Инженерная классификация болот. Альбом «альбом типовых конструкций по применению геосинтетических материалов производства компании \стеклонит\ Болото 1 типа

3.1. Типы болот, их классификация, конструкции насыпей
на болотах

Болота образуются и развиваются на избыточно увлажненных участках земной поверхности. По происхождению болота разделяют на два вида: сплавинные, образовавшиеся при зарастании водоемов и рек; торфяные, появившиеся вследствие заболачивания суши. По условиям расположения и питания водой различают болота: низинные – грунтового, озерного или речного питания; переходные – смешан­ного питания; верховые – атмосферного питания.

В строительной практике пользуются классификацией (табл. 3.1), принципы которой разработаны Н.П. Кузнецовой (1936), а позже несколько дополнены К.С. Ордуянцем (1943) и В.Д. Казарновским (1976). Эта классификация основана на характеристике строения болотной толщи.

Таблица 3.1

Классификация болот (строительная)

Для строительных целей необходима характеристика грунтов, слагающих болотную толщу, поэтому при проектировании и возведении земляного полотна болота принято разделять на три типа: I тип – грунты, выдавливание которых из-под насыпи невозможно; II тип – грунты, выдавливание которых возможно; III тип – грунты, выдавливание которых происходит обязательно. Наиболее часто приходится иметь дело с болотами I типа, кото­рые занимают на территории России около 90 % всех заболоченных участков.

Конструкции земляного полотна на болотах принимают с учетом типа болот, свойств болотных грунтов, категории железной дороги и экономических факторов. При выборе конструкции, как правило, для каждого болота рассматривают несколько возможных вариантов. Для возведения насыпей на болотах предусматривают использование преимущественно дренирующих грунтов. При отсутствии дренирующих грунтов на болотах I и II типов допускается применять пылеватый песок, а также легкую супесь. На болотах III типа – пылеватые пески, легкие супеси и др., глинистые грунты разрешается укладывать только в верхнюю, надземную часть насыпей. Насыпь из пылеватого песка и легкой супеси, сооружаемая в пределах осушенных или осушаемых болот, должна возвышаться на 2 м и более над уров­нем воды в болоте или в водоотводной канаве.

На болотах I типа при отсыпке насыпи до 3 м, полностью или частично удаляют торф из основания и заменяют его минеральным грунтом. На болотах глубиной до 2 м торф удаляют полностью. Частично удаляют торф на болотах глубиной более 2 м (рис. 3.1). При этом глубину траншей для дорог I и II категорий назначают так, чтобы сумма величин высоты насыпи над поверхностью болота и глу­бины траншеи была не менее 3,5 м, для дорог III категории – не ме­нее 3 м. Отношение общей высоты насыпи (включая высоту части, расположенной ниже поверхности болота, и величину расчетной осадки) к толщине уплотненного слоя торфа в основании насыпи должно быть не менее 2:1. Крутизну откосов траншеи выторфовывания назначают от 1: 0 до 1: 0,5 в зависимости от принятого способа производства работ (при устройстве траншеи драглайном – 1:0, при использовании бульдозеров – 1: 0,5).

Рис. 3.1. Поперечные профили насыпей высотой до 3 м на болотах I типа: а – из дренирующих грунтов на болотах глубиной до 2 м; б – из мелких и пылеватых песков, легких супесей на болотах глубиной до 2 м; в – из дренирующих грунтов на болотах глубиной 2…4 м

Насыпи высотой более 3 м на болотах I типа (рис. 3.2) устраива­ют без выторфовывания с расчетом использования торфа в качестве естественного основания земляного полотна.

Рис. 3.2. Поперечные профили насыпей высотой более 3 м на болотах I типа: а – из дренирующих грунтов; б – из мелких и пылеватых песков, легких крупных супесей

На болотах II типа, независимо от высоты насыпи, предусматривают полное удаление торфа устойчивой консистенции и посадку насыпи на минеральное дно болота (рис. 3.3). На расстоянии не менее 2 м от подошвы откоса насыпи с обеих сторон устраивают канавы – торфоприемники, ширину которых назначают не менее 2 м, а глубину – равной толщине растительно-корневого покрова, но не менее 1 м.

На болотах III типа насыпи сооружают с использованием минерального дна для их основания с предварительным удалением (рис. 3.4) или без удаления торфяной корки. Если сплавина не удаляется, то высота насыпи над ней должна быть не менее 3 м.

Рис. 3.3. Поперечные профили насыпи на болотах II типа: а – из дренирующих грунтов; б – из мелких и пылеватых песков, легкой крупной и легкой супеси

Рис. 3.4. Поперечный профиль насыпи на болотах III типа

3.2. Технология возведения насыпей с полным
или частичным выторфовыванием

Возведение насыпей на болотах включает следующие процессы: осушение болота, если это предусмотрено проектом; подготовку основания; отсыпку нижней части насыпи (ниже уровня болота); отсыпку верхней части насыпи. Подготовку основания под насыпь увязывают с отсыпкой насыпи так, чтобы разрывы во времени были минимальны. До начала основ­ных работ на болотах, так же как и на других участках, выполня­ют подготовительные работы, которые состоят из расчистки дорожной полосы от леса, осушительных работ и устройства подъездов для движения транспортных средств.

Несущая способность болотных грунтов очень низкая (14...18 кПа), поэтому для таких условий применяют машины специальной болотной модификации, давление которых на грунт составляет около 25 кПа, что также часто превышает допустимую нагрузку. Для улучшения условий работы проводят осушение болот путем устройства канав. Несущая способность осушенных болот приблизительно равна 30 кПа, что уже достаточно для прохода специальных машин, однако при длительной работе машин с одной стоянки такая прочность болотного грунта все же мала.

Подготовительные работы часто выполняют в зимний период, ког­да при достаточной глубине промерзания можно применять обычные машины. При устройстве подъездных дорог на участках слабых грун­тов применяют деревянные колейные покрытия или покрытия из эле­ментов сборного железобетона.

Выторфовывание машинами. Для удаления торфа применяют бульдозеры или экскаваторы. При неглубоких осу­шенных болотах (до 2 м) или при естественном невысоком уровне воды над минеральным дном выторфовывание производят бульдозером путем послойной разработки торфа перпендикулярно оси дороги. От­валы торфа располагаются по краям выработки. На мелких болотах выторфовывание производят на полную глубину. Отсыпку насыпи на подготовленном участке производят при послойной укладке по схеме « с головы» . Выторфовывание бульдозером экономичнее, чем экскаватором, и его применяют всегда при наличии необходимых условий.

Выторфовывание экскаватором производят с оборудованием дра­глайна. При этом возможны две схемы работ: первая – при движении по оси траншеи или вдоль бровки ее с односторонней или двусторонней разработкой; вторая – при движении вдоль траншеи тремя проходками. По стоимости и трудоемкости всего комплекса работ эти схемы приблизительно равноценны.

При организации работ по первой схеме экскаватор, двигаясь по оси траншеи, разрабатывает ее на полный профиль и укладывает грунт в два отвала по обе стороны траншеи (рис. 3.5, а ). Схема обес­печивает наименьшую стоимость и трудоемкость благодаря наимень­шим углам поворота стрелы экскаватора. Объем работ по перемеще­нию торфа в кавальер бульдозером наибольший, причем бульдозер ра­ботает в стесненных условиях ввиду близости отвала торфа к бров­ке траншеи. Поэтому торф из отвала в кавальер перемещается толь­ко после засыпки траншеи минеральным грунтом до уровня болота.

Эта схема применяется в случаях, не требующих предварительно­го устройства водоотводных канав.

При односторонней схеме экскаватор движется вдоль бровки траншеи, разрабатывая ее на полный профиль за одну проходку, и укладывает грунт в один отвал (рис. 3.5, б ). Углы поворота стрелы экскаватора здесь больше, чем при движении его по оси траншеи, и производительность уменьшается примерно на 6 %. По этой схеме одновременно с разработкой траншеи возможно устройство одной водоотводной канавы.

Рис. 3.5. Схемы организации работ при выторфовывании экскаватором: а – при движении экскаватора по оси траншеи; б – при одностороннем движении экскаватора;
в – при двустороннем (I;II) движении экскаватора; г – тремя проходками (I; II; III) экскаватора

При двусторонней разработке траншеи (рис 3.5, в ) работы ведутся двумя проходками. Экскаватор идет по одной стороне траншеи, разрабатывая ее на половину ширины, и затем, возвращаясь по другой бровке, разрабатывает траншею на полный профиль. Торф укладывается в два отвала. Одновременно с разработкой траншей возможно устройство водоотводных канав. Работы можно вести либо одним, либо двумя экскаваторами одновременно.

