МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРИМЕНЕНИЮ ПЕСКОВ, УКРЕПЛЕННЫХ ЦЕМЕНТОМ (СУХИЕ СМЕСИ), ДЛЯ УСТРОЙСТВА В ЗИМНЕЕ ВРЕМЯ ОСНОВАНИЙ ПОД СБОРНЫЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫЕ ПОКРЫТИЯ НА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГАХ НЕФТЯНЫХ ПРОМЫСЛОВ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Утверждены директором СОЮЗДОРНИИ
канд. техн. наук Э.М. Добровым

Одобрены Главзапсибдорстроем
(письмо № 6204/26-116 от 9.02.84)

Москва 1984

Обосновано использование сухих смесей для устройства цементогрунтовых оснований в условиях Западной Сибири. Под сухими смесями понимаются смеси, приготовленные зимой смешением сыпучемерзлых грунтов (крупнообломочных и песчаных) с цементом в грунтосмесительных установках ДС-50А или с помощью дорожной фрезы ДС-18.

Подчеркивается, что рекомендуемая технология позволяет значительно продлить строительный сезон сооружения автомобильных дорог в Западной Сибири, ускорить темпы строительства автомобильных дорог, повысить производительность труда рабочих и выработку машин, а, следовательно, эффективность дорожного строительства, ускорить ввод в эксплуатацию автомобильных дорог и снизить удельную величину накладных расходов.

Приводятся требования к грунтам и укрепленным материалам, а также подготовительные мероприятия, необходимые для устройства оснований в зимнее время.

Содержание

Предисловие

"Методические рекомендации по применению песков, укрепленных цементом (сухие смеси), для устройства в зимнее время оснований под сборные железобетонные покрытия на автомобильных дорогах нефтяных промыслов Западной Сибири" разработаны на основе анализа и обобщения результатов опытного строительства, натурных наблюдений и обследования производственных участков, а также лабораторных исследований, проведенных Союздорнии совместно с производственным строительно-монтажным объединением "Запсибдорстрой" Главзапсибдорстроя.

Цель разработки настоящих "Методических рекомендаций" - существенно продлить строительный сезон сооружения автомобильных дорог в Западной Сибири, ускорить строительство автомобильных дорог, повысить производительность труда рабочих и выработку машин, снизить накладные расходы, способствовать созданию постоянных кадров квалифицированных рабочих-строителей и механизаторов, повысить эффективность дорожного строительства.

В "Методических рекомендациях" приводятся мероприятия, необходимые для производства работ в зимних условиях по устройству укрепленных оснований под сборные железобетонные покрытия; в них предусмотрено несколько технологий с использованием грунтосмесительных установок ДС-50А, фрез ДС-18, других машин и механизмов; даны требования к грунтам; и укрепленным материалам.

Настоящие "Методические рекомендации" не исчерпывают  всех возможностей производства работ по устройству укрепленных оснований в зимнее время и всех возникающих при этом вопросов, поэтому "Методические рекомендации" следует считать временными. Накапливаемый производственный опыт при зимнем строительстве укрепленных оснований будет учтен при последующей переработке настоящих "Методических рекомендаций".

"Методические рекомендации по применению песков, укрепленных цементом (сухие смеси), для устройства в зимнее время оснований под сборные железобетонные покрытия на автомобильных дорогах нефтяных промыслов Западной Сибири" разработаны канд. техн. наук А.С. Дудкиным, инж. А.К. Петрушиным (Союздорнии) и Н.В. Изюмовым (трест "Сургутдорстрой") с участием В.М. Абрамова (ПСМО "Запсибдорстрой"), И.Н. Глуховцева, М.Н. Соколовой, В.П. Курепиной, Д.А. Калинкиной, В.А. Хлебникова, Л.И. Семендяева (Союздорнии), Н.Б. Лаврентьевой (трест "Сургутдорстрой").

Предложения и замечания по данной работе просьба направлять по адресу: 143900, Московская обл., Балашиха-6, ш. Энтузиастов, 79, Союздорнии.

I. Общие положения

1.1. Настоящие "Методические рекомендации" составлены с: целью обеспечить устройство в зимний период при температуре минус 10°С и ниже цементогрунтовых оснований под сборные железобетонные покрытия на автомобильных дорогах нефтяных промыслов Западной Сибири.

