Противодеформационные конструкции для стабилизации земляного полотна (стр. 7 )

Применение разрядно-импульсной технологии наиболее целесообразно при выполнении следующих работ:

– стабилизации шлейфов земляного полотна при высоте насыпи более 5 м;

– усиления земляного полотна, где применение традиционных методов затруднено или исключено по техническим условиям;

– усиления откосов земляного полотна без удлинения водопропускных труб;

– создания противофильтрационных завес для исключения обводнения тела насыпи;

– усиления земляного полотна при потере им общей устойчивости.

6.5. Технологии стабилизации земляного полотна
природными материалами

6.5.1. Укрепляющие минеральные композиции ДВГУПС

В настоящее время для усиления основной площадки земляного полотна и создания оптимального температурно-влажностного режима, обеспечивающего стабильность его конструктивных элементов, рекомендуется использовать искусственные материалы: пенополистирол, геотекстиль, дрены и т. д. в соответствии с Техническими условиями (ТУ) на работы по ремонту и планово-предупредительной выправке пути № ЦПТ/51.

Так, на ДВЖД в перспективном плане по усилению основной площадки земляного полотна до 2005 г. предусмотрено при выполнении капитальных ремонтов пути (в том числе укладке бесстыкового пути) применение полистирола типа «STYRODUR C-RHS» и геотекстиля «TYPAR 3857». Однако их применению в условиях массового развития деформаций земляного полотна на ДВЖД препятствует отсутствие обоснования для их широкого использования в условиях Дальневосточного региона и высокая стоимость [19].

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Укладка пенополистирола в условиях Дальневосточного региона заведомо имеет существенные недостатки. Согласно п. 3.7 ТУ на применение полистирола для сохранения грунтов основной площадки земляного полотна от бокового промерзания, ширина его должна составлять 5,5 м. Во-первых, технологически на двухпутном участке можно уложить плиты, шириной не более 4,4 м, на однопутном – не позволяет основная площадка (как правило, она заужена из-за частых подъемок на балласт). Во-вторых, по причине бокового промерзания дополнительно должны утепляться откосы. В-третьих, конструкция из пенополистирольных плит при ее высокой стоимости недолговечна.

Применение синтетического нетканого материала на участках выплесков и весенних просадок как самостоятельного противодеформационного материала дорого и не всегда эффективно. Как известно, борьба со следствием дает только временный эффект.

По заданию службы пути ДВЖД НИЛ «Основания и фундаменты» ДВГУПС разрабатывает и внедряет новейшие технологии стабилизации земляного полотна укрепляющими минеральными композициями из отходов местной промышленности и минерального сырья. По своим физическим свойствам такие композиции ни сколько не уступают синтетическим, а по долговечности и технологичности при выполнении защитных и укрепительных работ на земляном полотне даже превосходят их [17].

С помощью таких композиций можно решить многие проблемы укрепления земляного полотна и водоотводов, связанные с пучением, уширением основной площадки земляного полотна, эрозией откосов [18].

Дальневосточный регион богат минеральным сырьем, из которого можно получить композиции для упрочнения слабых, переувлажненных грунтов при стабилизации автомобильных и железных дорог, аналоги которых широко используются в мировой практике.

ДВГУПС предложено для укрепления железнодорожного полотна использовать минеральные отходы дробления магнезиально-карбонатных пород: доломитов, бруситов, а также вскрышных пород бруситового рудника, содержащих окись магния: талькомагнезитов, серпентинитов и др.

Благодаря содержанию в тонкоизмельченной бруситовой муке Mg++ и свободной гидроксильной группы она обладает поверхностно-активными свойствами, что позволяет создавать совместно с укрепляемым грунтом достаточно прочные, водо - и морозостойкие структуры. Для улучшения физико-механических свойств укрепляемых грунтов в состав композиции вводят вяжущие составляющие, представляющие собой магнезиально-известково-пуццолановый цемент. В состав укрепителя входит полуобожженный доломит или бруситсодержащие отходы, подвергнутые совместному помолу с вулканическим туфоцеолитом и другими добавками. Стабилизатор не только укрепляет грунт, но и сорбирует лишнюю влагу, снижая тем самым вероятность появления пучинистых деформаций. Вяжущее-стабилизатор имеет марки 150, 200, 300. Расход вяжущего в композиции составляет 6–8 %.

Разработано несколько видов стабилизаторов-укрепителей с использованием дешевого сырья – отходов местного производства.

Хорошие результаты показывают стабилизаторы с использованием золошлаковых отходов.

Расход стабилизатора (вяжущее + бруситовый отсев фракции 0–5 мм) в зависимости от назначения колеблется от 4 до 20 % в составе золо-шлаковой композиции.

Перспективны стабилизаторы-укрепители с утепляющим эффектом с использованием органических отходов, в частности отходов гидролизной переработки древесины – лигнина. В сочетании с магнезиальным вяжущим такие стабилизаторы не менее эффективны, чем пенопласты при защите земляного полотна от промерзания, а стоимость в 8–10 раз меньше.

