Торфяные грунты в дорожном строительстве

Обновлено: 19.09.2024

Обширные территории нашей страны, приблизительно 20 %, заболочены. Наличие в геологическом раз-резе торфов и высокий уровень грунтовых вод требуют дополнительных мероприятий по улучшению свойств грунтов и, следовательно, дополнительных затрат при строительстве. В связи с этим при освое-нии территории предпочтение отдается более благоприятным участкам. Применение новых технологий в строительстве и мелиорации грунтов позволяет при расширении хозяйственного освоения территории задействовать неудобные заболоченные участки. Необходимо отметить, что большая часть нефтяных ме-сторождений Западной Сибири расположена в заболоченной местности. По сравнению с минеральными (песчано-глинистыми) грунтами, торф характеризуется высокими влажностью, пористостью и сжимае-мостью. Следует отметить, что вопросу времени консолидации торфов, слагающих затопляемую левобе-режную террасу и пойму р. Кама, уделено недостаточно внимания в научной литературы. Поэтому целью работы является оценка времени консолидации торфов для выбора технологии строительства автодоро-ги. В статье приведен расчет времени консолидации торфов и выполнено районирование грунтов осно-вания автодороги. В основе районирования заложен срок строительства автодороги, для выделенных таксонов приведены рекомендации.

1. Амарян Л.С. Исследование фильтрационной консолидации сильно сжимаемых осно-ваний // Сборник материалов всесоюзного совещания по строительству на слабых водона-сыщенных грунтах. – Таллин, 1965.

2. Галкин В.И., Середин В.В., Лейбович Л.О., Копылов И.С., Пушкарева М.В., Чирко-ва А.А. Оценка эффективности технологий очистки нефтезагрязненных грунтов // Защита окружающей среды в нефтегазовом комплексе. – 2012. - № 6. – С. 4-7.

4. Заяц В.Н., Шибут А.И. Вторичная консолидация в процессе уплотнения болотных грунтов. В сб.: Строительство на торфяных грунтах. Ч. I. – Калинин, 1972. – С. 122-127.

7. Середин В.В., Галкин В.И., Пушкарева М.В., Лейбович Л.О., Сметанин С.Н. Вероят-ностно-статистическая оценка инженерно-геологических условий для специального райо-нирования // Инженерная геология. – 2011. - № 4. – С. 42-47.

8. Середин В.В., Галкин В.И., Растегаев А.В., Лейбович Л.О., Пушкарева М.В. Прогно-зирование карстовой опасности при инженерно-геологическом районировании территорий. // Инженерная геология. – 2012. - № 2. – С. 40-45.

9. Середин В.В., Лейбович Л.О., Пушкарева М.В., Копылов И.С., Хрулев А.С. К вопросу о формировании морфологии поверхности трещины разрушения горных пород // Физико-технические проблемы разработки полезных ископаемых. Новосибирск. – 2013. - № 3. – С. 85-90.

10. Середин В.В., Пушкарева М.В., Лейбович Л.О., Бахарева Н.С. Методика инженерно-геологического районирования на основе бальной оценки классификационного признака // Инженерная геология. – 2011. - № 3. – С. 20-25.

Обширные территории нашей страны, приблизительно 20 % [5], заболочены. Наличие в геологическом разрезе торфов и высокий уровень грунтовых вод требуют дополнительных мероприятий по улучшению свойств грунтов и, следовательно, дополнительных затрат при строительстве. В связи с этим при освоении территории предпочтение отдается более благоприятным участкам. Применение новых технологий в строительстве и мелиорации грунтов позволяет при расширении хозяйственного освоения территории задействовать неудобные заболоченные участки. Необходимо отметить, что большая часть нефтяных месторождений Западной Сибири расположена в заболоченной местности.

По сравнению с минеральными (песчано-глинистыми) грунтами, торф характеризуется высокими влажностью, пористостью и сжимаемостью. Под нагрузкой 0,1–0,2 МПа осадка торфа составляет 30–50 %.

Изучением физико-механических свойств торфов занимались Амарян Л.С., Гусева В.И., Дрозд П.А. , Зарецкий Ю.К., Морарескул Н.Н., Силкин А.М. . Исследованиями их консолидации – Зарецкий Ю.К., Морарескул Н.Н. .