1.2. При устройстве цементогрунтовых оснований зимой по предлагаемой технологии при укреплении грунтов цементом исключается процесс увлажнения до оптимальной влажности цементогрунтовой смеси при ее приготовлении.

По этой технологии смеси приготавливают двумя способами:

1 - в стационарных грунтосмесительных установках;

2 - на дороге или в карьере с использованием линейных грунтосмесительных машин. Наиболее целесообразно применять грунтосмесительные установки, обеспечивающие высокую точность дозирования.

1.3. Для приготовления цементогрунтовых смесей используют сухие песчаные и крупнообломочные грунты, влажность которых перед наступлением устойчивых отрицательных температур не, превышает 4% (по массе грунта). Такие грунты при отрицательных температурах, согласно ГОСТ 25100-82, относятся к сыпучемерзлым - крупнообломочным и песчаным, имеющим отрицательную температуру, но несцементированным льдом вследствие их малой влажности.

1.4. Следует учитывать, что зимой при перемешивании сыпучемерзлых песчаных и крупнообломочных грунтов с цементом без доступа воды процессы гидролиза и гидратации цемента в поровом пространстве протекают крайне медленно. Уложенные в основание дорожной одежды сухие смеси, находящиеся зимой в сыпучем мёрзлом состоянии с хрупкоразрушающимися связями, профилируют и уплотняют (до коэффициента 0,92-0,94 от стандартной требуемой плотности). При этом конкретный коэффициент уплотнения должен определяться пробным уплотнением.

1.5. После устройства основания дорожной одежды на него укладывают сборные железобетонные покрытия без сварки стыковки омоноличивания швов.

После укладки плит на основание отсыпают обочины до уровня уложенных плит, что позволяет сохранить влагу под плитой в дорожной одежде с наступлением положительных температур. При такой технологии производства работ устройство монтажного слоя, из сыпучемерзлой пескоцементной смеси зимой не требуется.

Участки дорог со сборными покрытиями, уложенными на основание дорожной одежды из сухих смесей, эксплуатируют весь зимний период.

1.6. Весной при устойчивой положительной температуре (не менее 15°С в течение одной недели) после оттаивания земляного полотна выявляют деформации покрытия (неровности, просадки, перекосы и т.д.). В этот период на участках дороги, где обнаружены деформации, движение закрывают, покрытие демонтируют, основание дорожной одежды выравнивают и уплотняют, устраивают монтажный слой, повторно укладывают плиты, сваривают стыки, омоноличивают швы и только после этого открывают движение. На участках, где после оттаивания земляного полотна деформаций покрытия не наблюдается, сварку стыков и омоноличивание швов выполняют без демонтажа покрытия.

Эти работы рекомендуется выполнять, как правило, в июне каждого года.

Если подобные работы; проводят в более поздние сроки, на схватившемся слое цементогрунта, то основание выравнивают досыпкой сухой цементе грунте вой смеси без нарушения сплошности и монолитности основания. В этом случае выравнивающий слой будет и монтажным.

1.7. Прочность цементогрунтов, приготовленных с использованием сухих смесей, следует устанавливать через 90 сут. их твердения в условиях полного водонасыщения при положительных температурах воздуха (не менее 15°С). Это обусловлено тем, что твердение цементогрунтового основания, устроенного зимой с использованием сухой смеси, возможно лишь при наличии в нем воды в оптимальном количестве, которая появляется только при наступлении весенних положительных температур в результате капиллярного перемещения из земляного полотна, а также тем, что цементогрунтовое основание твердеет лишь в условиях положительных температур.

1.8. Следует учитывать, что при устройстве цементогрунтовых оснований по предлагаемой технологии смеси зимой не доуплотняются на 4-6% стандартной плотности, вследствие чего объем пор такого цементогрунта на 2-3% выше, чем цементогрунта, уплотненного до требуемой плотности; для устранения этого явления в сухие смеси на основе мелких песков вводят цемент в количестве 12-14% их массы.

Такая дозировка цемента обеспечивает объем цементного геля, достаточный для предельного заполнения порового пространства укрепленных несвязных грунтов.

