Технология укрепления грунта: основные ошибки при выполнении работ
Развитая сеть автомобильных дорог – один из основных индикаторов уровня развития страны. Согласно рейтингу глобальной конкурентоспособности Всемирного Экономического Форума, в 2018 году по качеству дорог Россия находилась на 114-м месте (из 138-ми стран) со средним балом 2.9 (максимальный 7). Необходимо отметить, что по данному показателю в 2017 году мы находились на 123-м месте и соседствовали с такими странами как Кыргызстан и Румыния.
Положительную динамику в плане развития дорожной инфраструктуры обеспечивают инициативы, связанные с реализацией ФЦП «Развитие транспортной системы России», принятой 20 декабря 2017 года. Основными целевыми индикаторами подпрограммы «Автомобильные дороги» для периода с 2018 по 2021 годы являются:
- Строительство и реконструкция автомобильных дорог федерального значения, в том числе по объектам, реализуемым в рамках концессионных и инвестиционных соглашений → 2'462 км
- Протяженность автомобильных дорог общего пользования федерального значения, соответствующих нормативным требованиям к транспортно-эксплуатационным показателям, находящихся в оперативном управлении у ФДА или в доверительном управлении у государственной компании «Российские автомобильные дороги» → увеличение на 1'782 км
- Прирост объема транзитных перевозок → 7,9 млн тонн
Также ужесточились требования к качеству строительства дорог посредством Постановления Правительства РФ от 30 мая 2017г. №658 «О нормативах финансовых затрат и правилах расчета размера бюджетных ассигнований федерального бюджета на капитальный ремонт, ремонт и содержание автомобильных дорог федерального значения», которым регулируются затраты на содержание и ремонт и межремонтные сроки.
В некоторых регионах России стартовали программы «Сельские дороги», цель которых увеличение протяженности сети дорог IV и V категорий.
В связи с этим перед дорожной отраслью остро стал вопрос использования современных технологий строительства и инновационных строительных материалов. Благодаря этому технология укрепления грунта попала в перечень стратегических технологий ФДА «Росавтодор».
Данная технология является альтернативой традиционной технологии замены грунта при устройстве слоев оснований и обладает целым перечнем преимуществ, начиная от экономического – снижение стоимости строительства, до качественного – позволят добиться более высоких эксплуатационных свойств и долговечности.
Технология плоскостного укрепления грунта предполагает использование двух вариантов проведения работ:
- смешивание извлеченного грунта в специальных установках с последующим его вывозом обратно на объект и укладкой
- смешивание грунта с вяжущим непосредственно «на дороге» с последующими профилированием и уплотнением катками.
Однако, несмотря на кажущуюся простоту процессов и высокий технический и технологический уровень специализированной техники, самым важным остается соблюдение требований и правил выполнения работ, иначе велик риск получения некачественного результата при устройстве основания, что впоследствии скажется на качестве и долговечности всей дорожной конструкции.
Преобладающий объем работ по укреплению грунтов на текущий момент выполняется методом «смешивания на дороге». Ниже представленные основные наиболее частые ошибки, результаты к которым они приводят, и описание правильного подхода.
1. Недостаточный объем инженерных изысканий, в том числе по грунту.
Результат:
- Ошибки в расчете конструктива
- Неправильный выбор материалов и их дозировок для укрепления грунта
- Проблемы с техникой на объекте и срыв сроков проведения работ
рис.1. Увязнувший ресайклер на участке с переувлажнённым грунтом
рис.2. Увязнувший ресайклер на участке с переувлажнённым грунтом
Рекомендации по выполнению работ по данному переделу:
- Проведение инженерных изысканий в полном объеме, с учетом всех требований со стороны инженеров-проектировщиков
- Обследование участка работ на предмет наличия посторонних предметов в слое грунта, подлежащего укреплению (например, использование георадаров или специализированных систем контроля степени уплотнения, установленных на каток)
Результат:
- Не достижение проектных требований (брак)
- Появление усадочных трещин по укрепленном слою
- Удорожание работ
рис.3. Испытание на водостойкость: укрепленные различными вяжущими грунты
рис.4. Образцы укрепленного грунта с неправильно выбранными типами вяжущих и при передозировке вяжущих
Рекомендации по выполнению работ по данному переделу:
- Проведение комплексного анализа свойств грунтов, в том числе содержание водорастворимых солей, pH, емкость катионного обмена для глинистых грунтов и содержание органических примесей. Все эти показатели будут влиять на эффективность работы вяжущих.