Следует отметить, что вопросу времени консолидации торфов, слагающих затопляемую левобережную террасу и пойму р. Кама, уделено недостаточно внимания. Поэтому целью работы является оценка времени консолидации торфов для выбора технологии строительства автодороги.

Объектом исследования является торф, залегающий в основании участка внутрипромысловой автодороги.

В территориальном отношении часть автодороги находится в пределах акватории Камского водохранилища и в прибрежной зоне р. Кама (рис. 1, 2).

В геоморфологическом отношении участок исследований представляет собой пологую заболоченную равнину с абсолютными отметками 106,69–107,94 (Балтийская система высот), третьей надпойменной террасы р. Кама.

Площадь изысканий расположена в 650–700 м от левого берега Камского водохранилища. Между ней и берегом проектируется устройство дамбы (насыпи) с водопропускным сооружением и автодорога (рис. 2).

Рис. 1. Местоположение площади изучения

Рисунок 2 – Площадь изысканий в акватории Камского водохранилища (Google Earth, снимок 2011 г.)

В пределах участка изысканий по данным буровых работ, подтвержденных лабораторными испытаниями, встречены торфы и илы, которые относятся к специфическим грунтам.

Торф – органический грунт, образовавшийся в результате естественного отмирания и неполного разложения болотных растений в условиях повышенной влажности при недостатке кислорода и содержащий 50 % и более органических веществ.

Геологическое строение, до глубины 10 м, представлено (сверху вниз) четвертичными аллювиально-биогенными и аллювиальными отложениями: торф мощностью от 0,3 до 5,6 м, глина мягкопластичная вскрытой мощностью до 2,0 м и песок средней крупности мощностью от 1,0 до 6,5 м (рис. 3).

Рис. 3 – Геологический разрез

В инженерно-геологическом разрезе торф черный, коричневато-черный, древесно-травяной, сильноразложившийся, реже среднеразложившийся, нормальнозольный и высокозольный, насыщенный водой. Торф вскрыт скважинами над песчаным грунтом (искусственно погребенный торф) и участками с поверхности.

Физико-механические свойства грунтов представлены в табл. 1.

Автодорога относится к V категории, материалом насыпи является песчано-гравийная смесь (ПГС). Высота насыпи будет определена в зависимости от величины осадки грунтов основания и, прежде всего, торфа. Время строительства – 9 месяцев, максимальное время консолидации – 6 месяцев (до степени консолидации 90 %).

Таблица 1. Физико-механические свойства грунтов

Модуль общей деформации,
Е, МПа

Методика. В методическом плане работа строилась следующим образом:

обосновывалась и выбиралась расчетная модель;
рассчитывалось время осадки торфяной залежи.

Как видно из геологического строения участка исследований, в основании автодороги залегают торф, глины и пески, а материалом насыпи является ПГС, поэтому при расчете используется модель двусторонней фильтрации, и путь фильтрации равен половине мощности сжимаемой толщи.

Время, необходимое для достижения заданной степени консолидации Qv, определяется по формуле [10]:

– путь фильтрации сжимаемой толщи слабого грунта, равный при односторонней фильтрации мощности слоя;

– коэффициент консолидации грунта при вертикальном дренировании, м2/год.

Коэффициент консолидации для торфа равен = 1 м2/год, согласно табл. Ж.1 СП 50-101-2004 [3].

Результаты исследований времени консолидации для степени консолидации 90 % и 99 % при нагрузках Р = 0,5 кг/см2 (от насыпи) приведены в табл. 2.

Таблица 2. Время консолидации толщи специфических грунтов заданной мощности

Мощность
сжимаемой толщи

Время консолидации при

степени консолидации 90 %

степени консолидации 99 %

Из табл. 2 видно, что при степени консолидации грунтового основания автодороги 90 % время консолидации при мощности торфа 5,6 м составляет более 6 лет. Такое положение не отвечает требованиям строительства автодороги (срок строительства определен в 9 месяцев). Таким образом, уплотнять грунты основания автодороги насыпью на всем участке строительства не целесообразно.

Для выбора технологии консолидации грунтов проведено районирование трассы автодороги по методикам, изложенным в работах [2, 7, 9, 10]. В качестве классификационного показателя использован критерий мощности сжимаемой толщи Кр. Это обусловлено тем, что он определяет время консолидации грунтов основания. Граничные условия выбираются, исходя из времени консолидации. При строительстве автодороги за 9 месяцев грунтовое основание должно уплотниться за 6 месяцев. Поэтому, исходя из табл. 2, выбирается Кр. = 1,5 м сжимаемой толщи.