1.9. При приготовлении сухих смесей на дороге или в карьере используют линейные грунтосмесительные машины (фрезы ЛС-18), при приготовлении только в карьере - грунтосмесительные установки ДС-50А.

Отряды машин комплектуют в зависимости от наличия тех или иных разновидностей песчаных или крупнообломочных грунтов, а также от требуемого темпа устройства цементе грунтового основания зимой.

При укреплении цементом сыпучемерзлых песчаных грунтов, содержащих отдельные включения льда, следует использовать комплекты дорожно-строительных машин с ведущей фрезой ДС-18 или грунтосмесительной установкой ДС-50А; при укреплении крупнообломочных сыпучемерзлых грунтов с зернами размером до 40 мм - комплект машин с ведущей машиной ДС-50А; при укреплении грунтов с зернами размером до 25 мм-комплекты машин с ведущей фрезой ДС-18.

Состав отряда машин устанавливают на основе технико-экономических расчетов с учетом производительности отряда, заданного темпа работ, дальности возки грунтов и других материалов, дальности возки сухой смеси к месту устройства цементогрунтового основания дорожной одежды.

1.10. Земляное полотно под цементогрунтовое основание, устраиваемое зимой с использованием сухих смесей, отсыпают и уплотняют в соответствии с требованиями СНиП 111-40-78 и "Инструкции по проектированию автомобильных дорог нефтяных промыслов Западной Сибири" ВСН 26-80 (Тюмень, 1981).

Земляное полотно, на котором устраивают зимой цементогрунтовое основание дорожной одежды, должно быть возведено в летний период или зимой за год до устройства основания.

Отсыпка земляного полотна и устройство укрепленного основания в один зимний сезон допускается в исключительных случаях при соответствующем технико-экономическом обосновании ввиду необходимости дополнительного расхода цемента на устранение деформаций основания в весеннее время на отдельных участках.

1.11. Технико-экономический эффект от продления строительного сезона в результате устройства зимой цементогрунтовых оснований с использованием сухих смесей обеспечивается: эффективным использованием в течение года рабочей силы, средств механизации и автомобильного транспорта; равномерным в течение года использованием грунтосмесительных установок; снижением накладных расходов; досрочным вводом дорог в эксплуатацию.

2. Требования к применяемым материалам

2.1. Для устройства цементогрунтовых оснований дорожной одежды с использованием сухих смесей применяют следующие несцементированные обломочные грунты: пески мелкие, в том числе одноразмерные, гидронамывные, пылеватые; пески крупные, средние разнозернистые и одноразмерные; песчано-гравийные и гравийно-песчаные смеси; крупнообломочные гравийные, дресвяные и щебеночные.

Крупнообломочные грунты не должны содержать зерен крупнее 40 мм. При отсутствии в крупнообломочных грунтах зерен размером крупнее 25 мм суммарное количество частиц размером от 2 до 25 мм не должно быть более 70% массы грунта.

2.2. В качестве минеральных вяжущих материалов для устройства укрепленных оснований с использованием сухих смесей применяют цемент. Качество цемента, применяемого для укрепления грунтов, должно соответствовать требованиям ГОСТ 10178-76.

2.3. Цементогрунты, приготовленные с сухими смесями, должны иметь прочность не менее II класса согласно "Инструкции по применению грунтов, укрепленных вяжущими материалами, для устройства оснований и покрытий автомобильных дорог и аэродромов" СН 25-74, предел прочности при сжатии водонасыщенных образцов - 40-20 МПа, коэффициент морозостойкости - не менее 0,75.

Образцы цементогрунтов испытывают на морозостойкость после 25 циклов замораживания-оттаивания при полном водонасыщении.

2.4. Для устройства цементогрунтовых оснований рекомендуется использовать сухие смеси следующих составов:

пески мелкие, в том числе одноразмерные, пылеватые, укрепленные 12-14% портландцемента;

пески крупные и средние разнозернистые и одноразмерные, укрепленные 10-12% портландцемента;

пески гравелистые, укрепленные 8-10% портландцемента;

крупнообломочные несцементированные грунты (гравийные, дресвяные, щебеночные), укрепленные 8-10% портландцемента.

