Сооружение земляного полотна в песчаных пустынях
Конструкция земляного полотна в районах подвижных песков должна обеспечивать условие минимума заносимости песком. При этом предусматриваются мероприятия по предохранению земляного полотна от выдувания и образования песчаных заносов на полосе шириной не менее 50-150 м с учётом рельефа местности, скорости и направления ветра, степени подвижности песков, зависящей от закрепления поверхности растительностью, зернового состава песка и других факторов.
При незаросшей и слабозаросшей поверхности песков земляное полотно устраивают преимущественно в виде насыпей высотой 0,5-0,6 м, возводимых из резервов глубиной до 0,2 м. В пределах равнин и межбарханных понижений должны быть предусмотрены:
планировка полосы шириной 15-40 м с каждой стороны полотна;
закрепление подвижных форм рельефа на ширину до 200 м за пределами полосы отвода.
Насыпи высотой более 1 м устраивают с использованием песка из выемок или карьеров, размещаемых с подветренной стороны на расстоянии не менее 50 м от дороги.
Выемки глубиной до 2 м разрабатывают раскрытыми с откосами не круче 1:10. При необходимости устройства водоотвода в выемке она должна быть разделана под насыпь с откосами не круче 1:4. Выемки глубиной более 2 м разделываются под насыпи высотой 0,3-0,4 м. При этом расстояние между подошвами внутреннего и внешнего откосов необходимо принимать равным 10-20 м в зависимости от силы и направления ветра и состава песка.
На участках с полузаросшей и заросшей поверхностью необходимо обеспечивать максимальное сохранение растительности и естественного рельефа прилегающей местности. С этой целью насыпи проектируются минимальной высоты, без резервов. Выемки следует проектировать минимальной ширины с откосами 1:2. При необходимости получить из выемки требуемое количество грунта для насыпей предусматривают уширение выемки.
Для обеспечения проезда технологического транспорта по земляному полотну устраивают защитный слой из глинистого грунта или песка, укреплённого вяжущими или иными способами, толщиной 0,15-0,20 м либо укладку геотекстильной прослойки с отсыпкой нижнего слоя дорожной одежды.
Земляное полотно и грунтовые основания в песках наиболее целесообразно возводить в зимне-весенний период, когда благодаря более высокой влажности грунтов производительность землеройных машин значительно выше, чем летом, улучшаются также и условия проезда автомобилей.
При возведении насыпей в барханных песках для поперечного перемещения грунта из боковых резервов наиболее рациональны бульдозеры. Расстояние перемещения песка бульдозерами 15-25 м, в отдельных случаях до 40-50 м. В целях повышения производительности бульдозеров применяют уширители и открылки к отвалам.
Насыпи и боковые резервы после их разравнивания бульдозерами планируют прицепными грейдерами. Для возведения невысоких насыпей из песка выемок, сооружаемых при пересечении песчаных гряд, используются бульдозеры. При этом выемка разрабатывается поперечными траншеями с перемещением грунта с оси дороги, который затем по продольным траншеям сдвигается в насыпь. Разработку выемки начинают с создания продольной траншеи. Поперечные траншеи устраивают последовательно от середины к концам выемки, допускаемая их глубина 1,5-2,0 м
При расстоянии перемещения песка до 80-100 м применяют метод перемещения грунта бульдозерами с промежуточными валами. При необходимости перемещения песка на расстояние более 100 м целесообразно использование самоходных и прицепных скреперов. При этом необходимо учитывать неизбежное снижение производительности скреперов при работе на барханных песках. Коэффициент наполнения ковша примерно 0,6-0,7 при влажном и 0,3-0,5 при сухом барханном песке.
Для предупреждения ветровой эрозии на песчаной поверхности устраиваются защитные слои из связных или обломочных грунтов. Глинистые грунты для устройства защитного слоя и укрепления откосов разрабатывают в карьерах или сосредоточенных резервах с помощью экскаваторов или бульдозеров с погрузчиками. Влажность грунта должна быть близкой к оптимальной, поэтому наиболее рационально устраивать защитный слой и укреплять откосы в весенне-зимний период.
Толщина защитных слоев должна быть не менее, см:
глины и суглинки тяжёлые - 10;
суглинки и супеси пылеватые - 15;
супеси лёгкие крупные и лёгкие - 20;
гравийно-щебёночные, песчаные смеси - 10.
Грунт в защитный слой укладывают способом «от себя» с подвижкой бульдозером.
При устройстве защитного слоя под дорожной одеждой глинистый грунт разравнивают бульдозерами, планируют автогрейдерами и немедленно после планирования уплотняют катками на пневматических шинах или тяжёлыми гладковальцовыми катками. При недостатке влаги грунт перед уплотнением увлажняют до оптимальной влажности. Плотность грунта защитного слоя должна составлять не менее 0,95 от максимальной при стандартном уплотнении.
При устройстве защитных слоев на откосах грунт разравнивают грейдерами и укатывают прицепными гладкими катками.
Надёжность противоэрозионной защиты повышается при укреплении грунтов защитного слоя вяжущими материалами. Толщина укреплённых слоев должна быть не менее толщины, приведенной в табл. 9.3.
Таблица 9.3
| Вид грунта | Вяжущий материал | Толщина укреплённых слоев, см |
| Суглинки и супеси | 8 % битума МГ 25/40; 40/70; 70/130 | |
| 3-4 % битума МГ 25/40 + 0,03-0,06 ПАВ Э-1 | ||
| 6-8 % цемента | ||
| Барханные пески | 8-10 % цемента или 6-8 % цемента + 2-3 % извести или жидкого стекла | 12-15 |
| 3-4 % жидкого битума 40/70 + 3 % цемента (5-10 % цементной пыли) + 0,015-0,3 % ПАВ Э-1 | 12-15 | |
| 5-6 % медленно распадающейся 50-55 % анионной битумной эмульсии | 12-15 |
Укрепление песка вяжущими материалами производится дорожной фрезой, оборудованной баком для распределения вяжущего. При устройстве защитного слоя из глинистых грунтов, укреплённых вяжущими материалами, последовательно выполняют следующие технологические операции:
разравнивание и планировку поверхности верха земляного полотна прицепным грейдером;
вывоз глинистого грунта автомобилями-самосвалами с выгрузкой его способом «от себя»;
распределение глинистого грунта бульдозером и планировку автогрейдером;
распределение вяжущего материала автогудронатором или автоцементовозом в зависимости от вида вяжущего;
перемешивание вяжущего с грунтом дорожной фрезой за 1-2 прохода по одному следу;
прикатку и уплотнение слоя катками на пневматических шинах за 8-10 прохода по одному следу.
В качестве вяжущих материалов для временной фиксации поверхности песков рекомендуется использовать медленно распадающиеся дорожные битумные эмульсии (ГОСТ Р 52128-2003), приготовленные на битуме марок БНД 200/300 и БНД 130/200. Возможно использование также жидкой нефти и водного раствора полиакриламида.
Битумную эмульсию 50-55 % концентрации доставляют к месту работ в автомобильных цистернах. Для исключения распада эмульсии во время транспортировки на дальние расстояния на каждые 10 т эмульсии добавляют в тару 0,5 кг щёлочи.
Концентрированную эмульсию сливают в необходимом количестве в приёмную цистерну пескозакрепительного агрегата, а затем разбавляют её 2-6 частями воды. При розливе разбавленной эмульсии битум проникает в поры песка, создавая защитный слой толщиной 5-20 см. Защитный слой в течение 2-3 лет предохраняет поверхность песков от эрозионного действия ветропесчаного потока и не препятствует прорастанию семян.
При небольших объёмах работ для розлива битумной эмульсии на откосы можно использовать автогудронаторы.
Нормы расхода вяжущих материалов для закрепления песчаных откосов земляного полотна приведены в табл. 9.4.
Таблица 9.4
| Вяжущий материал | Нормы расхода, л/м2 |
| Битумы марок БНД 200/300 и 130/200 (при применении битумных эмульсий) | 0,35-0,50 |
| Жидкие нефти | 3,00-4,00 |
| Водный раствор полиакриламида или препарата К-4 (0,5-0,7 %-ной концентрации) | 6,00-8,00 |
Для укрепления откосов и других поверхностей из несвязных грунтов возможно применение жидкого битума с добавкой катионного препарата Э-1 (или другого аналогичного по эффективности).
