Повышение характеристик слабых грунтов, устранение просадок мостовых переходов по технологии струйной цементации.
При строительстве автомобильных дорог в ряде случаев возникает необходимость повышения несущей способности слабых оснований дорожного полотна. В настоящее время повсеместное развитие и применение в промышленном и дорожном строительстве находит технология струйной цементации (jet-grouting) слабых грунтов оснований, которая отличается высокой эффективностью и скоростью сооружения грунтоцементных конструкций в сложных инженерно-геологических условиях.
Технология струйной геотехнологии, позволяет получать грунтоцементный массив любой формы и размеров, который обладает достаточно высокими прочностными, деформационными характеристиками, более чем на порядок превышающими характеристики грунта. Технология струйной цементации применяться на объектах транспортного строительства: при строительстве метрополитена, строительстве дорог на слабых грунтах и другом специальном строительстве.
С помощью струйной цементации грунтов в дорожном строительстве решаются задачи:
армирование грунтов; укрепление откосов и склонов; создание противофильтрационных завес; закрепление грунтов в основании дорожного плотна; закрепление грунтов при проходке тоннелей, сбоек возведение подпорных стен и ограждений котлованов;
Работы могут вестись без разбора дорожного полотна, с дневной поверхности.
Струйная цементация активно применяется при создании дорожных туннелей (строительство закрытым способом). В ходе работ внутренние стенки туннеля усиливаются продольными колоннами со стальными сердечниками, а также расположенными перпендикулярно ходу тоннеля грунтоцементными сваями-«зонтиками», уходящими в грунт под углом. Бурение под сваи из грунтоцемента также осуществляется при создании туннелей методом продавливания. Для предотвращения обваловки грунта в ходе продавливания параллельно стенам туннеля создаются защитные экраны из секущихся грунтоцементных свай.
Важнейшим требованием при устройстве сопряжения мостового сооружения с насыпью подхода, является обеспечение плавности въезда и съезда транспортного средства с подходной насыпи на мост на весь период эксплуатации.
В местах сопряжения мостов и путепроводов в процессе их эксплуатации
возникают просадки грунта подходов, что ведет к образованию трещин в асфальтобетонном покрытии, перекосам, нарушениям поверхностного водоотведения воды. Эти дефекты связаны с необеспеченностью плавного перехода от конструкции насыпи подходов к более жесткой конструкции пролетных строений.
Обеспечение плавного сопряжения подходных насыпей с искусственными сооружениями (мостами, путепроводами, водопропускными трубами) является весьма важной задачей как для автомобильных, так и для железных дорог.
В местах сопряжения, таких физически неоднородных конструкций, как подходная насыпь и искусственное сооружение (ИССО), нередко обнаруживаются просадки, деформации, приводящие к появлению дополнительных динамических сил и возникновению неровностей, даже ведущих к разрушению дорожной одежды в случае с автодорожными мостами.
Возникновение деформаций на участках сопряжения мостовых сооружений с подходными насыпями, имеет комплексную природу и рассматривать ее решение, так же требуется комплексно, с учетом как понимания природы возникновения проблемы, так и применения технологий.
Причин появления таких деформаций может быть несколько: это и недостаточное уплотнение грунта при сооружении подходных насыпей и повышенное увлажнение насыпей в зоне сопряжения при паводках; обильных осадках, а также более интенсивное промерзание и оттаивание этих зон; увлажнение глинистых участков грунтов земляного полотна, ведущее к их пучению на различную высоту; динамические нагрузки в процессе эксплуатации в местах сопряжения мостовых сооружений с подходами создающие просадки грунта, трещины и выбоины в асфальтобетонном покрытии; застои и протечки воды.
Грунты в большей части Казахстана обладают низким внутренним сцеплением. В связи с этим, их использование в дорожном строительстве, особенно при укладке слоев оснований и возведения земляного полотна, приводит к определенному технологическому кризису, т. е. прочность слоев основания не соответствует требуемой нагрузке дорожных одежд. Поэтому на практике дорожного строительства Казахстана, такие низкопрочные, мало связывающиеся грунты дополнительно усиливались с добавлением различных стабилизаторов, типа как цемент, известь, шлак и др.