При этом следует учитывать, что указанные дозировки портландцемента должны уточняться при подборе составов смесей.

2.5. Подбор составов сухих смесей осуществляют в соответствии с требованиями приложения 3 "Инструкции" СН 25-74.

Кроме того, при подборе составов таких смесей необходимо учитывать следующее.

Образцы-цилиндры изготавливают из смесей, состоящих из сыпучемерзлых или мерзлых грунтов в сочетании с разными количествами цемента, отличающимися друг от друга на 2% по массе смеси. Масса образцов каждой смеси из песчаных грунтов - 5-6кг, из крупнообломочных - 18-20кг; количество изготавливаемых образцов каждой смеси - 20.

Образцы-цилиндры изготавливают в помещении лаборатории при отрицательных температурах трамбованием на приборе стандартного уплотнения. Число ударов гири при уплотнении смеси такое же, как и при стандартном уплотнении.

После уплотнения форму с образцом устанавливают, на специальную подставку и образец прессом или вручную выдавливают из формы.

Образцы, изготовленные из различных смесей, хранят при температурах минус 18 - минус 20°С в течение месяца.

По истечении этого срока пять образцов переносят в лабораторию с температурой- 18-20°С и помещают в ящик с песком (влажность песка на 3-4% выше оптимальной). Образцы укладывают на влажный песок и оставляют твердеть в течение 3 мес. Ежемесячно образцы испытывают на прочность при сжатии при полном, их водонасыщении.

По истечении 3 мес. образцы испытывают на морозостойкость.

В каждом цикле замораживания-оттаивания операции выполняют в такой последовательности: сначала образцы замораживают в морозильной камере в течение 4ч при температуре минус 20°С, затем образцы погружают на 4 ч в воду комнатной температуры.

После 25 циклов замораживания-оттаивания (см. п.2.3) на оттаявших образцах определяют предел прочности при сжатии R_мор и влажность образцов при этом испытании.

Морозостойкость оценивают по коэффициенту морозостойкости R_мор/R₉₀, где R₉₀ - прочность полностью водонасыщенных образцов до замораживания-оттаивания. Прочность основания дорожной одежды определяется непосредственно на объекте строительства путем отбора кернов или вырубок с последующим выпиливанием из них образцов стандартных размеров.

3. Основные принципы производства работ

3.1. При приготовлении сухих смесей выполняется комплекс последовательно осуществляемых технологических процессов:

на дороге с применением линейных грунтосмесительных машин (фрез ДС-18) - грунт разрабатывают в карьере, вывозят на дорогу, профилируют, перемешивают с цементом, затем полученную сухую смесь снова профилируют и уплотняют;

в грунтовом карьере с применением грунтосмесительной установки (ДС-50А) - готовую сухую смесь , вывозят на дорогу, профилируют и уплотняют;

в грунтовом карьере с применением линейных грунтосмесительных машин (фрез ДС-18) - грунт распределяют на площадке в карьере, перемешивают с цементом, сухую смесь собирают в штабель, затем вывозят; на дорогу, профилируют и уплотняют.

3.2. При любом способе приготовления сухих смесей предусматривают мероприятия по инженерной предпостроечной подготовке, осуществляемой до наступления отрицательных температур:

устраивают надежные подъездные пути к местам погрузки и разгрузки, осуществляют надлежащий уход за подъездными путями, за машинами с целью обеспечить условия для их нормальной работы;

обследуют грунты в намеченных к разработке карьерах определяют объемную массу скелета грунтов через каждые 0,25 м на глубину до 1,5 м и влажность грунтов на всей глубине карьера через 1 м;

определяют стандартным методом оптимальные плотность и влажность грунтов с последующим подбором состава сухой цементогрунтовой смеси;

устраивают водоотвод в карьерах и на дороге, подготавливают площадки для перемешивания грунта с цементом в карьерах с использованием фрез ДС-18, а также устраивают площадки для складирования укрепляемого грунта или площадки для приготовления сухой смеси с применением грунтосмесительной установки ДС-50А;

осуществляют мероприятия по защите мест приготовления сухих смесей в карьерах и на дороге, а также подъездных путей от снежных заносов.

