Публикации Строительный контроль земляного полотна автомобильных дорог на переувлажненных грунтах

Всероссийский сборник статей и публикаций института развития образования, повышения квалификации и переподготовки.

Язык издания: русский
Периодичность: ежедневно
Вид издания: сборник
Версия издания: электронное сетевое
Публикация: Строительный контроль земляного полотна автомобильных дорог на переувлажненных грунтах
Автор: Кобец Станислав Олегович

СТРОИТЕЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ НА ПЕРЕУВЛАЖНЕННЫХ ГРУНТАХКобец Станислав ОлеговичПредседатель общественного объединения«Экспертнометодический центр строительного контроля и управления строительством Красноярского края»г. Красноярск, Российская Федерацияemail: expert-centr-24@yandex.ruАннотацияЗемляное полотно, возводимое на переувлажненных грунтах, относится к числу наиболее рискованных элементов автомобильных дорог, поскольку сочетание высокой влажности и низкой несущей способности основания приводит к развитию значительных и зачастую неуправляемых деформаций. В статье рассматривается подход к организации строительного контроля земляного полотна на переувлажненных грунтах, основанный на действующей нормативной базе Российской Федерации и обобщении практических решений. В качестве ключевых контролируемых параметров выделены влажность, плотность и прочность грунта, состояние дренажных и водоотводных устройств, геометрические параметры насыпи, величина и темп осадок, а также поровое давление в основании. Предложена интегрированная схема строительного контроля, сочетающая классический операционный контроль с геотехническим мониторингом и применением георадарных методов, что позволяет снизить риск развития деформаций и обеспечить соответствие земляного полотна требованиям ГОСТ Р 59864.12022 и СП 78.13330.2012.Ключевые слова: земляное полотно, переувлажненные грунты, строительный контроль, геотехнический мониторинг, ГОСТ Р 583972019, ГОСТ Р 59864.12022, СП 78.13330.2012.ВведениеЗемляное полотно на переувлажненных грунтах является одним из наиболее ответственных элементов автомобильной дороги, определяющих ее эксплуатационную надежность и срок службы. Переувлажненные глинистые и органоминеральные грунты характеризуются повышенной сжимаемостью, низкой несущей способностью и склонностью к значительным деформациям при нагружении, что при недостаточной проработке проектных решений и формальном строительном контроле приводит к неравномерным осадкам, потере устойчивости откосов и преждевременному разрушению дорожной одежды. Практика показывает, что основной вклад в неблагоприятное развитие деформаций вносят недостаточная управляемость процесса возведения насыпи и отсутствие системного подхода к контролю ее поведения на переувлажненном основании.Нормативную основу строительства земляного полотна на слабых и переувлажненных грунтах в Российской Федерации составляют актуализированный свод правил СП 78.13330.2012 «Автомобильные дороги» с учетом Изменения № 3, национальный стандарт ГОСТ Р 583972019 «Дороги автомобильные общего пользования. Правила производства работ. Оценка соответствия», а также ГОСТ Р 59864.12022 «Дороги автомобильные общего пользования. Земляное полотно. Технические требования». Указанные документы устанавливают требования к производству работ, строительному контролю и техническим требованиям к земляному полотну и его конструктивным элементам, включая рабочий слой земляного полотна и конструктивные слои оснований дорожной одежды. Дополнительно применяются отраслевые методические документы, такие как ОДМ 218.2.0942018 и ОДМ 218.2.0632015, регламентирующие подходы к проектированию и укреплению земляного полотна из местных талых и мерзлых переувлажненных глинистых и органических грунтов, а также ОДМ 218.4.1.0022020 по организации геотехнического мониторинга.Несмотря на наличие развернутой нормативной и методической базы, устойчивое качество возведения земляного полотна на переувлажненных грунтах на практике не всегда достигается, поскольку значительная часть требований адресована проектным решениям и общим принципам контроля, а не конкретной структуре и алгоритму строительного контроля в полевых условиях. В результате наблюдается широкий разброс применяемых схем контроля, различия в наборе контролируемых параметров и частоте наблюдений, а также неодинаковая степень использования потенциала геотехнического мониторинга и геофизических методов. Это формирует запрос на методически выстроенный, технологически реализуемый и опирающийся на действующие нормативные документы подход к строительному контролю земляного полотна именно на переувлажненных грунтах.Настоящая научная статья направлена на обоснование и описание подхода к организации строительного контроля при возведении земляного полотна автомобильных дорог на переувлажненных грунтах, разработанного на основе анализа действующей нормативной базы и обобщения практических решений. Предлагаемый подход рассматривает строительный контроль как совокупность взаимосвязанных процедур классического операционного контроля (плотность, влажность, прочность, геометрия, состояние дренажа) и геотехнического мониторинга (осадки, поровое давление, состояние переувлажненного основания), а также рекомендованного применения георадарных исследований. Целью работы является формирование методически целостной схемы строительного контроля земляного полотна на переувлажненных грунтах, ориентированной на минимизацию деформаций и обеспечение соответствия земляного полотна требованиям ГОСТ Р 59864.12022 и СП 78.13330.2012.