- Выбор вяжущих, основываясь на принципе комплексного подхода, т.е. состав вяжущего должен обеспечивать взаимодействие как на физическом, так и на химическом уровне с грунтом.
- Проведение подтверждающих лабораторных испытаний в системах «грунт-вяжущее» для определения наиболее эффективных составов вяжущих и их дозировок для обеспечения достижения требуемых показателей к укрепленному грунту.
3. Неправильный выбор технических параметров для специализированной техники – тип роторного барабана и резцов ресайклера. Существует несколько типов барабанов, предназначенных для различных типов грунтов – от природных мягких (суглинки, глины), до жестких и твердых (АБГ).
Результат:
- Быстрый износ резцов и резцедержателей
- Снижение эффективности и качества работы ресайклера
4. Одной из самых распространенных ошибок является отсутствие подачи воды в барабан смесителя.
В большинстве случаев, строители не подключают систему подачи воды непосредственно к барабану смесителя, а распределяют воду после прохода ресайклера поливомоечной машиной, в некоторых случаях не вводят вводу в состав смеси «грунт-вяжущее» вообще.
Результат:
- Не достижение проектных требований по прочности и по уплотнению, нестабильные свойства укрепленного грунта.
рис.5. Распределение воды через навесной роторный смеситель (ресайклер)
рис.6.Распределение воды через самоходный ресайклер
Рекомендации по выполнению работ по данному переделу:
- Подключение воды к ресайклеру с последующей точной дозировкой (на основе лабораторных испытаний) в барабан.
- В случае необходимости регулирования распыляемой воды по ширине захватки закрывать/открывать необходимое количество форсунок на ресайклере, а не уменьшать дозировку воды.
5. Отсутствие резцов на барабане.
Результат:
- Неравномерный гранулят, плохое качество измельчения и перемешивания грунта с вяжущим, что приводит к нестабильным показателям укрепленного слоя грунта.
Результат:
- Не достижение проектных требований по укрепленному слою грунта, нестабильность свойств
- Появление усадочных трещин
- Удорожание работ
рис.7. Распределение различных типов вяжущих без соблюдения дозировок
рис.8. Оборудование для контроля дозировки вяжущего
Рекомендации по выполнению работ по данному переделу:
- Постоянный контроль за работой распределителя с соблюдением заданных дозировок вяжущего
- Постоянный контроль за естественной влажностью грунта, при необходимости корректировка количества вводимой воды для достижения параметра оптимальной влажности
7. Отсутствие контроля уплотнения смеси
Результат:
- Не достижение проектных требований, нестабильные свойства по слою укрепленного грунта
- Производство пробного уплотнения с целью определения точного количество проходов катка для достижения проектных требований и периодический контроль качества уплотнения.
8. Отсутствие ухода за укрепленным слоем, эксплуатация слоя на следующий день.
Результат:
- образование усадочных трещин, не достижение проектных требований по слою укрепленного грунта
Правильное выполнение работ данному переделу:
- В зависимости от погодных условий и производственных процессов производить уход за грунтобетоном в виде проходов поливомоечных машин не менее двух раз в сутки или обработка слоя пленкообразующим материалом
- Соблюдение скоростного режима при движении по укрепленному грунту не более 20 км/ч без резких разгонов и торможений
9. Отсутствие защитного слоя по укрепленному грунту для временной эксплуатации
Результат:
- Разрушение укрепленного слоя под механическим воздействием колес транспорта
Правильное выполнение работ данному переделу:
- На период временной эксплуатации укрепленный грунт укрывать слоем из щебня или АГБ
Также важно отметить, что не рекомендуется выполнять работы при следующих погодных условиях
- Во время дождя или непосредственно перед дождем
- Если грунт промерз и когда среднесуточная температура ниже 5
- Когда ожидается понижение температуры в течении 7 суток ближайших с момент окончания работ
Таким образом, без соблюдения базовых правил выполнения работ риск получения брака приближается к 100%. При этом, некачественно выполненное основание ускоряет, иногда драматично быстро, разрушение всей дорожной конструкции, со всеми вытекающими из этого последствиями.
Авторы:
- Анна Ружицкая, Менеджер по продуктам в навале, ЛафаржХолсим (Россия)
- Дмитрий Раков, Инженер по дорожным проектам, ЛафаржХолсим (Россия)