В результате районирования выделено 2 таксона. Первый таксон характеризуется следующими инженерно-геологическими условиями: мощность сжимаемой толщи (mc) меньше 1,5 м, время консолидации t = 6 месяцев. Второй таксон характеризуется mc > 1,5 метра и t > 6 месяцев. Построена карта районирования.

Рекомендации. Для таксона 1 технология уплотнения грунтового основания сводится к формированию насыпи из ПГС. Насыпь передает нагрузку Р = 0,5 кг/см2 грунт. Осадка торфа и ила по результатам расчетов составила 0,4–0,6 м. В течение первых двух месяцев осадка будет составлять 0,2–0,4 м, дальнейшая осадка в 0,1 м произойдет в последующие 4 месяца. В течение периода эксплуатации осадки ила и торфов прогнозируются менее 0,1 м, что допустимо по СП [3].

Для таксона 2 необходимо буронабивными сваями проходить всю сжимаемую толщу, формировать ростверк и по нему укладывать полотно автодороги.

Необходимо отметить, что использование силикатных растворов или удаление торфа в основании проектируемой автодороги не применимо в рассматриваемой водоохраной зоне р. Кама.

Выполнена предварительная оценка времени консолидации торфов в основании автодороги V категории. В соответствии с ограничением по времени строительства (9 месяцев) и срока консолидации торфов (6 месяцев) проведено районирование, выделены два таксона. Для таксона 1 технология уплотнения грунтового основания сводится к формированию насыпи из ПГС в срок, соответствующий времени строительства. Для таксона 2 рекомендовано применение буронабивных свай с обустройством ростверка и последующим возведением автодорожной насыпи.

Рецензенты:

Ибламинов Р.Г., д.г.-м.н., заведующий кафедрой минералогии и петрографии Пермского государственного национального исследовательского университета, г. Пермь.

Середин В.В., д.г.-м.н., профессор, заведующий кафедрой инженерной геологии и охраны недр Пермского государственного национального исследовательского университета, г. Пермь.

3 . Следует различать три типа торфяных грунтов по прочности (табл. 1 ):

1- й - грунты, обладающие достаточной прочностью в природном состоянии; при передаче на них расчетной нагрузки независимо от скорости сжимаются;

2- й - грунты, не обладающие в природном состоянии достаточной прочностью; при быстрой передаче на них расчетной нагрузки выдавливаются, при медленной - сжимаются;

3- й - грунты, которые при передаче на них расчетной нагрузки в любом случае выдавливаются.

5 . В зависимости от типа торфяных грунтов, слагающих слабую толщу, различают три строительных типа болот (табл. 2 ).

6 . При выборе и обосновании типа дорожных покрытий следует отдавать предпочтение сборным покрытиям, предусматривая стадийное строительство дорожной одежды. На первой стадии строительства - до завершения осадок торфяного основания - устраивают основание и укладывают плиты покрытия. На второй стадии - после завершения осадки земляного полотна - разбирают плиты покрытия, выравнивают основание дорожной одежды, укладывают ранее снятые плиты, сваривают и омоноличивают швы покрытия.

7 . Земляное полотно сооружают при максимальном использовании комплексной механизации на основе предварительно разработанных проектов производства работ, которые должны содержать указания по технологии строительства и времени выполнения работ с учетом принятых конструкций земляного полотна.

Тип по прочности

Подтип по деформативности

Сопротивление сдвигу (по крыльчатке) τ _{c д} кгс/см 2

ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

Методические рекомендации по проектированию земляного полотна автомобильных дорог общего пользования из местных талых и мерзлых переувлажненных глинистых и торфяных грунтов в зонах распространения многолетнемерзлых грунтов

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН: Обществом с ограниченной ответственностью "Центром стратегических автодорожных исследований" (д.т.н. В.А.Кретов, к.т.н. И.В.Лейтланд, к.в.н. Г.Ф.Меркулов, инж. А.Е.Шароватов, инж. А.А.Белозеров) при участии д.т.н. А.Н.Шуваева, к.т.н. М.В.Пановой, к.т.н. А.В.Замятина (ООО "НПДУ")

2 ВНЕСЕН Управлением строительства и эксплуатации автомобильных дорог и Управлением научно-технических исследований и информационного обеспечения Федерального дорожного агентства

4 ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

1 Область применения

Настоящий ОДМ устанавливает рекомендации по проектированию земляного полотна автомобильных дорог общего пользования из местных талых и мерзлых переувлажненных глинистых и торфяных грунтов в условиях 1-й дорожно-климатической зоны РФ.