Приведенная схема обеспечивает наименьшую трудоемкость перемещения торфа в кавальер; бульдозер только разравнивает отвал торфа слоем до 0,5 м.

При разработке тремя проходками (рис. 3.5, г ) экскаватор снача­ла разрабатывает среднюю часть траншеи, а затем ее крайние части. Из отвала у центральной части траншеи торф перемещается за пределы очертаний основания насыпи бульдозером или драглайном. Рабо­ты можно производить одним или двумя экскаваторами одновременно.

При устройстве широких и глубоких траншей с большим объемом выторфовывания, особенно на болотах с низкой несущей способнос­тью, торф транспортируется в специальные отвалы автосамосвалами, занятыми на возведении насыпи. Экскаватор в этом случае перемещается по отсыпаемой насыпи. Эта схема получила название «от себя».

На глубоких болотах более качественным выторфовыванием считают метод взрывания зарядов под насыпью. Заряды закладывают в скважинах, пробуренных через насыпь, и в стороне от нее рядами через 3…4 м. Сначала взрывают внешние заряды, которые образуют торфоприемные траншеи, затем с замедлением в 20…30 миллисекунд (мс) заряды под насыпью. При широких насыпях первыми взрывают осевые заряды, затем с замедлением – крайние, тогда раньше опускается средняя часть насыпи и отжимает разрыхленную массу в стороны.

Взрывные работы на болотах эффективны и их применяют во всех случаях, когда позволяют условия обеспечения безопасности.

Взрывами можно производить полное и частичное удаление торфа, рыхление торфа (разрушение структуры), устройство торфоприемников, канав, выравнивание минерального дна или устройство упор­ных канав при уклоне дна болота для предотвращения скольжения насыпи. На болотах I типа обычно ведут разработку торфа на выброс с расчетом получения полного профиля до дна болота.

Расчет взрывных работ ведут по эмпирическим формулам, в основе которых использована зависимость количества взрывчатого вещества от объема разрабатываемой породы:

где a – показатель выброса; q – расход ВВ, кг/м 3 ; W – расчетная линия сопротивления, равная глубине взрываемого слоя торфа. Расстояния между зарядами (в ряду) принимают равными 0,9 W; 1,1 W; 1,2 W, в зависимости от плотности торфа (чем плотнее торф, тем расстояние между зарядами меньше). Расстояние между рядами зарядов принимают равным 0,85 W.

Выторфовывание средствами гидромеханизации. Применение гид­роме­ханизации эффективно при определенных условиях. В частности при достаточно больших сосредоточенных объемах работ, наличии достаточного объема воды и дешевой электроэнергии. При возведении земляного полотна на болотах такие благоприятные условия встречаются сравнительно редко, однако при наличии этих условий применение гидромеханизации весьма эффективно.

Сущность работ состоит в размыве торфа мощной струей воды, в результате чего образуется рыхлая жидкая масса, которая легко отжимается грунтом возводимой насыпи. На болотах I типа торф размывают гидромонитором, гидросмесь перекачивают передвижными землесос­ными установками в отвал. Образовавшуюся траншею заполняют грунтом насыпи при отсыпке ее с головы или комбинированным способом.

На болотах II и III типов производят только размыв верхнего сплавинного слоя торфа гидромониторами. Разжиженный торф не удаляют; он отжимается грунтом насыпи в боковые прорезы, сделанные также гидромониторами. Подачу грунта для насыпи осуществляют также по способу гидромеханизации. На болотах II и III типов применяют метод инъекции песчаного грунта, при котором гидросмесь подают по трубе непосредственно в разжиженную торфяную массу, и песок вытесняет торф.

Работу проводят в такой последовательности: установка насос­ной станции и прокладка трубопровода; размыв торфа в траншее гидромониторами; отсыпка грунта в траншею с погружением на минеральное дно; возведение верхней части насыпи. Отсыпку грунта насыпи производят с помощью машин, а также по способу гидромеханизации. Грунт для насыпи получают путем размы­ва гидромонитором или добычей со дна водоема землесосной установ­кой (земснарядом). Намыв насыпи осуществляют безэстакадным спосо­бом путем укладки трубопровода непосредственно на поверхность на­мываемой насыпи.

Существующее множество классификаций болот можно объединить в следующие группы по классификационным признакам.

1. Классификации по геоморфологическим условиям залегания болот.

2. Классификации по признакам увлажнения и типу водного питания.

3. Классификации по глубине болот.

4. Ботанические классификации – по названиям преобладающих трастительных сообществ (например, осоковые, тростниковые, березово- осоковые и т.п.).

5. Классификации по микрорельефу поверхности болот. Например, грядово-мочажинные болота; грядово-мочажинно-озерковые болот; рямовые, кочкарные и т.д.

6. Генетические классификации.

7. Классификации для строительных целей.

Ниже подробнее рассмотрим классификации болот, которые имеют значение для организации их инженерно-геологического изучения, планирования и проектирования строительства, рационального использования заболоченных территорий и способов их осушения.

В зависимости от условий водного питания выделяется три типа болот: верховые, низинные и переходные.

Верховые болота – это болота, широко распространенные на плоских водоразделах, где переувлажнение пород и питание болот происходит за счет дождевых и талых вод . Типичной растительностью верховых болот являются багульник, клюква, морошка, касандра, пушица, сфагновые (белые) мхи, сосна. Одним из признаков верхового болота является низкая минерализация (<0,5 г/л) болотных вод и кислая их среда (рН 3,5–4) . Нашими исследованиями установлено, что верховые болота могут формироваться и при участии в их питании подземных вод при их низкой минерализации. Нами были описаны верховые болота на террасах р. Кеть и др. (Томская область), где подземные воды террасовых песчаных отложений имеют низкую минерализацию и участвуют в питании болот .

Низинные болота – болота, формирующиеся на пониженных участках затопления и подтопления пойменных и надпойменных террас, аллювиальных и приморских равнин. Основным источником их водного питания являются речные, озерные, морские воды, а также грунтовые воды с повышенной минерализацией.

Растительностью низинных болот являются осока, камыш, тростник, вахта, сабельник, гипновые (зеленые) мхи, береза, реже ива. Болотные воды здесь имеют более высокую минерализацию, рН>6.

В Западной Сибири описаны низинные болота, которые сформировались на водоразделах на породах с повышенной карбонатностью (до 13–20% СаСО3).

Карбонаты обогащали атмосферные осадки при взаимодействии их с породой, что повышало их минерализацию и создавало условия для существования растительности низинных болот .

Переходные болота могут залегать на всех типах рельефа и характеризуются смешением всех признаков болот.

Для каждого типа болот характерны определенные типы торфа с различными физико-механическими свойствами, степенью разложения, зольностью и ботаническими видами, что также используется как признак того или иного типа болота.

Разделение болот по условиям питания имеет большое значение для выбора способов их осушения.

По глубине и мощности торфа болота разделяются на: мелкие - до 2 м; средние – 2–4 м; глубокие – 4–6 м; очень глубокие – > 6 м . Эта классификация особое значение имеет для линейного строительства.

Для целей преимущественно дорожного строительства рядом авторов (Ордуянц К.С., Дерцакян А.К., Макуров Б.Д. и др.) разработаны строительные классификации болот.

Анализ строительных классификаций позволил объединить их в следующие три типа .

I. Болота, сложенные торфами лесного и лесотопяного подтипов устойчивой консистенции с несущей способностью не менее 0,025 МПа.

II. Болота, сложенные торфами лесотопяного и топяного подтипов слабоустойчивой консистенции с несущей способностью 0,025–0,01 МПа.

III. Болота, сложенные торфами топяного подтипа неустойчивой консистенции с несущей способностью менее 0,01 МПа.

Консистенцию торфа характеризует способность его к расплыванию, выпору, связь растительных остатков между собой.

К лесному подтипу относится торф из древесных остатков. К лесотопяному - древесно-травяной и древесно-моховой; к топяному – травяной, травяно-моховой и моховой.

Инженерно-геологическая классификация торфяных массивов и болот разработана Сергеевым А.И. на примере болот центральной части Западной Сибири. Классификация построена на геолого-генетической основе, характеризуются фациальные типы торфа, группы по несущей способности торфа, особенности строения массивов по рельефу поверхности и глубине, приводятся комплексы растений как индикаторы разных типов болот. В заключении сформулированы специальные мероприятия по инженерной подготовке торфяных массивов разных групп.

