележащих грунтовых вод и особенно характерной для пучинистых участков.
Все мероприятия данного раздела направлены на обеспечение величины расчетной влажности грунтов, соответствующей значениям ВСН 46-83 (прил. 2, п. II).
Кроме снижения весеннего влагонакопления, в дренирующих слоях происходит и частичное снижение осенней влажности, что, безусловно, положительно сказывается на уменьшении пучинообразования. Однако в настоящих Рекомендациях данный вопрос не рассматривается, что ведет в запас прочности при расчете конструкции дорожной одежды.
Дренажные сооружения для снижения весеннего влагонакопления включают:
комбинированный прикромочный дренаж;
комбинированный плоскостной горизонтальный дренаж;
поперечные дренажи мелкого заложения.
Выбор предлагаемых мероприятий для конкретных условий ремонтируемых участков автомобильных дорог определяется следующими факторами:
степенью разрушения дорожной одежды на пучинистом участке;
наличием геотекстильных материалов (ГМ) и дренажных труб;
высотой насыпи, продольным уклоном автомобильной дороги;
составом парка дорожных машин для устройства дренажных прорезей;
наличием местных дренирующих материалов.
Общий анализ факторов, влияющих на выбор противопучинного мероприятия, позволяет рекомендовать:
комбинированный прикромочный дренаж для пучинистых участков, где существующую дорожную одежду можно использовать в качестве основания при ремонте автомобильной дороги;
комбинированный геотекстильный дренаж, как универсальное мероприятие для большинства участков при наличии продольного уклона автомобильной дороги;
поперечный дренаж мелкого заложения для участков с сильно разрушенной дорожной одеждой, на участках с переходным типом покрытия, на участках с продольными уклонами свыше 20 %о.
Выбор каждого конкретного мероприятия должен сопровождаться технико-экономическим обоснованием.
Комбинированный прикромочный дренаж
. Этот дренаж (рис. 5.1) состоит из прикромочного и плоскостного комбинированного дренажа, включающего фильтрующий ГМ и слабофильтрующий слой из местных дренирующих материалов.
Фильтрующий ГМ укладывают на спланированную с поперечным уклоном 10-30 %о поверхность дорожной одежды пучинистого участка. Для обеспечения ровности укладки ГМ на существующую дорожную одежду можно устраивать песчаный или песчано-гравийный выравнивающий слой минимальной толщины, обеспечивающей технологичность производства работ. Фильтрующий слой из ГМ перекрывают местным дренирующим материалом (песчано-гравийной смесью, отходами камнедробления и т.п.). Укладка асфальтобетона непосредственно на ГМ недопустима. Толщину слабофильтрующего слоя из местных дренирующих материалов определяют расчетом. Прикромочный дренаж устраивают на глубину, превышающую толщину существующей дорожной одежды, на толщину дренажной трубы, песчаной подсыпки под нее и запаса, равного 0,1 м. Дренажные трубы укладывают с продольным уклоном 5 – 10 %о, который обеспечивается постепенным изменением глубины дренажной прорези. Расстояние между поперечными сбросами из дренажных труб определяют разностью минимального и максимального заглубления дренажной прорези прикромочного дренажа и ее продольным уклоном. Дренажные трубы прикромочного дренажа обматывают противоизолирующим материалом из ГМ. Полотно ГМ выводят по внутренней стенке прикромочного дренажа и закрепляют металлическими костылями на поверхности, существующей дорожной одежды пучинистого участка. Характеристики ГМ приведены в табл. 3.1 разд. 3. В п. 3.2.6 даны наименования заводов изготовителей и ТУ на дренажные трубы.
Комбинированный плоскостной горизонтальный дренаж
Этот дренаж (рис. 5.2) состоит из фильтрующего слоя, устраиваемого из отдельных продольных полос ГМ, укладываемых на поперечные геотекстильные жгуты и слабофильтрующего слоя из местных дренирующих материалов. Продольные полосы ГМ укладывают на спланированную с поперечным уклоном 10-30 %о поверхность дорожной одежды пучинистого участка. Жгуты из ГМ укладывают на спланированную с поперечным уклоном 10-30 %о поверхность проезжей части (20-40 %о для обочин) и закрепляют на откосах насыпи металлическими скобами. В качестве жгутов можно использовать водоотводящие фильтры для дорожного строительства из полотна иглопробивного (арт. 9345104).