3.3. Для каждого способа приготовления сухих смесей предусматривают, кроме того, дополнительные специальные мероприятия по инженерной предпостроечной подготовке:

при приготовлении сухой смеси на дороге или в карьере с использованием линейных грунтосмесительных машин (фрез ДС-18) проводят профилактические работы по переводу фрезы ДС-18 и других машин отряда на зимний режим работы в соответствии с правилами, технической эксплуатации машин в зимнее время; проверяют наличие лопаток лопастей на рабочих органах фрез, устанавливают прочность их крепления, обеспеченность лопатками в необходимых количествах для работы в зимний период, устраивают требуемое уширение земляного полотна через каждые 500-600 м для обеспечения маневрирования механизмов отряда и автомобильного транспорта при приготовлении сухой смеси непосредственно на дороге;

при приготовлении сухой смеси в карьере с использованием стационарной грунтосмесительной установки ДС-50А проводят профилактические работы, связанные с переводом стационарной грунтосмесительной установки ДС-50А и других машин отряда на зимний режим работы; выполняют работы по предохранению внутренних стенок бункера-накопителя и поверхности транспортерной ленты от обледенения и примерзания мелких зерен грунта; оборудуют бункер-накопитель крышкой, транспортерную ленту - защитным кожухом; устанавливают дополнительные вибраторы на внешние стенки бункера-накопителя, а также нагревательные устройства для тепловой обработки его стенок; проверяют точность дозирования цемента и грунта.

3.4. При устройстве цементогрунтового основания дорожной одежды зимой с использованием сухих смесей, приготовленных непосредственно на дороге с применением дорожных фрез ДС-18, выполняют следующие технологические операции:

тщательно очищают поверхность земляного полотна от снега, ликвидируют колейность, вывозят автомобилями-самосвалами из карьера грунт на земляное полотно, проводят соответствующую разбивку, грунт профилируют автогрейдером;

грунт вывозят на дорогу в таком объеме, чтобы получить проектные толщину и ширину слоя основания дорожной одежды;

цемент, затаренный в мешки, подвозят к месту работ в автомобилях, мешки раскладывают по поверхности спрофилированного слоя грунта из расчета получения в смеси заданной дозировки цемента. При использовании распределителя цемента цемент необходимо доставлять к месту работ цементовозами. Цемент перекачивают из цементовоза в бункер распределителя цемента. Затем распределителем цемент вводят в грунт в заданном количестве;

распределяют по поверхности спрофилированного, грунта цемент (вручную, если он находится в мешках, или с помощью распределителя цемента);

в дорожной одежде перемешивают грунт с цементом фрезами ДС-18 не менее чем за три прохода фрезы по одному следу до тех пор, пока не будет достигнута однородность смеси;

профилируют сухую цементогрунтовую смесь автогрейдером и уплотняют ее катками на пневматических шинах или вибрационными катками, либо комбинированным способом (вибрационными катками совместно с катками на пневматических шинах) до, максимально возможной плотности.

Для правильной организации процесса уплотнения сухой цементогрунтовой смеси необходимо заранее выполнить пробную укатку смеси уплотняющими машинами в целях достижения максимально возможного коэффициента уплотнения смеси в таких условиях.

Приготовление сухой цементогрунтовой смеси на дороге с использованием дорожных фрез и другие технологические операции по устройству цементогрунтового основания дорожной одежды и покрытия должны быть закончены в одну смену; при этом работы следует вести захватками по 120-150 м.

3.5. При проведении работ по устройству цементогрунтового основания зимой с использованием сухих смесей, приготовленных в карьере, выполняют следующие технологические операции:

с применением грунтосмесительной установки ДС-50А

очищают от снега и льда площадку для грунта;

вывозят автомобилями-самосвалами грунт из забоя, разгружая его на площадку рядом с грунтосмесительной установкой;

приготавливают смесь с помощью установки;

тщательно очищают от снега и льда всю поверхность земляного полотна;

вывозят автомобилями-самосвалами готовую сухую цементогрунтовую смесь на очищенное земляное полотно (смесь вывозят на дорогу из расчета устройства в смену цементогрунтового основания на захватке протяженностью 150-200м с учетом получения проектной толщины и ширины слоя основания дорожной одежды);