Крамаренко В.В. (2004) изучены торфяные отложения болот разных типов территории Томской области и составлены классификации торфов по физико-механическим свойствам, отличающиеся от классификации Сергеева А.И. большей детализацией. В классификации Крамаренко В.В. торф разделяется на виды по ботаническому составу, для которых определены обобщенные показатели свойств, дается территориальное положение групп и видов торфа в определенных болотных районах. Разработана типизация торфов по степени сжимаемости (по значениям коэффициента компрессии а и коэффициенту пористости – е о), что имеет большое значение при строительстве на болотах. Выделено три типа торфа.

I тип. При значениях а <2 и е 0 <11,5 преобладают торфа травяной и древесной групп. При коэффициентах компрессии менее 1,5 торфа представлены березовым, сосновым, древесно-травяным, травяным, сосново-сфагновым и древесно-гипновым видами. В интервале значений коэффициента компрессии от 1,5 до 2 увеличивается содержание моховых (гипновых) остатков и снижается содержание древесных и травяных. Видовой состав представляют древесно-осоковый, древесно сфагновый, реже сильноразложившиеся шейхце-риевый и пушицевый торфа, а также кустарничковый и фаллакс. Для них характерна степень разложения более 25%, в среднем зольность – 8,2%, рН–4,4, плотность скелета торфа – 0,147 г/см3. Установлено, что I тип торфа залегает в нижних слоях залежи, на периферии торфяных массивов и относятся к более ранним по возрасту отложениям. Торфа этого типа встречаются чаще в болотах пойм и террас на правобережье р. Оби в южной и юго-восточной частях Томской области.

II тип. При значениях 2<а<3 и 11,5<е0<16,5 содержание травяных остатков несколько стабилизируется, древесных – уменьшается и растет количество представителей моховой группы. Характерно приблизительно равное содержание торфообразователей моховой и травяной групп, незначительное – древесной, которое остается неизменным и в следующем интервале. В целом, доминируют осоковые виды, осоковогипновые, пушицевые, пушицево-сфагновые, тростниковые, встречаются древесно-сфагновый, травяно-сфагновый, магелланикум, фускум и комплексный, обтузум-торф. Степень разложения торфов изменяется от 20 до 25%, зольность – 8%, рН – 4,0, плотность скелета торфа – 0,119 г/см3. Этот тип торфа широко распространен в южной части Томской области, преобладает в болотных массивах террас и ложбин древнего стока. Он представляет средние слои залежи или всю залежь полностью, по возрасту занимает промежуточное положение между I и III типами.

III тип. При значениях а>3 и 16,5<е0 резко падает содержание травяных остатков и также резко возрастает содержание моховых, их стабилизация отмечается при дальнейшем повышении коэффициентов компрессии. В данном типе торфа преобладают представители верховых торфов моховой, реже травяно-моховой и древесно-моховой групп, доминирующими видами являются фускум, ангустифолиум, магелланикум, встречаются комплексные, сфагновые мочажинные и древесно-сфагновые торфа, а также представители травяной группы – слаборазложившиеся щейхцериевые и пушицевые. Типична степень разложения менее 20%, зольность – 4%, рН – 3,3, плотность скелета торфа – 0,08 г/см3. По направлению с юга на север торфа этого типа встречаются чаще. Они широко распространены на правобережных водораздельных равнинах Томской области; на левобережье на высоких террасах и водораздельных равнинах севернее устья Томи. Торфа представляют верхние слои залежи или всю залежь полностью, по возрасту относятся к более молодым отложениям.

Цоцур Е.С., Емельяновой Т.Я. в 1976 г. разработана комплексная инженерно-геологическая классификация болот для северной части Томской области.

Основными классификационными признаками являются:

1) геоморфологический элемент;

2) болотные микроландшафты;

3) уклоны поверхности;

4) ширина болота;

5) фациальные типы торфа;

6) мощность торфа;

7) степень разложения торфа;

8) зольность торфа;

9) состав подстилающих пород (минеральное дно);

10) уровень залегания болотных вод.

Выделены I и II тип болот по проходимости и условиям освоения. Кроме того, приводится строительная оценка каждого типа болот. Например, I тип – низинные и верховые болота поймы и террас, осоковые, осиново-березово-моховые с уклоном 0,0035 – 0,004, шириной 0,2 – 0,5 до 2–3 км, с мощностью торфа до 2,5, реже до 6 м, слабо и среднеразложившегося, среднезольного и высокозольного, с уровнем воды 0,0 – 0,5 м.

Для них возможно устройство насыпей высотой 1,5–3,0 м, прокладка трубопроводов, работа и проходка обычной техники с помощью щитов, сланей, дорог. Возможно строительство легких сооружений при осушении болот или снятии торфа. Осушение рекомендуется проводить открытыми или вертикальными и горизонтальными дренами, заполненными песком.

Классификация болот, применительно к трубопроводному строительству

Болота многообразны по своим физико-механическим свойствам, которые изменяются как со временем, так и по отдельным участкам одного и того же болота. Это обстоятельство с давних пор требовало четкой классификации болот, особенно при инженерных работах, когда торфяные грунты проектируются как основания сооружений.

Проектировщиков и строителей интересует вопрос: как осуществить строительство и будет ли возведенное сооружение отвечать всем техническим требованиям нормальной эксплуатации.

Поэтому при изысканиях, проектировании и эксплуатации нужно четко знать давление сооружения на основание, пределы возможных безаварийных деформаций сооружения и способность торфяного основания к восприятию временных или постоянных нагрузок.

Газопровод, укладываемый подземно на болотах, при засыпке трубы торфяным грунтом для устойчивости требует балластировки утяжеляющими грузами. Искусственно созданная отрицательная плавучесть прижимает газопровод ко дну траншеи. Отрицательная плавучесть на 1 м. трубы согласно СНиП II- 45-75 должна составлять не менее 5% от массы вытесненной жидкости. Нетрудно подсчитать, что давление газопровода на торфяную залежь не будет превышать 0,002-0,005 кгс/см 2 .

Если в траншею укладываются нефтепровод, нефтепродуктопровод или водовод с балластировкой, то давление на основание не будет превышать 0,02-0,06 кгс/см 2 . Давление от кабелей связи также не превышает указанного значения. Необходимо подчеркнуть, что давление на основание 0,05-0,06 кгс/см 2 возникает и тех случаях, когда балластировка нефтепродуктопровода рассчитывается из условия опорожнения его в период эксплуатации. Несущая способность торфяного грунта, как правило, более 0,1 кгс/см 2 .

С другой стороны, возможные осадки трубопровода, уложенного на торфяное основание, не вызывают сколько-нибудь значительных дополнительных продольных напряжений, так как трубопровод является гибкой нитью. Изложенное позволяет сделать вывод, подтверждаемый практикой строительства и эксплуатации переходов трубопроводов через болота. Болота, целиком заполненные торфом любой степени разложения, могут служить основанием для стальных магистральных трубопроводов. Однако любая строительная классификация болот должна учитывать два основных требования: сохранение цельности сооружения на весь период эксплуатации и способ производства работ.

Для цельности сооружения вполне достаточно, чтобы основанием трубопровода служили торфяные грунты, целиком заполняющие болота до минерального дна. Второе условие требует квалифицировать болота таким образам, чтобы при проектировании и строительстве можно было определить способы производства работ, а при эксплуатации - возможность доступа к любой точке перехода.

Поскольку нагрузка от строительной техники на торфяную залежь во много раз (10-20) больше, чем от трубопровода, то в основу классификации болот должна быть положена их проходимость (классификация болт по Гипроспецгазу).

По проходимости болота делятся на три типа:

I тип - болота, целиком заполненные торфом, допускающие работу и неоднократный проход болотной техники с удельным давлением 0,2-0,3 кгс/см 2 или проход обычной техники с помощью щитов, дорог, обеспечивающих снижение удельного давления на поверхность залежи до 0,2 кгс/см 2 ;

II тип - болота, целиком заполненные торфом, допускающие проходи и работу строительной техники только с помощью щитов, дорог, обеспечивающих снижение удельного давления на поверхность залежи до 0,1 кгс/см 2 ; строительный болотистый ландшафт

III тип - болота, допускающие работу только специальной техники на понтонах или обычной техники с плавучих средств.

Основываясь на классификации болот по проходимости, проф. П.П. Бородавкин предлагает классификацию болот применительно к магистральным трубопроводам, учитывающую как проходимость строительной техникой болот, так и протяженность и глубину торфяной залежи. Уточненная классификация болот проф. П.П. Бородавкиным формулируется следующим образом.