Рис. 5.1. Продольный комбинированный дренаж пучинистых участков:
а – поперечный разрез; б – продольный разрез на оси прикромочного дренажа; 1 – дорожная одежда после ремонта пучинистого участка; 2 – выравнивающий слой; 3 – геотекстильный материал; 4 – засыпка прикромочного дренажа; 5 – присыпная обочина; 6 – материал существующей обочины; 7 – земляное полотно; 8 – дренажная труба прикромочного дренажа; 9 – геотекстильная обмотка; 10 – разрушенная дорожная одежда пучинистого участка; 11 – дренирующий песчано-гравийный слой; 12 – костыли для крепления геотекстильного материала; 13 – подстилающий слой существующей дорожной одежды; 14 – дренажная труба поперечного сброса; 15 – соединительная муфта продольной и поперечной дренажных труб
Рис. 5.2. Комбинированный плоскостной горизонтальный дренаж:а – поперечный разрез земляного полотна; б – продольный разрез на уровне фильтрующего слоя; в – сопряжение фильтрующего слоя с водоотводящим жгутом; 1 – геотекстильный жгут; 2 – продольные полосы геотекстильного материала; 3 – дренирующий слой; 4 – дорожная одежда после ремонта пучинистого участка; 5 – разрушенная дорожная одежда; 6 – земляное полотно пучинистого участка; 7 – скобы для крепления жгута на откосах насыпи
Продольные полосы ГМ (при их ширине 1,5 – 2,5 м) достаточно уложить под полосами наката и осью проезжей части. Возможно, выполнение ремонтных работ с пропуском транзитного движения по одной стороне проезжей части. При этом поперечные жгуты можно укладывать в шахматном порядке по обе стороны от оси проезжей части. Обязательным условием при устройстве дорожной одежды на ремонтируемом участке является перекрытие полос ГМ слабофильтрующим слоем местных дренирующих материалов. Укладка асфальтобетона непосредственно на полосы ГМ недопустима.
Поперечный дренаж мелкого заложения
Данный дренаж (рис. 5.3) представляет систему дренажных труб в противозаиливающей обмотке, укладываемых в шахматном порядке в обе стороны от оси дороги с уклоном 20-40 %о. Дренажные водоотводящие трубы могут быть различной конструкции. Для этой цели допустимо применять водоотводящие фильтры для дорожного строительства из полотна иглопробивного (арт. 9345104). Выпуски дренажных труб на откосах земляного полотна и под осью проезжей части должны быть закрыты двумя-тремя слоями противозаливающего ГМ. На концевых выпусках дренажных труб, на откосах земляного полотна следует устраивать фильтрующую обсыпку. Возможны конструкции поперечных дренажей (рис. 5.4). В этом случае уклон дна дренажа в пределах проезжей части и обочин составляет соответственно не менее 0,03 и 0,08.
Рис. 5.3. Конструкция поперечного дренажа мелкого заложения:
а – план размещения дренажных труб; б – поперечный разрез земляного полотна; в – сопряжение геотекстильной обмотки с поверхностью дорожной одежды; 1 – выпуск дренажной трубы; 2 – геотекстильная обмотка; 3 – песчаная подушка; 4 – противозаиливающая обмотка начала дрены; 5 – дренажная труба; 6 – костыль для крепления геотекстильной обмотки; 7 – поверхность дорожной одежды пучинистого участка; 8 – дорожная одежда после ремонта пучинистого участка
Рис. 5.4. Возможное поперечное сечение дренажей мелкого заложения:
а – с ядром из щебня 20 – 40 мм; б – с водоотводящим фитилем = 15 см; 1 – дренирующий слой дорожной одежды; 2 – дренирующий материал, заложенный в прорезь; 3 – ядро из фракционного гравия или щебня; 4 – геотекстильный материал; 5 – водоотводящий фитиль
Рис. 5.5. Расположение поперечных дренажей на участках дороги с повышенным продольным уклоном: 1 – обочина; 2 – сброс воды на откос земляного полотна; 3 – кромка проезжей части; 4 – прорезь; i1 – продольный уклон участка; d – диаметр фильтра; l – расстояние между прорезями (стрелками показано направление движения воды в прорезях)