проводят соответствующую разбивку, профилируют; и уплотняют сухую цементогрунтовую смесь на дороге согласно п.3.4;

с применением дорожных фрез ДС-18

тщательно очищают от снега площадку для грунта и поверхность забоя грунта;

вывозят на подготовленную площадку для смешения грунт автомобилями-самосвалами или грунт перемещают бульдозером в зависимости от расстояния между забоем грунта и площадкой для приготовления сухой смеси;

распределяют грунт на площадке бульдозером и профилируют его автогрейдером. Толщину рыхлого, неуплотненного слоя грунта при этом оставляют на 2-3см больше, чем предусмотрено проектом;

распределяют по поверхности спрофилированного грунта цемент (см. п.3.4);

перемешивают грунт и цемент фрезой ДС-18 не менее чем за три прохода по одному следу до достижения смесью однородного состояния;

перемещают бульдозером приготовленную сухую смесь в штабель. Из штабеля сухую смесь забирают в автомобили и вывозят на дорогу, предварительно очищенную от снега и льда;

приводят разбивочные работы, профилируют и уплотняют сухую цементогрунтовую смесь на дороге в соответствии с п.3.4.

3.6. После устройства цементогрунтового основания укладывают плиты сборного железобетонного покрытия без омоноличивания швов и сварки стыков.

Проезд автомобилей по покрытию дороги разрешается сразу же после его устройства.

С целью повысить устойчивость сыпучего основания в зимний период необходимо после укладки плит произвести досыпку обочин с прикаткой и засыпку продольных и поперечных швов песком.

3.7. Контроль качества производства, работ при устройстве укрепленных оснований дорожной одежды из сухих смесей осуществляют в соответствии с требованиями "Инструкции" СН 25-74.

4. Контроль за состоянием автомобильных дорог, построенных зимой

4.1. Контроль за состоянием автомобильных дорог, построенных зимой, осуществляют для определения дефектов, которые могут быть вызваны зимним строительством, и их устранения. На построенных зимой дорогах лаборатория строительства проводит обследование весной по мере оттаивания земляного полотна.

По результатам обследования составляется акт, в котором фиксируют дефекты дорожной одежды и причины их образования:

недоуплотнение земляного полотна и основания дорожной одежды;

наличие в теле насыпи и основания дорожной одежды крупных мерзлых комьев со снегом и льдом;

отсутствие сцепления между частицами песчаного грунта, уложенного в сухом состоянии;

переувлажнение поверхности земляного полотна;

неравномерное оттаивание земляного полотна и основания дорожной одежды под швами покрытия, самим покрытием и на обочине.

4.2. Следует учитывать, что сборное покрытие может иметь следующие дефекты, вызванные зимним строительством:

вертикальная осадка одной или нескольких плит всей плоскостью;

односторонняя осадка плиты;

продольная осадка плиты (передней или задней части);

вертикальное смещение двух стыкующихся плит в продольном или поперечном направлении.

4.3. Плиты, уступы соседних граней которых превышают допустимые размеры, подлежат перекладке.

4.4. Работы по обследованию состояния дорог, построенных зимой, выполняют в такой последовательности:

визуально обследуют и оценивают состояние дорог;

в журнале производства работ отмечают дефектные места (по пикетам), на которых требуется перекладка плит;

выявляют причины образования дефектов.

4.5. При ремонте дефектных мест весной (при несхватившемся слое пескоцемента) демонтируют покрытие и плиты укладывают на обочины, выравнивают основание, поливают его водой и профилируют, затем устраивают монтажный слой, укладывают снова плиты, сваривают и омоноличивают швы.

4.6. При ремонте дефектных мест (при схватившемся слое пескоцемента) демонтируют покрытие и укладывают плиты на обочины, выравнивают слой основания досыпкой свежей сухой смеси, поливают водой и профилируют, затем устраивают монтажный слой, укладывают плиты, сваривают и омоноличивают швы.

4.7. Движение построечного транспорта в местах перекладки плит и исправления дефектов не разрешается. Для обеспечения проезда необходимо устраивать съезды с дороги и использовать заранее подготовленные объезды или обочины (при невозможности устройства объездов).

Движение открывается по мере исправления дефектов и перекладки плит.