Применение укрепленных и переувлажненных грунтов в городском дорожном строительстве на северо-западе РФ: Учебное пособие

¤ ¤

°

°

ó %

° ° % %

% ó

°

°

%

ó

° ° °

° °

° ó

° °

°

° ° °

°

ó

ó

%

а

x x x

W

б

%

2 3

1

%

1 2

3

πV T

T

Основные виды Расход добаДостигаемые результаукрепляемых вок, % от масты грунтов сы грунта 1 2 3 4 Смешение с добавками: Глинистые Улучшение зернового До 30–50 песка и суглинистые состава, повышение внутреннего трения Способ укрепления

cуглинистого Песчаные и глинистого грунта

Улучшение зернового состава, увеличение связности в сухое время года

До 10–30

крупноскелетных Глинистые, сугматериалов (гравия, линистые щебня, шлака и др.) и супесчаные

Увеличение внутреннего трения

До 30–40

Образование кристаллизационной структуры, существенное увеличение прочности и водоустойчивовости

До 5–15

Обработка органичеСупесчаные, суг- Образование конденсаскими вяжущими мате- линистые ционной структуры, риалами (жидким битуувеличение прочности и мом, дегтем, эмульсияводоустойчивости ми, пастами)

До 5–15

Обработка синтетиче- Супесчаные, суг- Гидрофобизация, увескими смолами: линистые, глини- личение связности фурфуроланилино- стые выми

До 0,5–1,5

Цементация и известкование

мочевиноформальдегидными (карбамидными) езорцинформальдегидными

Супесчаные и суглинистые, реже песчаные и глинистые

Песчаные, супесчаные, легкие суглинки Супесчаные, суглинистые и глинистые

Существенное увеличение связности

5–10

Гидрофобизация, существенное увеличение связности, укрепление переувлажненных грунтов

3–8

1 фурфуролмочевинными

2 3 Песчаные, супес- Гидрофобизация, сущечаные ственное увеличение связности, укрепление переувлажненных грунтов

4 5–10

акриловыми

Супесчаные, суг- Увеличение связности, линистые и гли- укрепление переувлажнистые ненных грунтов

5–12

Обработка гигроскоКрупнообломоч- Увеличение связности в пическими солями и ные, пылеватые сухом состоянии, обеспромышленными отхо- малосвязные пыливание дами, содержа-щими гигроскопи-ческие соли

Обработка сульфитноспиртовой бражкой и сульфитно-целлюлозным щелоком

x x x

Крупнообломоч- Увеличение связности, ные, пылеватые обеспыливание

0,5–1,0 (0,8–1,2 кг/м2)

0,8–1,8 (1,5–2,0 л/м2 )

% %

% %

x x x x

%

% % %

%

%

%

%

Полное 15 –10 °С

Полное 25 –10 °С

Полное 40 –10 °С

Полное

Полное

Полное

5 т

6 136

7 42

8 3,2

3

То же Расчет Подвозка цемента автоцементовозами ТЦ-4 на среднее расстояние 20 км из расчета величины добавки 7 % массы грунта. Потребность цемента на 1 км: 2770·2,00·0,07 = 388 т

т

388

40

9,7

4

То же Расчет Подача грунта по транспортеру в мешалку смесительной установки ДС-50А, дозирование цемента, перемешивание смеси с одновременным увлажнением смеси до оптимальной влажности, выгрузка смеси в накопительный бункер. Потребность смеси на 1 км: 100·16·0,16·2,00·1,03 = 5274 т I Расчет Подвозка готовой смеси от смесительной установки ДС-50А к месту укладки автосамосвалами КрАЗ- 257 на среднее расстояние 10 км I Расчет Укладка смеси в основание укладчиком ДС-54 и предварительное уплотнение вибробрусом укладчика I Уплотнение смеси пневмокатком ДУ- 31 А за 8 проходов по одному следу

т

5274

640

8,2

т

5274

154

34,2

м2

16000

2000

8,0

м2

16000

5130

3,1

т

16

12,5

1,3

5

2 В карьере

4 Разработка грунта в карьере с перемещением его к приемному бункеру бульдозером ДЗ-17 на расстояние 50 м. Потребность грунта на 1 км: 1000·16·0,16·1,03·1,05 = 27770 м3