• 1. Болота, целиком заполненные торфом устойчивой консистенции, и участки болотистых грунтов, допускающие работу и неоднократный проход строительных машин с удельным давлением на грунт q 0,25 кгс/см 2 ;
• 2. Болота, заполненные торфом неустойчивой консистенции при глубине торфа до 0,7 м., подстилаемые плотным минеральным грунтом, допускающим работу обычных строительных машин и механизмов. Ширина болота по створу перехода до 500 м. Несущая способность поверхности болота 0,05
• 3. Болота глубиной до 1,5 м. на минеральном основании, целиком заполненные торфом, допускающие работу и проезд машин с удельным давлением на грунт q 0,1 кгс/см 2 . Ширина болота в створе перехода до 250 м.

• 1. Болота, заполненные торфом неустойчивой консистенции при глубине торфа до 0,7м, подстилаемые минеральным грунтом. Ширина болота более 500 м., 0,05
• 2. Болота, целиком заполненные торфом, допускающие работу и проезд машин с удельным давлением до 0,1 кгс/см 2 . Ширина болота до 1 км.

• 1. Болота, допускающие работу только специальных плавучих машин и механизмов или обычных машин на понтонах;
• 2. Болота, целиком заполненные торфом, допускающие работу и проезд машин с удельным давлением до 0,1 кгс/см 2 . Ширина болота более 1 км.

В соответствии с указанным подразделением болот предлагается классифицировать трубопроводы, прокладываемые через болота, следующим образом.

АЛЬБОМ ТИПОВЫХ КОНСТРУКЦИЙ

по применению геосинтетических материалов
производства компании «СТЕКЛОНИТ»

Издание 3

Москва 2008

1. Область применения

Настоящий альбом дает возможность рассмотреть применение геосинтетических материалов в соответствии с проектными решениями при строительстве, реконструкции и капитальном ремонте автодорог, аэродромов, городских улиц, проездов, площадок и др. сооружений.

Применение геосинтетических материалов в сложных погодно-климатических и грунтово-гидрологических условиях может оказаться более существенным с точки зрения работоспособности и транспортно-эксплуатационной надежности конструкции, чем получение единовременной экономии средств. Отечественный и зарубежный опыт применения геосинтетиков показывает на их универсальность (обширное поле применения), экономичность (снижение затрат на строительство и эксплуатацию, экономию строительных материалов, сокращение сроков производства работ), экологичность (сокращение использования природных ресурсов).

Геосетки из стекловолокна ССП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ и ССНП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ, выпускаемые ОАО «СТЕКЛОНиТ» по СТО 00205009-001-2005, и полимерные геосетки ПС-ПОЛИСЕТ, выпускаемые по СТО 00205009-003-2006, рекомендуется применять в качестве разделительных и фильтрующих прослоек, а также армоэлементов для обеспечения устойчивости и стабильности дорожных конструкций и других сооружений.

Данные материалы находят свое применение в следующих видах строительных работ:

Строительство насыпей на слабых основаниях (болота 1-2 типа, грунты повышенной влажности, переувлажнённых торфах, песках, глинистых грунтах);

Строительство временных дорог, кустовых площадок, вдольтрассовых проездов, подъездных путей к магистральным трубопроводам и других коммуникаций временного характера;

Устройство дорожных одежд (капитальных и переходного типа);

Строительство армогрунтовых подпорных конструкций;

Специальное фундаментостроение искусственных сооружений;

Строительство малых искусственных сооружений;

Строительство магистральных трубопроводов;

Строительство хранилищ для отходов (армирование изоляционных слоев - поверхностная изоляция и изоляция основания).

Геосетки из стекловолокна ССП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ, ССНП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ и полимерные геосетки ПС-ПОЛИСЕТ следует применять в соответствии с проектными решениями для:

Разделения различных типов грунтов при возведении насыпи, а также предотвращения смешивания (взаимопроникновения) грунта насыпи со слабым грунтом основания;

Повышения несущей способности слабого основания (болота 1-2 типа, грунты повышенной влажности, переувлажнённые суглинки, глины, мелкодисперсные пески);

Обеспечения равномерной осадки насыпи и сокращения сроков консолидации основания;

Повышения устойчивости грунтовых конструкций на сдвиг, тем самым обеспечивается необходимая стабильность сооружений.

Повышения несущей способности дорожных одежд, как капитальных, так и дорожных одежд переходного типа;

Укрепления и повышения общей устойчивости крутых откосов высоких насыпей;

Укрепление оснований водопропускных труб, армирование грунта после замены;

Усиление свайных оснований автомобильных дорог путем равномерного переноса нагрузки на оголовки свай (устройство гибкого ростверка), за счет чего достигается снижение необходимого количества свай и экономия затрат на их устройство;

Балластировки трубопроводов.

Все решения, связанные с использованием геосеток, должны выполняться на основе проектов (конструктивная часть) и технологических регламентов (технологическая часть).

В случаях, когда в основании насыпи находятся переувлажненные глины, суглинки, а также в случаях, когда отсыпка насыпи ведется скальным, крупнообломочным грунтом, рекомендуется в качестве армирующего элемента применять полимерные геосетки ПС-ПОЛИСЕТ в сочетании с разделительной прослойкой из нетканого геосинтетического материала. Геосетки ССНП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ и ССП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ следует применять в качестве армирующей и разделяющей прослоек при строительстве насыпей на болотах 1-2 типа, переувлажненных торфах и мелкодисперсных песчаных грунтах основания.

Маты трехмерные (геоматы), выпускаемые ОАО «СТЕКЛОНиТ» по СТО 00205009-002-2006, следует применять в качестве армирующих и фильтрующих составляющих для создания устойчивого растительного покрова с целью предотвращения эрозионных процессов и при необходимости отвода большого количества воды. Области применения:

Укрепление откосов, кюветов насыпей и выемок;

Укрепление мостовых конусов;

Озеленение откосов армогрунтовых подпорных стен и шумозащитных экранов;

Защита оползневых склонов оврагов и сооружений на участках оползней;

Укрепление береговых линий и русел водотоков;

Создание растительного покрова на скалистых склонах и гладких поверхностях;

Полигоны промышленных и бытовых отходов;

Озеленение и благоустройство кровли.

Для асфальтобетонов характерным является зависимость механических свойств от температуры. Пластичность при высоких температурах сменяется на хрупкость при отрицательных. Так как асфальтобетон является материалом недостаточно прочным и при растяжении до 2 % начинается образование трещин (разрушения), появилась необходимость в его армировании. Напрашивается необходимость введения в асфальтобетон материала, свойства которого не зависели бы от температуры. Геосетки из стекловолокна не меняют своих свойств от -70°до +350° С. Для армирования асфальтобетонных покрытий предприятием выпускаются геосетки из стекловолокна ССНП-ХАЙВЕЙ (геосетки стеклянные нитепрошивные пропитанные СТО 00205009-001-2005). Геосетки ССНП-ХАЙВЕЙ представляют собой тканый материал из двух систем стеклоровингов или комплексных нитей, прошитых между собой третьей - прошивной нитью, пропитаными комплексными полимерными составами на основе латексных связующих, адаптированных для работы в битумосодержащих материалах (асфальтобетоне). Геосетки ССНП-ХАЙВЕЙ предназначены для армирования асфальтобетонных покрытий при ремонте, реконструкции и строительстве автомобильных дорог I-V технических категорий.

Армирование асфальтобетона позволяет:

Бороться с усталостными, отраженными и температурными трещинами;

Предотвращать колейность;

Предупреждать появление наплывов и сдвигов в покрытии;

Увеличивать срок службы покрытия (межремонтный срок увеличивается в 2-3 раза).

2. Нормативные ссылки

В настоящем альбоме использованы нормативные ссылки на следующие документы:

5.2 Насыпи на болотах 1 типа

5.2* Насыпи на болотах 1 типа

5.3 Насыпи на обводненных участках и болотах 2 типа,

5.3* Насыпи на обводненных участках и болотах 2 типа,

5.4 Насыпи на торфянистых грунтах

5.5 Насыпи на глинистых грунтах

5.6 Насыпи более 2,20 м на марях и болотах в условиях вечной мерзлоты

5.6* Насыпи более 2,20 м на морях и болотах в условиях вечной мерзлоты

5.7 Насыпи на сухих, торфянистых грунтах

5.8 Дорожная одежда грунтовой дороги и укрепление откосов в условиях вечной мерзлоты,

6. Технология производства работ

Строительство насыпей

6.1 При устройстве прослоек из геосинтетических материалов при отсыпке насыпей в применяемые обычно технологии дополнительно вводятся операции:

Подготовка основания

Транспортировка, распределение по участку рулонов, их укладка, крепление и при необходимости соединение полотен между собой;

Отсыпка на геосинтетические материалы вышележащего слоя, его распределение и уплотнение.