2 Нормативные ссылки

В настоящем ОДМ использованы нормативные ссылки на следующие документы

ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик

ГОСТ 10296-79 Изол. Технические условия

ГОСТ 22733-2016 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности

ГОСТ 10354-82 Пленка полиэтиленовая. Технические условия

ГОСТ 33063-2014 Автомобильные дороги общего пользования. Классификация типов местности и грунтов

ГОСТ 33149-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Правила проектирования автомобильных дорог в сложных условиях

СП 25.13330.2012 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах

3 Термины, определения, обозначения и сокращения

В настоящем ОДМ применены следующие термины с соответствующими определениями

3.1 ВГММГ: Верхний горизонт многолетнемерзлых грунтов;

3.2 гидроизолирующий слой (прослойка): Водонепроницаемый слой из гидроизолирующего материала (полиэтиленовая пленка, изол и др.);

3.3 некондиционный грунт: Грунт не отвечающий требованиям дорожно-строительных норм для конкретного слоя дорожной конструкции по составу и состоянию. Использование такого грунта для строительства допускается только при условии проведения специальных конструктивных и технологических мероприятий;

3.4 граница оттаивания: Граница раздела оттаивающего и мерзлого грунта, движущаяся сверху вниз в процессе оттаивания;

3.5 оттаивающий грунт: Грунт, в котором при переходе от мерзлого состояния в талое разрушаются криогенные структурные связи;

3.6 сыпучемерзлый грунт: Крупнообломочный и песчаный грунт, имеющий отрицательную температуру, но не сцементированный льдом и не обладающий силами сцепления;

3.7 сухомерзлый грунт: Песчаные грунты с суммарной влажностью до 6%, гравийно-песчаные грунты с влажностью заполнителя до 6%;

1. Прочность на сдвиг при температуре минус 0,8°С до 0,5 МПа не превышает усилий резания серийными землеройными транспортными машинами.

2. Прочность их на раздавливание не более 1 МПа.

3.8 талый грунт: Грунт, образующийся в результате естественного оттаивания мерзлых грунтов в карьерах, буртах или теле насыпи;

3.9 твердомерзлый грунт: Дисперсный грунт, прочно сцементированный льдом, характеризуемый относительно хрупким разрушением при ударе, практически несжимаемый под внешней нагрузкой;

3.10 торфяной грунт (торф): Органический грунт, содержащий в своем составе 50% (по массе) и более органического вещества, представленного растительными остатками и гумусом;

3.11 мёрзлый грунт: Грунт, имеющий отрицательную или нулевую температуру, содержащий в своём составе видимые ледяные включения и (или) лёд-цемент и характеризующийся криогенными структурными связями;

3.12 многолетнемёрзлый грунт: Грунт, находящийся в мёрзлом состоянии постоянно в течение трёх и более лет;

3.13 пластично-мерзлый грунт: Дисперсный грунт, сцементированный льдом, но обладающий вязкими свойствами и сжимаемостью под внешней нагрузкой;

3.14 ДКЗ: Дорожно-климатическая зона;

3.15 коэффициент фильтрационной и вторичной консолидации: Показатели, характеризующие скорость деформации грунта при постоянном напряжении за счет фильтрации воды и ползучести грунта;

3.16 нестабильные слои насыпи: Слои из мерзлых или талых переувлажненных грунтов, которые в насыпи имеют степень уплотнения, не отвечающую нормативным требованиям, вследствие чего при оттаивании или длительном действии нагрузок могут возникать остаточные деформации слоя;

3.17 осадка мерзлого грунта при оттаивании: Свойство мерзлого грунта уменьшаться в объеме при оттаивании за счёт структурного перехода льда в воду, и данное явление увеличивается по мере роста дренирующих свойств грунтов;

3.18 относительная осадка при оттаивании ММГ: Осадка, отнесенная к слою грунта единичной толщины, обусловленная таянием ледяных включений и уплотнением оттаявшего грунта при воздействии сжимающей нагрузки, выражается как отношение величины осадки образца мерзлого грунта к высоте образца грунта при оттаивании, например, в компрессионных условиях, при действии на него сжимающей нагрузки;

3.19 ползучесть грунта: Процесс развития деформаций грунта (сдвиговых, объемных) во времени при действии постоянного напряжения;

3.20 сливающаяся мерзлота: Верхняя граница многолетнемерзлых грунтов сливается с подошвой деятельного слоя;

3.21 термоизолирующие слои: Слои, обладающие термоизоляционными свойствами (искусственные, натуральные: мох, торф и др.).