Укрепление песка жидким битумом с добавкой Э-1 и битумными эмульсиями рекомендуется осуществлять с использованием двух фрез, движущихся по укрепляемому слою одна за другой. В навесной бак первой фрезы заливают водный раствор Э-1, а в бак второй фрезы - жидкий битум. В процессе работы первая фреза служит для распределения эмульсии в песке, а вторая - для дополнительного перемешивания. После перемешивания песка с вяжущим смесь разравнивают и уплотняют обычными способами.
Уплотнение песков, укреплённых органическими вяжущими, рекомендуется начинать в утренние часы и заканчивать до повышения температуры смеси не ниже +35°С.
Движение технологических транспортных средств можно открывать на второй день после уплотнения при использовании органических вяжущих материалов и через 3-5 дней в случае применения неорганических вяжущих.
Для закрепления откосов и одерновки грунтовых поверхностей аэродромов применяют посев трав. Для посева используют смеси семян многолетних трав, дающих плотный дёрн. Высевать следует весной или осенью в период выпадения осадков. Посев трав на песках производят без подготовки почвы механизированным способом с применением агрегата ЦНИИС для гидропосева.
Посев трав на откосах земляного полотна в песчаных пустынях и фиксацию их вяжущими материалами выполняют поздней осенью или ранней весной в северной части пустынной зоны, зимой и перед весенними дождями - в её южной части.
В мелких и мелких пылеватых песках, закрепляемых посевом трав, для предотвращения выдувания семян трав укрепляют засеянные поверхности жидкими вяжущими материалами. Жидкие вяжущие материалы разливают с помощью пескозакрепительного агрегата, состоящего из гусеничного трактора, разбрызгивателя и приёмной цистерны. В качестве разбрызгивателя жидких вяжущих материалов (фиксаторов) используются дождевальные аппараты, мотопомпы, садовые опрыскиватели. Разбрызгиватели снабжаются сменными шлангами с наконечниками для регулирования струи битумной эмульсии при её розливе на откосы. Приёмную цистерну вместимостью 10-15 м3 устанавливают на самостоятельной тележке, находящейся в сцепе с трактором-тягачом.
Пескозакрепительный агрегат обслуживает звено машин, доставляющих воду, и битумовозы, подвозящие концентрированную эмульсию или другой фиксатор от базы хранения или места приготовления.
При строительстве дорог и аэродромов в заросших песках необходимо свести к минимуму повреждение растительности, нарушение естественного рельефа и разрыхление поверхности песков прилегающей местности. Для этого необходимо:
при сооружении насыпей из боковых резервов закладывать резервы возможно большей глубины непосредственно у земляного полотна;
в среднебугристых, крупнобугристых и грядовых песках максимально использовать для отсыпки насыпей песок из выемок за счёт уположения откосов;
стоянки дорожных машин и жильё устраивать за пределами охраняемой полосы;
движение транспортных средств и машин ограничивать узкой полосой строящейся дороги и специальными временными дорогами.
При отсутствии местных связных грунтов для закрепления поверхностей эффективно применение геотекстиля. Укладка полотен геотекстиля может быть продольной и поперечной с обязательным перекрытием полотен внахлёст.
Если нет необходимости укрепления откосов земляного полотна (заросшие пески), следует применять продольную укладку полотен. В случаях когда укрепление распространяется и на откосы насыпи, более целесообразна поперечная укладка. При укладке геотекстиля в два слоя нижний слой полотнищ расстилают в поперечном, а верхний - в продольном направлении.
Величина перекрытия соседних полотнищ зависит от вида соединения, но не должна быть менее 15 см. В местах стыковки полосы следует укреплять металлическим шпильками Г-образной формы длиной 30 см, диаметром 6-8 мм через 1,5-2,0 м при продольной укладке. При поперечной укладке укрепление шпильками осуществляют по оси, по кромкам, по бровкам и на концевых точках.
Концевые части полотнищ при поперечной укладке заглубляют не менее чем на 0,6 м от поверхности земли с немедленной их засыпкой. Канавы для концевых частей полотнищ устраивают в процессе планировки прицепным грейдером или планировщиком. Засыпку полотнищ геотекстиля на откосах насыпи производят сразу после устройства нижнего слоя основания. Толщина гравийно (щебёночно) - песчаной засыпки должна быть не менее 10 см. Уплотнение нижнего слоя основания, уложенного на защитном слое из геотекстиля, производят при хорошо увлажнённом земляном полотне с предварительной прикаткой лёгкими катками.