6.2 Применение защитно-армирующих прослоек из геосеток ССП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ, ССНП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ, ПС-ПОЛИСЕТ (в сочетании с неткаными материалами) в основании насыпи при строительстве временных дорог или дорог низких категорий на слабых грунтах осуществляют для снижения неравномерности осадки, а также с целью уменьшения толщины насыпного слоя низких насыпей. При этом снижается колейность от движения транспорта при устройстве низких насыпей. При сооружении временных автомобильных дорог, подъездов, площадок, построечных дорог с низшими типами покрытий, использование геосеток в качестве армирующей и одновременно защитной (разделительной) прослойки на границе между насыпным и подстилающим грунтом позволяет улучшить условия движения транспортных и уплотняющих средств. Защитные (разделительные) прослойки из геосеток рекомендуется применять также в тех случаях, когда нижняя часть насыпи возводится из торфа или глинистого грунта повышенной влажности. При этом разделительные прослойки размещают на границе контакта грунтов различного состава, что обеспечивает повышение несущей способности земляного полотна. Минимальную толщину насыпи назначают по расчету или ориентировочно по таблице 1:

Таблица 1

Примечание . Общая продолжительность периодов эксплуатации дороги с названной интенсивностью до одного года; меньшие значения толщин принимают для насыпей из песчано-гравийных смесей оптимального состава, большие - для насыпей из мелких непылеватых песков.

6.3 Подготовка основания состоит в профилировании его поверхности и уплотнении. Кустарник, деревья вырубают и спиливают в одном уровне с поверхностью. В этом случае корчёвка пней может не производиться. При наличии пней, кочек, углублений, колей глубиной более 5см на поверхности основания насыпи перед укладкой геосетки следует отсыпать выравнивающий слой, для устранения неровностей. При устройстве прослойки из геосеток в основании насыпи, устраиваемой на слабых грунтах, подготовка может не выполняться, если отсутствует опасность повреждения материала.

6.4 Рулоны геосетки (нетканого геосинтетического материала) транспортируют к месту производства работ непосредственно перед укладкой и распределяют по длине участка работ через расстояние, соответствующее длине полотна в рулоне. Если доступ к стройплощадке затруднен, должны быть предприняты специальные меры по организации на период строительства временных подъездных путей. В удобном месте, близко к объекту проведения работ, должны быть устроены рабочая площадка и площадка складирования, на которых осуществляются хранение и подготовка (при необходимости) геосинтетических материалов к укладке.

Технологические схемы устройства прослоек из геосеток ССП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ в один слой:

1 - 7 - рулоны (полотна) геосетки ССП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ параллельно или перпендикулярно оси дороги; 13 - бульдозер; 14 - автомобиль-самосвал; 15-каток.

Технологическая схема устройства прослоек из геосеток ССП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ и ССНП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ в два слоя:

1 - 7 - рулоны (полотна) геосетки ССП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ перпендикулярно оси дороги; 8 - 12 - рулоны (полотна) геосетки ССНП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ параллельно оси дороги; 13 - бульдозер; 14 - автомобиль-самосвал; 15 - каток.

Технологическая схема устройства прослоек из двух типов геосеток ССП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ и ССНП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ (силовая обойма) применяется на болотах II типа:

1 - 7 - рулоны (полотна) геосетки ССП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ укладываются перпендикулярно оси дороги с запасом по сторонам на высоту обоймы; 8 - 12 - рулоны (полотна) геосетки ССНП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ параллельно оси дороги; 13 - бульдозер; 14 - автомобиль-самосвал; 15 - каток.

Нахлест геосетки ССП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ по верху обоймы должен быть не менее 0,3 м.

Резку геосетки на полотна необходимой длины производить в соответствии со схемой укладки принятой проектными решениями для размещения в земляном полотне. Остатки следует упаковать и сдать на склад.

6.5 Укладку полотен геосеток ССП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ и ССНП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ выполнять в соответствии с проектными решениями. При двух слоях геосетки в конструкции, укладывают сначала слой в поперечном, а затем в продольном направлении относительно оси насыпи. Раскатку рулонов и укладку полотен в земляном полотне выполнять вручную звеном из трех дорожных рабочих. Полотна укладывают с перекрытием по проекту, но не менее 0,3м.

Крепление полотен геосеток определяется при проектировании конкретных конструкций, и в случаях больших ветровых нагрузок необходимы анкера для крепления геосетки, которые изготавливаются на месте из металлической проволоки в виде П-образных скоб (анкеров). Крепление производят с периодическим разравнивание полотна с небольшим продольным его натяжением через 10-15 м. Анкеры - стержни диаметром 3-5 мм, длиной 15-20 см с отогнутым верхним и заостренными нижними концами:

6.6 Отсыпку материала на геосетки ведут по способу «от себя» «сверху» «отдельными кучами» «вприжим» без заезда занятых на строительстве машин на открытое полотно геосетки.

Толщина отсыпаемого слоя в плотном теле должна быть не менее 15 см, а при устройстве прослойки из геосеток на слабом основании - не менее 20 см при разовом пропуске транспорта. Разравнивание производят бульдозером с последовательной срезкой и надвижкой его не менее чем за три прохода. Отсыпку на геосетки материала вышележащего слоя необходимо вести с таким расчетом, чтобы они находились под действием дневного света не более 5 ч.

6.7 При проведении строительства на сильно сжимающихся или очень слабых грунтах (показатель текучести lp ³ 0,65, модуль осадки epz > 50 мм/м, модуль деформации < 5 Мпа) особые затруднения могут вызвать операции транспортировки, так как в этом случае необходимо обеспечивать очень низкое давление на грунт в процессе проведения строительства, в частности, при перемещении по строительной площадке транспортных и строительных механизмов. В этих случаях необходимо предусматривать устройство технологических прослоек, например, из нетканых материалов в комбинации с полимерными геосетками ПС-ПОЛИСЕТ. Технология укладки геосеток ПС-ПОЛИСЕТ совместно с неткаными материалами принципиально не отличается от укладки геосеток ССП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ и ССНП Нефтегаз-ГРУНТСЕТ. Первым слоем укладываются нетканые геосинтетические материалы, затем укладываются геосетки ПС-ПОЛИСЕТ.

6.8 Технологическая схема устройства прослойки из полимерной геосетки с нетканым материалом:

Рис.5. Технологическая схема устройства прослойки из геосетки ПС-ПОЛИСЕТ.
1 - 4 - рулоны (полотна) нетканого геотекстиля -вдоль полотна; 5 - 9 - рулоны (полотна) геосетки ПС-ПОЛИСЕТ - вдоль полотна; 13 - бульдозер; 14 - автомобиль-самосвал; 15 - каток.

6.9 В благоприятных условиях материалы для укладки на поверхности основания должны транспортироваться на место проведения работ в рулонах и там раскатываться с выполнением соединения. Дополнительные трудности могут возникать, если геосетки должны быть помещены через воду на поверхность болота. Там, где слой воды мал, материал можно размещать вручную после предварительной выемки и монтажа прослоек. Всплывание геосинтетиков с удельным весом меньше единицы должно быть предотвращено локальным погружением. При большом слое воды или в случае невозможности ручного размещения прослоек используют средства малой механизации.

7. ДОРОЖНАЯ ОДЕЖДА. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ

7.1 Дорожная одежда с использованием геосеток ССНП-ХАЙВЕЙ на дорогах II тех.категории
(новое строительство)

7.2 Дорожная одежда на дороге I тех. категории на участках сложных грунтово-гидрологических условии (реконструкция, пример)

7.3 Дорожная одежда с использованием геосеток ССНП-ХАЙВЕЙ на основании, укрепленном цементом

7.4 Армирование а/б покрытий на жестком основании

7.4* Армирование а/б покрытий на жестком основании

7.5 Дорожная одежда городской улицы
(Ремонт)

7.6 Устройство дорожной одежды в корыте с заменой слабого грунта основания

7.7 Дорожная одежда парковочной площадки

7.8 Дорожная одежда лыжероллерной трассы и беговой дорожки

7.9 Конструкция под тротуарную плитку

8. Технология производства работ

Устройство дорожной одежды

8.1 Армирование асфальтобетона геосетками из стекловолокна ССНП-ХАЙВЕЙ.

Введение в слои дорожной одежды прослоек из геосинтетических материалов не вносит существенных изменений в обычную технологию производства работ. Определенные особенности связаны лишь с устройством слоев, непосредственно контактирующих с прослойкой и введением дополнительной операции по укладке геосетки. Последняя операция ввиду технологичности геосетки, удобной формой их поставки не сдерживает строительный поток. В связи с этим принимаемая длина захватки не связана обычно с укладкой геосетки, но желательно соблюдать кратность длины захватки длине материала в рулоне.

Армирование асфальтобетонных покрытий рекомендуется производить путем устройства прослойки из геосетки ССНП-ХАЙВЕЙ между верхним и нижним слоем покрытия или непосредственно на блочном основании. В случае, когда дефекты старого покрытия настолько велики, что выполнение мероприятий по ремонту нецелесообразно (наличие сетки трещин при занимаемой ею площади более 20 %, колейности, просадок или проломов), прослойку из геосеток с предварительным розливом битума следует устраивать между новыми слоями асфальтобетона.

Технологическая схема устройства прослоек из геосеток предусматривает прослойку из геосетки под слоем асфальтобетонного покрытия, укладываемую по всей ширине проезжей части в два этапа: сначала на одной, потом другой половине по ширине покрытия. Перечисленные операции выполняют в одну смену с планированием минимально возможного расстояния по потоку между ними. Величину сменной захватки назначают по производительности ведущей машины - асфальтоукладчика. Работа по устройству асфальтобетонных покрытий армированных геосеткой следует вести по типовым технологиям:

1. подготовка основания;

2. розлив битумного вяжущего (битумной эмульсии);

3. укладка и при необходимости крепление геосетки;

4. устройство асфальтобетонного покрытия.

В качестве вяжущего для розлива по подготовленному основанию могут быть использованы битум БНД 40/60 или БНД 60/90, а также битумные эмульсии (что предпочтительно). Не следует применять разжиженный битум, поскольку наличие растворителя может существенно повлиять на прочность геосеток и даже привести к их разрушению. Следует обратить особое внимание на равномерность розлива и норму расхода вяжущего. Основной розлив вяжущего выполняют автогудронаторами. Температура битума при этом должна составлять 140 - 160°С. Розлив выполняют обычно на половине ширины проезжей части, причем ширина распределения вяжущего должна на 0,15 - 0,20 м превышать ширину устраиваемой прослойки. В том случае, когда возможно обеспечение объезда при ремонте или покрытие устраивается сразу на всю ширину при строительстве, розлив выполняют на всю ширину. Распределение битумной эмульсии осуществляют из расчета 0,3-0,5 л/м 2 . При избытке битума отмечается налипание геосетки на колеса автомобилей подвозящих асфальтобетонную смесь. Укладку геосетки ведут непосредственно после розлива вяжущего. Для борьбы с отраженными трещинами, передающимися от оснований содержащих неорганические вяжущие (цементобетонные), геосетки ССНП-ХАЙВЕЙ дополнительно укладывают симметрично над температурными швами жестких оснований (ширина сеток принимается от 100 см до 300 см в зависимости от длины плит нижележащего основания).

9. АЭРОДРОМНЫЕ ПОКРЫТИЯ. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ

9.1 Площадь армирования асфальтобетона геосетками ССНП на площадке для доводочных робот

9.2 Конструкция армирования однослойного асфальтобетона геосетками ССНП над швом жесткого покрытия

9.3 Конструкция армирования двухслойного асфальтобетона геосетками ССНП над швом жесткого покрытия:

9.4 Деформационный шов в двухслойном асфальтобетонном покрытии:

9.5 Дорожная одежда рулежной дорожки (РД).

10. Технология производства работ

Особенности устройства армированных асфальтобетонных покрытий аэродромов

10.1 Конструктивные решения предназначены для проектирования, строительства, реконструкции и ремонта асфальтобетонных аэродромных покрытий всех типов, во всех климатических зонах.

Армирующие геосетки, в зависимости от типа покрытия, применяются с различными целями. В асфальтобетонных покрытиях на нежестких основаниях для предотвращения сдвиговых деформаций в местах страгивания или интенсивного торможения воздушных судов (ВС). В асфальтобетонных покрытиях на жестком основании для снижения вероятности образования «отраженных» трещин над швами жесткого основания.

10.2 Сплошное армирование асфальтобетонных слоев с целью повышения их сдвигоустойчивости и аэродинамической устойчивости при строительстве новых и при усилении существующих покрытий аэродромов рекомендуется выполнять под верхним слоем асфальтобетонного покрытия.

На концевых участках взлетно-посадочной полосы (ВПП) на всю ширину покрытия ВПП. В случае отсутствия магистральной рулежной дорожки (МРД) и концевых соединительных рулежных дорожек (РД), концевой участок ВПП армируется по всей площади вместе с разворотным карманом;

В месте примыкания соединительной РД к ВПП;

В местах запуска двигателей на всю ширину РД;

По всей площади предстартовой площадки;

В зоне предварительного старта по всей ширине РД;

На площадках доводочных работ и в местах запуска двигателей на мест стоянок (МС), вдоль линии основных опор расчетного типа самолета. Геометрические размеры участков сплошного армирования в каждом случае принимаются индивидуально в зависимости от их предназначения и от габаритов расчетного воздушного судна (ВС).

При реконструкции, капитальном ремонте или усиления существующих жестких аэродромных покрытий асфальтобетоном для снижения вероятности образования отраженных трещин над деформационными швами необходимо предусматривать армирование асфальтобетона геосетками.

10.2.1 На участках существующих жестких покрытий, имеющих сквозные трещины или швы со средним расстоянием между ними менее 4 м, рекомендуется применять сплошное армирование, а в остальных случаях - ленточное над трещинами и швами бетонных плит.

10.2.2 При ленточном армировании ширина геосеток ССНП в соответствии с выпускаемой номенклатурой равна 150 см для плит длиной 5 м, 200 см при длине плиты 7 - 7,5 м и 300 см для плит длиной 10 м.

В случае усиления асфальтобетоном сборных покрытий из плит типа плиты аэродромные гофрированные (ПАГ) рекомендуется выполнять сплошное армирование.

10.2.3 Геосетки ССНП могут повысить трещиностойкость аэродромных асфальтобетонных покрытий на жестких основаниях, а также могут способствовать повышению сдвигоустойчивости покрытий на нежестких основаниях.

Использование геосеток ССНП отодвигает срок начала образования трещин и замедляет процесс их развития во времени, что приводит к повышению безопасности полетов ВС и продлевает межремонтный срок службы аэродромных покрытий.

11. ОТКОСЫ. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ

11.1 Противоэрозионная защита откосов

11.1* Противоэрозионная защита откосов

11.2 Повышение устойчивости откосов

11.3 Укрепление откосов насыпи и кюветов

11.4 Укрепление оврага

12. Технология производства работ

Укрепление откосов

12.1 Укрепление откосов, береговых линий, оползневых склонов оврагов от водной и ветровой эрозии. При укреплении откосов геоматы служат постоянным элементом, выполняющими в первую очередь функцию защиты и играющими роль: покрытия на откосе, арматуры, повышающей устойчивость грунтов поверхностной зоны откоса, фильтра, предотвращающего вынос частиц грунтовыми водами. Как правило, геоматы используют в комбинации с другими типами укрепления: биологическими, несущими, защитными и изолирующими.

Конструкция укрепления подтопляемого откоса, скорость и глубина водного потока показана в таблице 2. При небольших скоростях водного потока, геоматы возможно укреплять грунтами.

При скорости водного потока > 1,0 м/сек, укрепление (засыпка) геоматов производится щебнем или песко-цементной смесью.

При этом применяемые материалы в конструкции используются в соответствии со скоростью и глубиной потока.

Технологическая схема укрепления откосов геоматами:

12.2 При укладке геоматов в применяемые обычно технологии дополнительно вводятся операции:

Перед началом укрепительных работ необходимо выполнить подготовку поверхности конусов или откосов насыпей (планировку, уборку крупных посторонних предметов);

Подготовка траншеи вдоль бровки земляного полотна для закрепления прослойки в верхней его части. Подготовку траншеи выполняют, если не предусмотрен иной вариант закрепления геоматов в верхней части откоса, например, путем укладки ее под конструкцию укрепления обочин. Траншею треугольного сечения с заложением откосов 1:2 глубиной 0,4 м или трапецеидального сечения с заложением откосов 1:1 глубиной 0,3 м и шириной (по низу) 0,2 м устраивают на расстоянии 0,2 - 0,6 м от бровки земляного полотна;

Устройство анкерной канавы в основании откоса для крепления геоматов возможно производить с помощью автогрейдера или экскаватора;

Транспортировка рулонов геоматов к месту производства работ, их разгрузку и распределение вдоль откоса, подготовку рулонов к укладке. Рулоны транспортируют и распределяют вдоль бровки через определенное расстояние, зависящее от длины материала в рулоне, длины образующей откоса;

Укладка геоматов производиться сверху вниз с заделкой ее в верхней и нижней части анкерами. Анкерные траншеи после укладки геосетки заполняют песчано-гравийной смесью, щебнем или местным грунтом и уплотняют. Соседние полотна укладываются параллельно с нахлестом 0,2 м и закреплением скобами-анкерами диаметром 3-5 мм, длиной 30 см с отогнутым верхним и заостренными нижними концами. Анкеры и скобы в процессе укладки устанавливают в 2 - 3 точках по ширине рулона через 5 - 6 м по его длине. Работы могут проводиться одним или двумя фронтами в правую и левую стороны в вручную. - засыпка растительного грунта поверх геоматов производится с помощью экскаваторов, фронтальных погрузчиков сверху - вниз, разравнивание и уплотнение грунта производится вручную с постепенным перемещением по линии фронта работ. Сеять семена лучше всего в начале вегетационного периода растений, наиболее благоприятного для их развития. Приблизительный расход семян - 40 г на 1 м 2 поверхности. Две трети семян засеивается на открытые геоматы или на поверхность склона перед укладкой и одна треть - после засыпки материала растительным грунтом. В некоторых случаях (при большой скорости потока воды), геомат целесообразно заполнять отсевом щебня фракции 6-10 мм. Толщина засыпки геоматов определяется проектом. Перед отсыпкой почвенно-растительного грунта, щебня проверяют качество укладки геоматов путем визуального осмотра. Проверка сплошности, качества стыковки полотен и по результатам осмотра составляют акт на скрытые работы.