4 Основные положения

4.1 Документ содержит указания по конструированию и расчёту земляного полотна автомобильных дорог общего пользования из местных талых и мерзлых, переувлажненных глинистых и торфяных грунтов.

4.2 При проектировании плана и профиля автомобильных дорог необходимо учитывать тип местности по условиям увлажнения и мерзлотно-грунтовым условиям согласно СП 34.13330, ГОСТ 33063 и ВСН 84-89 [1], влияющим на устойчивость земляного полотна при строительстве автомобильных дорог в первой ДКЗ (рисунок 1).

4.3 Типовые конструкции земляного полотна для условий первой ДКЗ, как правило, предполагают использование крайне дефицитных для этой зоны песчаных и крупнообломочных грунтов. Использование в земляном полотне глинистых грунтов имеет очень ограниченное применение, в первую очередь из-за того, что они находятся в состоянии повышенной влажности, что значительно снижает их несущую способность.

Применение переувлажненных глинистых грунтов для устройства земляного полотна автомобильных дорог в зонах распространения ММГ, при определенном обосновании, может осуществляться как в зимний период из мерзлых, так и в летний период из талых грунтов.

4.4 Возможность использования при устройстве земляного полотна автомобильных дорог в зоне распространения ММГ переувлажненных глинистых (мерзлых и талых) грунтов может быть осуществлена за счет реализации комплекса мероприятий, предопределенных физико-механическими характеристиками таких грунтов, природно-климатическими условиями территорий, на которых они применяются, специальными организационно-техническими мерами, обеспечивающими саму возможность проектирования и строительства дорог в таких условиях.

4.5 Основной областью применения торфяных грунтов является использование их в качестве теплоизоляционных слоев в теле, на откосах и подошве насыпи.

4.6 При разработке проектных решений для вариантов конструкций земляного полотна из местных глинистых и торфяных грунтов необходимо использовать комплексный подход, включающий оценку: условий строительства, способов получения грунта в карьерах и резервах, возможности ведения строительства в различные времена года, принципов использования твердомерзлых, пластично-мерзлых грунтов и торфов в земляном полотне и многолетнемерзлых грунтов в основании насыпей.

5 Требования к грунтам и материалам, применяемым в зонах распространения ММГ

5.1 Степень пригодности глинистых грунтов для сооружения земляного полотна устанавливают испытанием грунтовых проб и образцов, отобранных в карьерах и резервах, с определением гранулометрического состава, влажности, плотности и числа пластичности грунта (ГОСТ 5180), оптимальной влажности и максимальной плотности сухого грунта (ГОСТ 22733). Коэффициент уплотнения грунта должен отвечать требованиям таблицы 1.

5.2 На всех типах местности допускается применять талые глинистые грунты, удовлетворяющие требованиям по гранулометрическому составу таблицы 2 [1, 2]. При содержании пылеватых и глинистых частиц, в большем количестве по массе, чем указано в таблице 2, переувлажненные глинистые грунты допускается применять для отсыпки нижней части насыпи, при условии их сохранения в мерзлом состоянии в течение всего периода эксплуатации.

5.3 Твердомерзлые и пластично-мерзлые глинистые грунты при оттаивании, как правило, имеют влажность выше допустимой.

5.4 С учетом комплекса физико-механических свойств, определяющих выбор конструкции и технологии сооружения земляного полотна, глинистые грунты повышенной влажности разделяют на четыре категории по степени переувлажнения согласно таблице 3.

5.5 Грунты допустимой степени переувлажнения в зонах распространения ММГ применяют в насыпях автомобильных дорог без специальных ограничений, но с учетом конструктивных и технологических особенностей, вытекающих главным образом из недостаточной прочности грунтов и уменьшения производительности машин.

5.6 Грунты средней степени переувлажнения допускается применять в нижних слоях насыпей автомобильных дорог при условии получения в процессе укатки максимально возможного коэффициента уплотнения с учетом возможности последующего доуплотнения в процессе консолидации до требуемой плотности.