5 м3

6 2770

Производительность в смену Потребность машино-смен

7 Количество работ на 1 км

Описание рабочих процессов и расчет объемов работ

Единица измерения

Источник обоснования норм

3 Е 2-1-22, табл.2, пп. а,г

1 1

№ захваток

№ процесса

6

7 360

8 7,7

8

Е2-1-31, табл. 3; п.1

Верхний слой основания под двухслойное асфальтобетонное покрытие, основание под монолитное цементобетонное покрытие Нижний слой основания под двухслойное асфальтобетонное покрытие и основание под сборное железобетонное покрытие

Число циклов замораживания-оттаивания (над чертой), температура замораживания (под чертой) при степени водонасыщения образцов из укрепленных грунтов, для условий местности типа 1 2 3 25 45 70 –22 °С –22 °С –22 °С

2 3 4 То же Расчет Подвозка воды на расстояние 5 км поливомоечной машиной ПМ-130 в количестве 3% от массы грунта. Потребность воды на 1 км: 2770·2,0·0,03 =136 т

I Е17-5, табл. 2, п. 1+2, а,

Конструктивный слой дорожной одежды

1 2

Розлив битумной эмульсии по готовому основанию в количестве 1,2 л/м2 автогудронатором ДС-39 на расстояние 10 км. Потребность на 1 км: 1000·16·1,0 = 16 т

x x x x x x x x

%

%

в , Rсж МПа 1

2

Т, ц

Грунт Песчаный Супесчаный Суглинистый Глинистый

Оптимальная влажность смеси, % 7–10 8–14 12–22 18–25

% %

% % % %

W

W

W

d

(2)

W

(3) %

%

% %

% % %

Расход извести, в % от массы грунта 7–9

Способ Вид и ориенти- Коэффи- КоэффиКласс Расчетповышеровочный циент циент прочности ный ния расход добавки, уплотне- морозопо СНиП модуль морозо% ния стой2.06.02–85 упругостойкости после сти, кости 15 циклов в МПа МРЗ при –10 °С Интенсив- Без добавки 1,04 Не менее 3 170 ное 0,65 уплотнеС добавкой: 1,04 Не менее 2 250 ние 0,25–0,35 С-3 0,65 Гидрофо- 4–6 битумной 0,98–1,00 Не менее 3 160 бизация эмульсии 0,65 1,5–2,5 лову- 0,98–1,00 Не менее 3 150 шечного 0,65 отхода 3–5 сланцевого 0,98–1,00 Не менее 3 170 фуса 0,65 2 сланцевого 0,98–1,00 Не менее 3 200 фуса + 4 пири0,65 тового огарка

%

% % % %

% x

%

%

x x

% % %

% %

%

% %

%

%

%

2.4. Укрепление грунтов органическими вяжущими

x x x

x % %

°

°

° °

пуск ается применение грунтов, содерж ащих более 2 %

x %

%

%

%

%

%

%

%

Наименование грунта

Пылеватые пески и супеси Легкие суглинки

Количество смолы, % от массы грунта в расчете на сухое вещество при w = w0 при повышенной влажности 3–5

6–8

5–7

8–10

Смолы

Ориентиро- Вид и влажность вочный расход улучшаемых смолы, % от грунтов массы грунта Фурфурол0,5–1,6 Супесчаные, суганилиновые линистые, глинистые W = Wо ± 1,5–3 %

Среда

Достигаемые результаты

Кислая, нейГидрофобизатральная ция, увеличение (рН = 5,0–6,6) связности

Фурфуроланилиновые

2–4

Песчаные, супесчаные, суглинистые W = = Wо ± 1,5–2 %

То же

Укрепление, гидрофобизация

Карбамидные

3–10

Песчаные, супесчаные W = = Wо – 0,8Wт

То же

Укрепление

Резорцинформальдегидные

3–8

Супесчаные, суглинистые, глинистые W = =Wо – 0,1Wт

Щелочная, кислая, нейтральная

Укрепление, гидрофобизация

Акриловые

5–10

То же

Фурфуролмочевинные

5–10

Песчаные, супесчаные

Кислая, нейтральная То же

Укрепление То же

2.6. Комплексные методы укрепления грунтов x

x x x 3

x x x x x

Степень переувлажнения Допустимая Средняя

Высокая

Избыточная

Уплотняемость в насыпи

Проходимость машин по ненарушенному слою грунта

Уплотнение по обычной технологии до требуемой плотности Уплотнение механическими способами до Ку = 0,90