Укладку геоматов необходимо начинать сразу после проведения подготовительных работ. Должен соблюдаться максимальный период, в течение которого допускается воздействие на полимерный армоэлемент прямого солнечного света (или других источников ультрафиолетового излучения). С момента удаления с рулона защитной обертки и до засыпки слоем грунта, в соответствии со Стандартом организации (СТО 00205009-002-2006) должно пройти не более 7 часов.

13. ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЙ ПУТЬ. КОНСТРУКТИВНЫЕ РЕШЕНИЯ

13.1 Армирование балластного слоя

13.2 Создание многослойного покрытия из геотекстиля и геосетки

13.5 Противоэрозионная защита железнодорожного пути

13.6 Устройство защитного слоя из геоматов

14. Технология производства работ

14.1 Конструктивные решения предназначены для проектирования строительства, реконструкции и ремонта железнодорожного пути во всех климатических зонах.

Геосетка марки ПС 1007100-50-ПОЛИСЕТ предназначена для укладки на железных дорогах ОАО «РЖД» в следующих условиях.

Для повышения несущей способности подшпального основания железнодорожного пути.

Для предупреждения и устранения интенсивных расстройств рельсовой колеи по уровню и в продольном профиле, включая места с возникающим отрясением шпал и выплесками, с целью снижения динамического воздействия поездной нагрузки на путь. Повышенное динамическое воздействие возникает в рельсовых стыках, в том числе сварных, в крестовинах и остряках стрелочных переводов, особенно на железобетонных переводных брусьях.

Для устранения просадок пути в зонах примыкания земляного полотна к искусственным сооружениям. В данном случае армированный геосеткой ПС100/100-50-ПОЛИСЕТ балластный слой обеспечивает плавное изменение жесткости, которое достигается различным количеством слоев армирования на протяжении переходного участка.

При замене асбестового балласта на щебень.

Геомат марки МТ 15-350 предназначен для противоэрозионной защиты откосов земляного полотна железнодорожного пути и прилегающих участков.

14.2 Основные положения технологии производства работ.

14.2.1 Геосетка ПС100/100-50-ПОЛИСЕТ для армирования балластного слоя укладывается в комплексе с ремонтами пути при снятой рельсошпальной решетки, а также при глубокой очистке щебня машиной типа СЧ-600.

Работы по укладке геосетки ПС100/100-50-ПОЛИСЕТ при глубокой очистке щебня машиной типа СЧ-600 делятся на подготовительные, основные и заключительные.

Во время подготовительных работ выполняют:

срезку накопленных балластных материалов в зоне обочин до проектного уровня подошвы балластной призмы с использованием машины типа СЗП (MKT, МНК);

распределение рулонов вдоль фронта укладки геосеток; расстояние между рулонами назначают из расчета, чтобы после их раскатывания соседние полотна перекрывались в плане не менее чем на 0,25 м.

Состав рабочих поездов: машины типа СЧ-600; ВПР; ДСП.

В состав основных работ по укладке геосетки ПС100/100-50 входят:

вырезка и очистка балласта на глубине 0,45 м ниже подошвы шпал с поперечным уклоном 0,04;

укладка геосетки ПС100/100-50-ПОЛИСЕТ на подошве среза балластной призмы.

Вырезку, очистку и укладку очищенного балласта в путь производят по типовым технологическим схемам ремонта пути.

14.2.2 Технологическая схема устройства участка переменной жесткости с применением геосетки ПС100/100-50-ПОЛИСЕТ на подходе к мосту с безбалластным мостовым полотном приведена в Руководстве по применению полимерных материалов (пенопластов, геотекстилей, георешеток, полимерных дренажных труб) для усиления земляного полотна при ремонтах пути, утвержденном Департаментом пути и сооружений МПС РФ.

14.2.3 Технологическая схема укрепления откосов геоматами приведена в п. .

15. Требования к грунтам земляного полотна

15.1 Грунты, используемые в дорожном строительстве, по происхождению, составу, состоянию в природном залегании, набуханию, просадочности и степени цементации льдом должны подразделяться в соответствии с ГОСТ 25100-82. Разновидности грунтов по характеру и степени засоления (таблица 3 обязательного приложения 2 СНиП 2.05.02-85).

15.2 Грунты для верхней части земляного полотна следует дополнительно подразделять по составу (глинистые грунты), набухаемости, относительной просадочности и склонности к морозному пучению, а также по льдистости и просадочности при оттаивании (таблица 2, 4-10 обязательного приложения 2 СНиП 2.05.02-85).

15.3 К слабым следует относить связные грунты, имеющие прочность на сдвиг в условиях природного залегания менее 0,075 Мпа (при испытании прибором вращательного среза) или модуль осадки более 50 мм/м при нагрузке 0,25 Мпа (модуль деформации ниже 5,0 МПа). При отсутствии данных испытаний к слабым грунтам следует относить торф и заторфованные грунты, илы, черноземы, пески барханные мергели, сапропели, техногенные грунты (отходы промышленности), глинистые сланцы и сланцевые глины с коэффициентом консистенции свыше 0,5, иольдиевые глины, грунты мокрых солончаков.

15.4 К дренирующим следует относить грунты, имеющие при максимальной плотности при стандартном уплотнении по ГОСТ 22733-77 коэффициент фильтрации не менее 0,5 м/сут.

15.5 Пески со степенью неоднородности (по ГОСТ 25100-82) менее 3, а также мелкие пески с содержанием по массе не менее 90 % частиц размером 0,10 - 0,25 мм следует относить к однородным.

15.6 В случаях использования для постоянных дорог в теле насыпи глинистого грунта верхняя часть насыпи отсыпается из крупнообломочного или песчаного грунта слоем по расчету, но не менее 0,4 м. При этом для северного региона запрещается удалять или разрушать мохо-растительный покров в основании насыпи.

15.7 Влажность талых глинистых грунтов не должна превышать допустимой в соответствии с таблицей 3:

Оптимальную влажность грунта WO ориентировочно можно определить через влажность на границе текучести WT : супеси легкой – WO = 0,7× WT ; суглинка легкого пылеватого – WO = 0,6× WT . При использовании грунтов, имеющих влажность более допустимых значений, следует предусматривать просушивание грунта: естественным способом, введением песка, сухого малосвязного грунта (п. 4.23 СНиП 3.06.03-85).

15.8 Характеристики мерзлых песчаных грунтов, условия их применения и способы разработки должны соответствовать ВСН 84-89 «Изыскания, проектирование и строительство автомобильных дорог в районах распространения вечной мерзлоты».

Мерзлые глинистые грунты должны иметь твердую, полутвердую и тугопластичную консистенцию, устанавливаемую лабораторными испытаниями после их оттаивания. Физико-механические свойства талых и мерзлых грунтов, используемых в конструктивных слоях земляного полотна, устанавливают в соответствии с действующими ГОСТами.

16. Требования безопасности и охраны окружающей среды

Геосетки и геоматы изготавливают из малотоксичных компонентов с пониженной горючестью (ГОСТ 12.1.044).

Применение геосеток и геоматов не требует особых предосторожностей. Токсичных веществ готовая продукция не выделяет.

В целях предотвращения самовоспламенения и возгорания необходимо соблюдать правила пожарной безопасности:

Не хранить геосетки и геоматы вблизи отопительных приборов, взрывоопасных материалов, легковоспламеняющихся веществ.