ДОРОГА / СТРОИТЕЛЬСТВО / ПРОЕКТИРОВАНИЕ / БОЛОТО / ТОРФ / АГРЕССИВНАЯ СРЕДА / ГЕОТЕКСТИЛЬ / ГЕОШПУНТЫ / БЕТОН / АСФАЛЬТОБЕТОН / ПОДПОРНЫЕ СТЕНКИ / АРМОГРУНТ / ROAD / CONSTRUCTION / DESIGN / SWAMP / PEAT / AGGRESSIVE ENVIRONMENT / GEOTEXTILES / GEO-PILES / CONCRETE / ASPHALT CONCRETE / RETAINING WALLS / ARMORED GROUND

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Войтов М.А., Никольцев П.К., Бестаев В.И., Жирнов К.Ф., Комраков Ю.В.

Зачастую, при строительстве автомобильных дорог в болотистой местности возникают трудности, вытекающие из неблагоприятных условий, данного биома. Это становится серьезной проблемой как на этапе проектирования , так и на этапе строительства . Для того чтобы дорога простояла отведенный ей проектом срок, проектировщики и строители часто прибегают к нестандартным решениям, решениям которые редко применяются в других условиях. В данной статье будут рассмотрены некоторые из них, получившие наибольшее распространение, ввиду своей надежности и эффективности.

Modern methods of building roads in marshy areas

Often, during the construction of roads in a swampy area, difficulties arise from the adverse conditions of this biome. This becomes a serious problem both at the design stage and at the construction stage. In order for the road to stand the time allotted to it by the project, designers and builders often resort to non-standard solutions, solutions that are rarely used in other conditions. This article will discuss some of them that are most widely used, due to their reliability and effectiveness.

Современные методы строительства автомобильных дорог в болотистой

П.К. Никольцев, М.А. Войтов, В.И. Бестаев, К.Ф. Жирнов, Ю.В. Комраков Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону

Аннотация: Зачастую, при строительстве автомобильных дорог в болотистой местности возникают трудности, вытекающие из неблагоприятных условий данного биома. Это становится серьезной проблемой как на этапе проектирования, так и на этапе строительства. Для того, чтобы дорога простояла отведенный ей проектом срок, проектировщики и строители часто прибегают к нестандартным решениям, которые редко применяются в других условиях. В данной статье будут рассмотрены некоторые из них, получившие наибольшее распространение, ввиду своей надежности и эффективности. Ключевые слова: дорога, строительство, проектирование, болото, торф, агрессивная среда, геотекстиль, геошпунты, бетон, асфальтобетон, подпорные стенки, армогрунт.

Строительство дорог в России затруднено множеством факторов: разнообразие климатических поясов, большая площадь дорожного покрытия (вследствие чего, на поддержание дорожной отрасли невозможно выделить достаточное количество материальных средств и ресурсов), огромное количество регионов, в которых не всегда достаточно необходимых материалов для строительства. В связи с этим строительство осложнено изначально, без дополнительных условий, усложняющих возведение качественной дорожной конструкции. Под гнетом этих факторов, любое вмешательство дополнительных агрессивных условий значительно повышает стоимость строительства дорог. Одним из таких факторов является строительство в заболоченной местности или строительство дорог, пересекающих болота.

В России болота являются достаточно распространенными биомами, которые нельзя игнорировать как при проектировании дорог, так и при их строительстве. Почва с повышенным содержанием влаги, под действием нагрузок начинает терять свои прочностные характеристики, вследствие чего проектируемая конструкция служит значительно меньше запланированного

срока эксплуатации. Также не стоит забывать о том, что в последние годы значительно увеличились темпы промышленного и сельскохозяйственного производства, что привело к резкому увеличению парка автотранспортных средств, объемов грузовых и пассажирских перевозок автотранспортом. [1] Общеизвестен факт, что большая часть территории Российской Федерации расположена в условиях вечной мерзлоты, вследствие чего можно говорить об актуальности использования ресурсов и богатств данных территорий для эффективного социально-экономического развития нашей страны[2]. Дело в том, что значительная часть территории с вечномерзлыми грунтами, а именно Восточная Сибирь, покрыта тонким слоем промерзания, который оттаивает, позволяя растениям набирать влагу, и они образуют еще один тип местности - тайгу, в которой также очень распространены участки заболачивания, вследствие отсутствия путей отхода воды и ее скапливания на поверхности в недостаточном для образования озера количестве.