В последнее время в составе композиции в качестве стабилизаторов апробированы ферменты-уплотнители «Perma-zyme», «Bakto-zyme» и другие производства американской фирмы «International Enzyme».

Композиционные смеси, уложенные на основную площадку земляного полотна, улучшают ее физико-механические характеристики:

– прочность на сжатие увеличивается в 20 раз;

– уменьшаются пучинистые свойства грунтов;

– увеличивается водостойкость и морозостойкость.

Технико-экономический расчет показал, что стоимость укладки композиционных смесей на ДВЖД для доведения основной площадки до проектных размеров по сравнению со стоимостью устройства контрбанкетов из сортированного скального грунта для насыпей высотой 2 м и выше можно сократить в 2–5 раз.

Преимущество укрепляющих композиций из минерального сырья очевидно. Природные компоненты гармонично вживаются в тело земляного полотна, регулируют термовлажностный режим, увеличивают в несколько раз сцепление грунта и его водонепроницаемость.

Используемые компоненты из карбонатно-магнезиальных пород за счет сорбирующих свойств и улучшения характеристик упрочненного грунта позволяют снизить материалоемкость и трудоемкость на укрепляемых объектах и тем самым в 7–10 раз снизить себестоимость противодеформационного мероприятия.

Разработаны несколько составов укрепляющих композиций для усиления элементов земляного полотна и инженерных сооружений, а также технологические процессы [19]:

– усиления основной площадки земляного полотна с применением машин RM-80, ЭЛБ-3мк, ВПО-3000, ВПР-02, ДСП, ПБ, ХДВ;

– реконструкции балластной призмы и устройства жесткой подбалластной подушки без снятия рельсошпальной решетки с применением машин RM-80, ЭЛБ-3мк, поливочного устройства на дрезине ДГКу, ХДВ, ВПО-3000, ВПР-02, ДСП и ПБ;

– усиленного капитального ремонта бесстыкового пути с очисткой щебеночного балласта и укладкой композиционных материалов с применением машин СЧУ-800, ВПР-02, ДСП, ПБ;

– уширения основной площадки и укрепления откосов насыпи от расползания укрепляющими композициями из местных строительных материалов;

– усиления основной площадки земляного полотна с применением композиций из местных строительных материалов со снятием рельсошпальной решетки;

– усиления оползневого откоса выемки буронабивными сваями из композиционных материалов.

6.5.2. Технология «Сеткон» ДВГУПС

Кафедрой «Строительное производство» ДВГУПС совместно с НИЛ «Основания и фундаменты» ДВГУПС разработана и внедряется на ДВЖД многофункциональная технология «Сеткон» (сетчатые контейнеры) для устройства различных конструкций из скального грунта. Эта технология объединяет комплекс технологических процессов по загрузке, транспортировке и укладке в сооружения скальных материалов. Она рассчитана на использование при реконструкции и ремонте земляного полотна железных и автомобильных дорог, других грунтовых сооружений.

Технология «Сеткон» позволяет на современном уровне реализовать следующие мероприятия:

– сооружение фильтрующих насыпей и дренирующих прорезей;

– берегоукрепление;

– стабилизацию оползневых склонов;

– усиление слабых оснований насыпей;

– уширение основной площадки земляного полотна над водопропускными трубами и в стесненных условиях;

– восстановление аварийных участков в экстремальных ситуациях и др.

Суть технологии «Сеткон» состоит в следующем:

– сортированный скальный грунт загружается механизированным способом в специальные синтетические сетчатые контейнеры (рис. 6.25);

– заполненные контейнеры перевозятся на строительную площадку различными транспортными средствами;

– Подпись: конструкции монтируются из контейнеров с применением стреловых кранов.

Сетчатые контейнеры имеют различную форму и объем в зависимости от специфики работ. Они могут использоваться как однократно, становясь частью конструкции, так и многократно – в качестве технологической оснастки для производства работ. В получаемых конструкциях за счет специальных связей между сетчатыми контейнерами обеспечивается целостность с земляным полотном; армирование слабых оснований; высокая сопротивляемость к растягивающим усилиям, устойчивость к сейсмическим воздействиям.

Технология «Сеткон» специально разработана для условий реконструкции действующих дорог, когда необходимо в сжатые сроки выполнить работы в труднодоступных местах при движении поездов и имеет следующие преимущества в сравнении с традиционными технологиями:

– возможность сооружения конструкций из скального грунта в труднодоступных местах – на склонах, болотах, марях, откосах высоких насыпей;

– улучшение качества конструкций;

– ликвидацию тяжелого физического труда;

– повышение уровня культуры производства в путевом хозяйстве.

При использовании технологии «Сеткон» достигаются следующие технико-экономические результаты:

– повышение производительности труда (уменьшение трудоемкости) в 1,5–2 раза;