Просадочные грунты наиболее распространены на востоке, юго-востоке и занимают 2/3 территории республики. Засоленные грунты наиболее широко распространены в центральном Казахстане и на западе Республики.
Например, грунты на большинстве территорий Южного Казахстана имеют низко связывающие свойства, т. е. их внутренние сцепления значительно ниже, чем суглинистых материалов. В связи с этим на вновь эксплуатируемых дорогах, из-за низкой прочности материалов, грунты легко подвергается просадке или к пучинообразованию.
Причина этого, низкая внутренняя связанность грунта, высокая пластичность и отсутствие скелетообразующих материалов и возможность формирования пространственных конструкционных форм в дорожной насыпи на всю ее высоту, ширину, глубину без разбора, переуплотнения и как следствие большого объема земляных работ.
Особо следует отметить особенности работы участков сопряжения подходных насыпей с мостами и путепроводами, характеризующихся различной жесткостью, способностью к расширению при температурных перепадах и как следствие, неравномерностью осадки. Дорожная одежда, уложенная на железобетонном пролетном строении (у устоя), характеризуется значительно большим модулем упругости, чем конструкция, уложенная на грунте примыкающей подходной насыпи. В связи с чем темпы осадки двух смежных отрезков автомобильной дороги могут существенно различаться.
Мосты и путепроводы, как правило, сооружают на фундаментах глубокого заложения, поэтому они относительно нечувствительны к существующим автомобильным нагрузкам. Напротив, земляное полотно на подходных участках укладывают в насыпях, и оно, обычно, подвержено существенной осадке. Неравномерность осадок дорожного полотна приводит к «скачкам» транспортных средств и возникновению динамических (ударных, сдвиговых) составляющих нагрузок на дорожную одежду и земляное полотно.
Водно-тепловой режим земляного полотна на подходах к искусственным сооружениям имеет свои особенности. Располагаясь в теле насыпи, искусственное сооружение (ИССО) прерывает движение воды по дренирующим слоям дорожной одежды и миграции влаги в грунтах насыпи, основание которой почти всегда имеет уклон в сторону водотока или лога.
Поэтому возле искусственного сооружения накапливается больше влаги, чем на других участках земляного полотна.
Основными недостатками известных способов изготовления сопряжения проезжей части моста с насыпью и ими являются: сдвиг и деформации подушки и дренирующего материала в горизонтальном направлении, что приводит к осадке переходной плиты; сложность конструкции сопряжения, связанная с необходимостью использования бетонного лежня, подушек из щебеночного и дренирующего материала, которые необходимо послойно уплотнять; при горизонтальном смещении устоя типовое сопряжение полностью приходит в негодность, так как переходные плиты сдвигаются со шкафной стенки.
Достигается путем формования рядов ГЦС (грунтоцементных свай), размещенных вдоль и поперек насыпи с поверхностным уплотнением верхней части ГЦС и верхнего слоя насыпи. Причем поперечные ГЦС образуют совместно с грунтом, уложенным в насыпи -полосы со средней жесткостью, при этом среднюю жесткость уменьшают от максимальной у устоя моста, до минимальной у противоположного от устоя моста края переходной плиты.
Кроме того, жесткость грунта в теле насыпи повышается за счет формирования пространственной конструкции в теле насыпи и глубинной цементации (уплотнения) грунта, происходящего при формовании ГЦС. Поверхностное уплотнение верхнего слоя насыпи и ГЦС создает равномерную плотность верхней части ГЦС и окружающего их грунта, что, в конечном итоге, повышает надежность работы конструкции сопряжения моста с насыпью.
Схема формирования сопряжения проезжей части
автодорожного моста с насыпью
Компания «Союз Смесь» проводит весь комплекс мероприятий от технического решения до геотехнических работ по восстановлению, закреплению сопряжений мостовых переходов.