2. Основные проблемы при строительстве дорог в болотистой местности

Основными проблемами строительства в такой местности являются: - Морозное пучение грунта. Болота появляются в местах скопления избыточной влаги, которую не успевает или просто не может профильтровать почва, отводя ее на уровень грунтовых вод. Это места, у которых в основе насыпи лежат такие грунты, как суглинок и глина, то есть связные грунты. Вследствие этого избыточная влага попадает в тело насыпи и после цикла заморозки происходит эффект морозного пучения, то есть расширения влаги внутри тела насыпи при застывании. После разморозки уплотненный грунт начинает терять свою прочность, так как вода возвращает себе исходный объем, и пустоты, оставленные после ее расширения, начинают разрушать насыпь, позволяя грунту осыпаться.

- Слабое основание в виде торфа. Слабое основание - это грунт, у которого низкие показатели физико-механических свойств относительно других грунтов. Им присущи избыточная увлажненность, высокая сжимаемость и низкая несущая способность.

- Разрушение краевых зон насыпи размывом. Вследствие этого явления к концу ремонтного срока дорога теряет свои первоначальные геометрические характеристики. Это ведет к серьезному подорожанию ремонтных работ, ввиду больших объемов земляных и укрепительных работ.

- Сложный проезд техники во время строительных работ и сложное обустройство временной дороги. Это очень сильно замедляет срок строительства и иногда вынуждает перекрывать участок дороги, что негативно сказывается на объездной дороге, где значительно возрастает интенсивность движения.

- Агрессивная среда болотной воды, негативно влияющая на все металлические, бетонные и асфальтобетонные элементы дорожной одежды.

- Отрицательное влияние оказывают периодические изменения температуры и вызываемое ими изменение фазового состояния воды [3].

Чаще всего болото является условием строительства, но иногда оно формируется из-за неправильного строительства и халатного отношения к отводу воды с участка строительства. Чтобы этого избежать, необходимо устройство испарительных бассейнов.

Также наличие болот часто подразумевает не только торфяную почву, но и иногда суглинки и глину. Грунты с высоким содержанием глинистых частиц тяжело поддаются укреплению из-за склонности к комкообразованию [4]. Сейчас с основными проблемами в строительстве на болотных участках научились справляться множеством способов, которые мы и рассмотрим в данной статье.

3. Использование геосинтетических материалов.

Геосинтетические материалы используются в разных областях — от строительства в условиях слабых оснований, защиты и армирования откосов до создания прослоек различного назначения в дорожных конструкциях, а также при проведении мелиоративных мероприятий [5].

Дорожное строительство связано с большими затратами труда и денежных средств, для экономии которых необходимы наиболее прогрессивные методы строительства, ускоренные темпы сооружения автомобильных дорог, высокое качество работ, прочность и долговечность дорожных конструкций. Одним из путей снижения стоимости и ускорения темпов строительства автомобильных дорог является широкое применение местных дорожно-строительных материалов, в первую очередь грунтов, находящихся в непосредственной близости к месту проведения работ [1]. На сегодняшний день существует различные системы, позволяющие обеспечить постоянный устойчивый дренаж в основании искусственных сооружений. Одним из современных подходов является применение геосинтетических материалов в дренажных системах, что позволяет значительно сократить затраты при строительстве [6]. Также на основе опыта, проведенного А.В. Мащенко и А.Б. Пономаревым [7], можно сделать вывод, что геосинтетические материалы не теряют свойства при циклах замерзания - оттаивания, и, что немаловажно, улучшают свойства деформационных характеристик грунтов.

1) Использование геотекстиля, тканного и термоскрепленного, используется для армирования слабых болотных оснований. Усиление насыпи происходит за счет обратного изгибания геотекстиля вне зоны нагрузки, благодаря чему происходит распределение давления и отвод излишнего напряжения. Такая конструкция увеличивает несущую способность слабого грунта. Также

геотекстиль в зависимости от типа способен улучшать дренирующие и фильтрующие свойства.

2) Геосетки и георешетки - это плоские структуры, состоящие из ячеек более 10 мм и соединенные в жестких узловых точках, благодаря чему распределение нагрузки происходит более равномерно.

Расчет размера ячеек производится по формуле: (D+d)/2 Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Читайте также: