А - насыпь; б - выемка; 1 - дренажная скважина; 2 - пневмопробойник; 3 - установка для заполнения скважин дренирующим материалом; 4 - подкюветный дренаж; 5 - ослабленная зона земляного полотна

На участках местности с необеспеченным поверхностным стоком при высоком уровне стояния подземных вод (I и IV тип пучин) применяется конструкция (рис. 12.29, б), которая также связана с необходимостью полного переустройства дорожной одежды. При устройстве гидроизолирующих прослоек используют полиэтиленовую пленку толщиной 0,2 мм и более, стабилизированную 2 % канальной сажи, изола и обработанный битумом нетканый геосинтетический материал.

Армирующие прослойки (рис. 12.29, в) применяются для повышения несущей способности грунта земляного полотна на пучинистых участках без его удаления, если его влажность составляет менее 0,9 от границы текучести, при частичной замене пучинистого грунта, при уменьшении толщины морозозащитного слоя или конструктивных слоев дорожной одежды.

Армирующую прослойку укладывают на грунт. Ее применение возможно в сочетании с другими мероприятиями, в том числе и с устройством теплоизолирующего слоя. Такая конструкция позволяет ограничить пучение грунта земляного полотна допустимыми нормами или полностью предотвратить его промерзание.

Регулирование теплового режима земляного полотна осуществляют главным образом путем устройства морозозащитных и теплоизолирующих слоев (рис. 12.30).

Морозозащитные слои - это слои дорожной одежды и верхней части земляного полотна из зернистых материалов, таких как щебень, песчаногравийные смеси, шлаки, непучинистые грунты I группы, а также грунты, укрепленные вяжущими и гидрофобизированные.

Теплоизолирующие слои - это слои дорожной одежды из материалов с более эффективными теплозащитными свойствами, чем у грунтов и обычных дорожно-строительных материалов. К таким материалам относятся полимерные материалы (пенопласты), легкие бетоны, в которых содержатся пористые заполнители (керамзит, аглопорит, гранулы полистирола, измельченный пенопласт), металлургические шлаки; золошлаковые смеси, обработанные и необработанные вяжущим; композиции из местных материалов или грунтов, легких заполнителей и вяжущих, приготовленных способом смешения как в установке, так и на полотне дороги; битумоминеральные смеси обычные или с легкими заполнителями. Коэффициент теплопроводности таких материалов не должен превышать 0,6 Вт/мК, коэффициент морозного пучения не более 1 %. Кроме того, образцы из этих материалов должны обладать достаточной прочностью. Теплоизолирующие слои из пенопласта устраивают редко из-за высокой стоимости этого материала.

Рис. 12.29. Конструктивные решения при переустройстве пучинистых участков:

А - конструкция с гидроизолирующей прослойкой под дорожной одеждой; б - то же, в земляном полотне; в - то же, с армирующей прослойкой

Рис. 12.30. Конструкция дорожной одежды с теплоизолирующими слоями:

А - из укрепленных материалов и грунтов с легкими заполнителями; б - то же, с трубчатыми дренами; в - с морозозащитным слоем из битумоминеральной смеси; 1 - покрытие; 2 - основание; 3 - укрепительная полоса; 4 - укрепление обочин; 5 - песчаный дренирующий слой; 6 - засев трав; 7 - теплоизолирующий слой; 8 - трубчатая дрена; 9 - выпуск; 10 - морозозащитный слой

Для предохранения земляного полотна от значительного промерзания устраивают дорожные одежды с теплоизолирующими слоями из укрепленных цементом или битумом местных материалов, грунтов или отходов промышленности с добавкой легких заполнителей. В качестве легких заполнителей чаще всего используют шлаки, аглопоритовый щебень или песок, керамзит и др.

Для предохранения грунта земляного полотна под дорожной одеждой от промерзания со стороны обочин теплоизолирующий слой должен быть шире проезжей части на 0,8-1,0 м с каждой стороны. На концах участка с теплоизолирующим слоем в продольном направлении дороги на протяжении 3-5 м толщину теплоизолирующего слоя постепенно уменьшают, чтобы избежать резкого перехода от одной конструкции к другой и предупредить возможность появления трещин в местах сопряжения.

Технология устройства теплоизолирующих слоев из материалов, укрепленных цементом, или битумоминеральных материалов почти не отличается от технологии устройства слоев дорожной одежды из этих материалов. Отличие состоит в том, что в случае применения в качестве легкого заполнителя керамзита, аглопорита или перлита уплотнение слоев производят только легкими или средними катками. Большая часть описанных методов требует полной перестройки земляного полотна и пригодна лишь для небольших участков.

Выбор противопучинных мероприятий на реконструируемых дорогах должен осуществляться на основе технико-экономического анализа их эффективности. Сравниваемые мероприятия должны намечаться на основе изучения причин, вызывающих пучинообразование. Во всех случаях противопучинные мероприятия должны сопровождаться укреплением обочин, предотвращающим просачивание через них воды в основание дорожной одежды.

Проектирование противопучинных мероприятий требует глубокого изучения причин возникновения переувлажнения и промерзания грунтов. Однократное внешнее обследование пучинистого участка, не сопровождающееся инженерно-геологическими изысканиями, не всегда может привести к правильной оценке. Иногда образование пучин бывает связано с неблагоприятным расположением грунтов в теле земляного полотна, например наличием окруженных водонепроницаемыми грунтами песчаных линз, в которых может скапливаться вода. В наиболее сложных случаях приходится разрабатывать проекты на основе детальных инженерно-геологических обследований. Устранение пучинистых участков, связанных с увлажнением грунтовыми водами (коренные пучины), требует детального и глубокого изучения гидрогеологических условий и оказывается эффективным лишь при проведении достаточно капитальных мероприятий. При современных средствах механизации дорожно-строительных работ на таких участках наиболее эффективной является полная перестройка земляного полотна с заменой грунта верхних слоев морозоустойчивым.