Удовлетворительная

Повышенная

Затрудненная

Сильная

Уплотнение только методами консолидации или при искусственном осушении То же

Липкость при переработке

Обеспечиваемая для Очень сильмашин высокой про- ная ходимости То же

Сильная

Степень переув- Границы каВеличина Кw на границе категориq лажнения тегорий груннесвязных связных та по влажности пески, супеси супеси пысуглинки легкие и легкие леватые и тяжелые, пылеватые тяжелые, глины суглинки легкие Допустимая Оптимальная 1,00 1,00 1,00 влажность Средняя Допускаемая 1,25 1,15 1,10 влажность Высокая Максималь1,40 1,45 1,50 ное водонасыщение Избыточная Граница 1,55 1,80 2,05 текучести

%

% %

%

%

% x x x

ª 1  Vo u ' º '1 «  1» Gо ¬ ¼ u 100 , '

y Wmax

' V

'

Gо

y Wmax

Ky

(4)

о

у

Wт Wт W

‰

x x x

‰

˜

˜

G ср d Pкр , где G ср – среднее контактное давление под колесом с пневматической шиной, МПа; Ркр – предел прочности грунта для колеса с пневматической шиной, МПа (табл. 12).

Wн  Wос  Wисп d Wдоп ,

(5)

W

% W W

%

W W

Wк

Wн 

0,1JT (1  Wн ) , J

W

(6) J

%

W W W Wк

Wн 

0,1Q (1  Wн ) , J

(7)

n

Kc

(Wo  Wд ) Wпр  1 , ˜ (Wпр  Wо ) Wд  1

(8)

x x

Количество добавок вяжущих материалов, % от массы грунта, при коэффициенте переувлажнения К 1,2 1,4 1,6 1,8

Грунты Пылеватые супеси и пески (коэффициент фильтрации – менее 0,1 м/сут) Суглинки легкие Суглинки тяжелые пылеватые Глины песчанистые и пылеватые

–

0,5 1,5

1 1,5

– 0,5 0,5 – 1 1,5 1,5 3

0,5 1,5 0,5 – 2,0 3 2,5 – 3,0 5

1,5 3 3 5

2 2,5 – –

–

–

% % H

A ˜ 100 , k˜B

(9) %

% x

%

%

x x x x x

x x x x x x x

W W W

%

%

ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие ………………………………………………………………………….3 Введение………………………………………………………………………………3 1. Укрепление грунтов при строительстве городских дорог в северо-западной части РФ……………..……………………………………………6 1.1. Современный опыт и перспективы развития методов укрепления грунтов в городском дорожном строительстве…….…………………………6 1.2. Особенности местных условий………………………………………………10 1.3. Особенности укрепления грунтов в городских условиях……….…………15 1.4. Физико-химическая сущность процессов укрепления грунтов……………17 1.5. Классификация способов укрепления грунтов………………………………24 2. Основные способы укрепления грунтов…………………………….……………26 2.1. Укрепление грунтов цементом………………………………………………27 2.2. Укрепление грунтов известью………………………………………………36 2.3. Укрепление грунтов золами уноса……………………………….………….41 2.4. Укрепление грунтов органическими вяжущими……………………………44 2.5. Укрепление грунтов синтетическими смолами………………….…………48 2.6. Комплексные методы укрепления грунтов…………………………………52 3. Возведение земляного полотна из переувлажненных грунтов….………………55 3.1. Особенности строительства городских дорог на участках с переувлажненными грунтами………………………………………………59 3.2. Причины избыточного увлажнения территорий……………………………62 3.3. Особенности технологии производства работ при наличии переувлажненных грунтов……………………………………………………64 4. Укрепление переувлажненных грунтовых оснований…………………………73 4.1. Существующий опыт укрепления переувлажненных грунтовых оснований………………………………………………………….………….73 4.2. Рекомендации по укреплению переувлажненных грунтов…………………76 4.3. Технология производства работ………………………………………………78 Заключение……………………………………………………………………………82 Контрольные вопросы…………………………………………………….…………83 Рекомендуемая литература………………………………………………………….85

Учебное издание Кириенко Владимир Андреевич

ПРИМЕНЕНИЕ УКРЕПЛЕННЫХ И ПЕРЕУВЛАЖНЕННЫХ ГРУНТОВ В ГОРОДСКОМ ДОРОЖНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ НА СЕВЕРО-ЗАПАДЕ РФ Редактор А. В. Афанасьева Корректор К. И. Бойкова Компьютерная верстка И. А. Яблоковой Подписано к печати 09.09.08. Формат 60×84 1/ 16 Бум. офсетная. Усл. печ. л. 5,0. Уч.- изд. л. 5,2. Тираж 100 экз. Заказ 145. «С» 64. Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул., 4. Отпечатано на ризографе. 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская ул, 5.