При работе с геосеткой, для защиты рук необходимо применять перчатки, рукавицы или защитное средство для рук, а по окончании работы смазывать кожу мазями на основе ланолина, борного вазелина или 1% салициловой мазью.

При производстве работ соблюдать требования техники безопасности и производственной санитарии в соответствии с действующими нормами. СНиП 12-03-2001 Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования.

В случае проведения работ в непосредственной близости с проезжей частью автомобильных дорог без прекращения движения транспорта, место работ должно ограждаться в соответствии с ВСН 37-84 .

Геосетка не соответствующая СТО 00205009-001-2005 подлежит замене и возврату изготовителю.

По проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах» (к СНиП 2.05.02-85).

«Производство земляных работ в зимних условиях». Справочное пособие (издание 2-е, переработанное и дополненное). Москва – 1971

Руководство по проектированию конструкций аэродромных покрытий. ФГУП ГПИ и НИИ ГА «Аэропроект». 2004 г.

Типовые решения по восстановлению несущей способности земляного полотна и обеспечению прочности и морозоустойчивости дорожной одежды на пучинистых участках автомобильных дорог. Российское дорожное агентство. РОСАВТОДОР. Москва 2000.

Методические рекомендации по применению армирующих сеток из стекловолокна при строительстве нежестких дорожных одежд с зернистым основанием. Минтрансстрой. СОЮЗДОРНИИ. Москва 1988.

ОДМ. «Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог». РОСАВТОДОР. Москва 2003.

Рекомендации по использованию стеклосеток (геосеток из стекловолокна), выпускаемых фирмой ОАО «СТЕКЛОНиТ», в различных элементах дорожных и других конструкциях с разработкой конкретных областей применения. СОЮЗДОРНИИ. Москва 2004.

СТО 00205009-001-2005 Стандарт предприятия.

Руководство по применению полимерных материалов (пенопластов, геотекстилей, георешеток, полимерных дренажных труб) для усиления земляного полотна при ремонтах пути. МПС России. Москва 2002.

Конструкции насыпей на болотах. При отсыпке насыпей на склонах с углом крутизны от 1:5 до 1:3 для обеспечения их устойчивости против сдвига по основанию в них устраивают уступы от 1-го до 4-х метров, уклон 0,01 - 0,02 в направлении падения уклона, смотри рисунок ниже.

При этом в случае высоты уступа 1 метр и менее его стенка может быть вертикальной, при большей высоте уступа откосу придается уклон крутизны 1:0,5 - 1:1,5.

Групповые конструкции насыпей на болотах формируются с учетом типа болот, его глубиной и уклоном минерального дна.

Учитывая характеристику грунтов болота разделяют на три типа:

I тип - заполненные торфом и другими болотными грунтами устойчивой консистенции, сжимающимися под нагрузкой от насыпи высотой до 3 метров;

II тип - заполненные торфом и другими болотными грунтами разной консистенции, в том числе выдавливающимися под нагрузкой от насыпи высотой до 3 метров;

III тип - заполненные торфом и другими болотными грунтами в разжиженном состоянии, выдавливающимися под нагрузкой; могут иметь торфяную корку — сплавину.

Тип болота устанавливается в ходе инженерно-геологических изысканий с определением физико-механических характеристик грунтов болота.

Типовой поперечный профиль насыпи на склонах с углом крутизны от 1:5 до 1:3 где:

• а - насыпь с высотой нижнего откоса до 12 метров;
• б - деталь нагорной канавы с бермой в дренирующих грунте естественного сложения;
• в - нижняя насыпь;
• г - полунасыпь — полувыемка

Выбор профиля конструкции насыпей на болотах определяется условием не превышения допустимых упругих осадок и ограничением остаточной осадки по возможности строительным периодом.

Для сооружения конструкции насыпей на болотах преимущественно используют дренирующие грунты, если такие грунты отсутствуют на болотах I и II типа рекомендуется использовать мелкие или пылеватые пески и песчанистые породы грунта. При этом возвышение бровки профиля насыпи над поверхностью болота для исключения капиллярного поднятия влаги в насыпь следует применять не менее:

— для дренирующих грунтов 0,8 метров, с учетом полного удаления торфа в основании насыпи; 1,2 метра при частичном выторфовывании;

— для мелкозернистых песков и песчанистых пород грунта - 2 метра.

По групповым решениям могут сооружаться насыпи:

— на болотах I типа с установленной глубиной до 4 метров при поперечной крутизне минерального дна не более 1:10;

— на торфяных болотах II типа глубиной до 3 метров поперечной крутизне минерального дна не круче 1:15;

— на торфяных болотах III типа глубиной до 4 метров поперечной крутизне минерального дна не круче 1:20 (I тип), не круче 1:15 (II тип) и не круче 1:20 (III тип) могут сооружаться по групповым решениям.

На болотах I типа глубиной до 2 метров по условию упругой осадки предусматривают полное удаление торфа при высоте насыпи до 3 метров. Частичное удаление торфа на болотах I типа допускается при высоте насыпи от 2 метров до 3 метров при определенной глубине болота до 4 метров.

При частичном удалении торфа происходит обжатие торфа на величину расчетной осадки S, которая может составлять до половины его толщины, что должно учитываться при проектировании.

Глубина выторфовывания hв назначается из условия, чтобы суммарная толщина насыпного грунта Н+ hB+S (над поверхностью болота и в нем с учетом расчетной осадки) была не меньше 3,5 метров для дорог I-III категории и 3 метров для дорог IV категории, а так же ее отношение к толщине уплотнен-ного торфа должно быть не менее 2:1 смотри рисунок.

Типовой поперечный профиль конструкции насыпи высотой до 3 метров на торфяных болотах I типа глубиной до 2 метров поперечной крутизне основания не более 1:10 с полным удалением торфа:

• а — из дренирующих грунтов;
• б — из мелкозернистых песков, песчанистых пород грунта;
• т — крутизна склонов траншеи выторфовывания (от 1:0 до 1:0,5)

Типовой поперечный профиль конструкции насыпи высотой до 3 метров на торфяных болотах I типа с определенной глубиной до 4 метров поперечной крутизне основания не более 1:10 с частичным удалением торфа, где:

• а — из дренирующих грунтов;
• б- из мелкозернистых песков, песчанистых пород грунта;
• т — крутизна склонов траншеи выторфовывания;
• hB — глубина выторфовывания;
• S - осадка насып

Крутизна склонов траншеи выторфовывания т назначается с учетом способа производства работ в пределах от 1:0 до 1:0,5.

При высоте насыпи более 3 метров и глубине торфяного болота I типа до 4 метров торф может использоваться в качестве естественного основания, при этом осадка насыпи на величину S реализуется в ходе строительства. В данном случае обязательным является проверка условий обеспечения допустимой упругой осадки насыпи.

Групповые решения для конструкций насыпей на торфяных болотах I типа применяют при уклоне минерального дна не круче чем 1:10.

Крутизна уклонов насыпей на дренирующих грунтах принимается как у типовых профилей 1:1,5, а для насыпей из мелких или пылеватых песком и песчанистых пород грунта, учитывая их чувствительность к восприятию динамических нагрузок, верхняя часть принимается с углом крутизны 1:1,75, а нижний слой толщиной 1,0 метр еще положе - с крутизной 1:3 смотри рисунок.

Типовой поперечный профиль конструкции насыпи высотой до 3 метров на торфяных болотах I типа с установленной глубиной до 4 метров при поперечном склоне основания не более 1:10 с использованием торфа в качестве основания:

• а - из дренирующих грунтов;
• б - из мелкозернистых песков, песчанистых пород грунта;
• S - осадка насыпи

Водоотводные канавы у насыпей на торфяных болотах I типа устраивают с двух сторон на расстоянии не менее 3 метров от подошвы. Сечение канав принимается трапецеидальное с шириной дна и его глубиной не меньше 0,8 метров.

Насыпи на торфяных болотах II типа с установленной глубиной до 3 метров должны быть подсажены на минеральное дно. При этом вырезается растительный и корневой покров, торф с устойчивой консистенцией и всплывающий торф с неустойчивой консистенцией удаляется, а грунт канавы у насыпи отсыпается непосредственно в воду.

Водоотводы в данном случае выполняют в виде канавторфоприемников, глубину которых принимают равной толщине растительного и корневого покрова, но не ближе чем 1 метр, а располагают их с двух сторон, не менее 2 метров от подошвы насыпи.

Групповые решения для конструкции насыпей на торфяных болотах II типа применяют при уклоне минерального дна не круче чем 1:15. Крутизна уклона насыпей для болот II типа принимается такой же, как и для насыпей на торфяных болотах I типа, смотри рисунок.