Материалы и методыМатериальной основой исследования явился комплекс действующих нормативных и методических документов, регламентирующих проектирование, строительство и контроль качества земляного полотна автомобильных дорог на слабых и переувлажненных грунтах. В качестве базовых документов приняты СП 78.13330.2012 «Автомобильные дороги» (с учетом Изменения № 3), ГОСТ Р 583972019 «Дороги автомобильные общего пользования. Правила производства работ. Оценка соответствия» и ГОСТ Р 59864.12022 «Дороги автомобильные общего пользования. Земляное полотно. Технические требования», определяющие требования к сооружению земляного полотна, строительному контролю и оценке соответствия. Дополнительно использованы положения ОДМ 218.2.0942018 и ОДМ 218.2.0632015, а также ОДМ 218.4.1.0022020 по организации и проведению геотехнического мониторинга.Объектом исследования в работе является процесс строительного контроля при возведении земляного полотна автомобильных дорог на участках распространения переувлажненных глинистых и органоминеральных грунтов, выполняемый в условиях действия указанной нормативной базы. Рассматривается обобщенная практика контроля без привязки к конкретному объекту, что позволяет сформировать универсальные методические рекомендации, применимые для различных категорий дорог и дорожноклиматических условий при наличии переувлажненных оснований.Методически работа основана на содержательном анализе требований СП 78.13330.2012, ГОСТ Р 583972019, ГОСТ Р 59864.12022 и отраслевых ОДМ в части сооружения и контроля земляного полотна на переувлажненных грунтах, а также на систематизации последовательности технологических операций при возведении земляного полотна. В рамках исследования выделены критически важные контрольные параметры: гранулометрический состав и физикомеханические свойства грунтов по ГОСТ 5180 и ГОСТ 22733, степень переувлажнения, коэффициент уплотнения, влажность, статический модуль упругости, геометрические параметры насыпи, величина и темп осадок, поровое давление в основании и состояние водоотводных и дренажных устройств.Сопоставление классических схем операционного контроля качества (по ГОСТ Р 583972019 и сборникам типовых схем) с требованиями к геотехническому мониторингу по ОДМ 218.4.1.0022020 выполнено с учетом возможности применения марок осадок, реперов, пьезометров, а также георадиолокации по ОДМ 218.3.0752016. На основании сравнительного анализа предлагается интегрированная схема строительного контроля, ориентированная на оптимальное сочетание трудоемкости, информативности и надежности при типичных для переувлажненных грунтов условиях.Результаты и обсуждениеКлючевые контрольные параметрыАнализ действующей нормативной базы и практики строительства земляного полотна на переувлажненных грунтах показал, что решающую роль в обеспечении устойчивости земляного полотна играют контроль влажности, плотности и прочности грунта, а также организация эффективного водоотвода. Переувлажнение грунта приводит к разуплотнению и снижению несущей способности основания, развитию пластических деформаций под воздействием уплотняющих механизмов и эксплуатационных нагрузок, что требует специальных мероприятий по осушению и обеспечению водоотведения на всех этапах возведения земляного полотна.В качестве основных контролируемых параметров целесообразно рассматривать: коэффициент уплотнения грунта, статический модуль упругости, влажность грунта, состояние дренажа и водоотводных устройств, состояние откосов, а также величину и темп осадок земляного полотна. Коэффициент уплотнения, определяемый как отношение фактической плотности сухого грунта к максимальной плотности того же грунта, характеризует эффективность уплотнения и улучшение механических свойств основания и должен соответствовать требованиям СП 78.13330.2012 и ГОСТ Р 59864.12022 для соответствующего типа грунта и слоя. Статический модуль упругости используется как интегральная характеристика жесткости основания и конструкции земляного полотна, позволяющая оценивать пригодность для восприятия нагрузок от транспортного потока.Для переувлажненных грунтов характерны высокие значения влажности, зачастую превышающие 60%, что должно учитываться при назначении технологии уплотнения и мероприятий по осушению, включая дренаж, водоотвод и организацию техперерывов. Состояние дренажа и водоотводных устройств определяет способность системы эффективно отводить грунтовые и поверхностные воды, причем для обеспечения водоотвода следует максимально использовать как временные, так и постоянные сооружения, предусмотренные проектом. Состояние откосов насыпи на переувлажненных участках, особенно сложенных грунтами повышенной просадочности, требует применения специальных мероприятий по повышению устойчивости, таких как заключение глинистых грунтов в обоймы из более устойчивых материалов или использование геосинтетических армирующих элементов.Предлагаемая система строительного контроляНа основе анализа требований ГОСТ Р 583972019, ГОСТ Р 59864.12022, СП 78.13330.2012 и отраслевых ОДМ сформирована система строительного контроля, включающая три взаимосвязанных блока: обязательный операционный контроль, геотехнический мониторинг и рекомендованное применение георадарных и других геофизических методов.К обязательному операционному контролю предлагается относить:

контроль коэффициента уплотнения и плотности грунта слоев земляного полотна и рабочих слоев с использованием лабораторных и полевых методов (метод режущего кольца, метод лунки, неразрушающие методы и др.) с минимальной частотой не реже одной точки контроля на 50 м по оси и по одной точке на каждую сторону у бровки в пределах сменной захватки, с увеличением частоты на наиболее ответственных участках;

контроль влажности грунта с частотой не ниже частоты контроля плотности, с обязательной фиксацией в случаях выпадения интенсивных атмосферных осадков и при изменении технологии уплотнения;

контроль статического модуля упругости по выборочным участкам, определяемым программой контроля, для проверки соответствия жесткости основания требованиям ГОСТ Р 59864.12022;

геодезический контроль геометрических параметров земляного полотна (отметки верха насыпи, уклоны, положение бровок и откосов) не реже одного поперечного профиля через 50 м на активных участках, а также после значительных перерывов в производстве работ;

регулярный контроль состояния дренажных и водоотводных устройств с осмотром и инструментальной проверкой отметок лотков, кюветов и выводов не реже одного раза в смену на активных участках и после значительных осадков.

Геотехнический мониторинг в системе строительного контроля на переувлажненных грунтах рассматривается как рекомендованный, но фактически обязательный элемент на наиболее проблемных участках. В его рамках предусматриваются:

устройство марок и реперов осадок земляного полотна на участках распространения переувлажненных грунтов с характерным шагом 50–100 м по трассе и периодичностью нивелирования не реже одного раза в 10–14 дней в период активного возведения насыпи и не реже одного раза в месяц в последующем;

установка пьезометров (датчиков порового давления) в характерных сечениях переувлажненного основания с привязкой к зонам максимальных нагрузок и ожидаемых деформаций, с регламентированной частотой наблюдений при каждом увеличении высоты насыпи на 1,0–1,5 м и не реже одного раза в 7–10 дней в период консолидации;

установление критериев «готовности» основания и насыпи к дальнейшему нагружению по темпу осадок и динамике порового давления (снижение темпа осадки и стабилизация порового давления до установленных предельных значений), на основе которых принимаются решения о продолжении возведения насыпи или необходимости техперерыва.

Применение методов георадиолокации и других геофизических методов рассматривается как эффективное средство повышения информативности контроля при умеренной трудоемкости. В соответствии с ОДМ 218.3.0752016 рекомендуется осуществлять сплошной георадиолокационный контроль однородности уплотнения земляного полотна по всей ширине насыпи на наиболее ответственных участках с последующей выборочной заверкой традиционными методами (керны, лунки, лабораторные испытания). Это позволяет оперативно выявлять локальные зоны разуплотнения и переувлажнения, уточнять границы неоднородностей и корректировать технологию уплотнения без значительного увеличения объема вскрытий.Оценка эффективности подходаЭффективность предлагаемой системы строительного контроля определяется не количеством формально применяемых методик, а степенью их информативности и связью с управленческими решениями по технологии производства работ. В отличие от подходов, основанных преимущественно на визуальных осмотрах и ограниченном наборе контрольных испытаний, интегрированная схема контроля позволяет:

своевременно выявлять неблагоприятные тенденции в поведении земляного полотна (избыточные осадки, рост порового давления, ухудшение состояния дренажа);

обосновывать необходимость изменения режимов уплотнения, усиления дренажных и водоотводных решений, введения или пролонгации техперерывов;

снижать риск формирования скрытых дефектов, не проявляющихся на стадии строительства, но приводящих к ускоренному развитию деформаций в период эксплуатации.

Предлагаемый подход ориентирован на практическую реализацию в рамках требований ГОСТ Р 583972019 и ГОСТ Р 59864.12022 и может быть положен в основу программ строительного контроля и геотехнического мониторинга для объектов, возводимых на переувлажненных грунтах.ЗаключениеРазработанный подход к организации строительного контроля земляного полотна автомобильных дорог на переувлажненных грунтах основывается на действующей нормативной базе и ориентирован на практическую реализацию в условиях реальных строительных объектов. В качестве ключевых контролируемых параметров выделены влажность, плотность и прочность грунта, состояние дренажных и водоотводных устройств, геометрические характеристики насыпи, величина и темп осадок, а также поровое давление в основании. Предложена интегрированная система строительного контроля, включающая обязательный операционный контроль, геотехнический мониторинг и рекомендованное применение георадарных и других геофизических методов. Реализация данного подхода позволяет повысить управляемость процесса возведения земляного полотна на переувлажненных грунтах, снизить риск развития деформаций и обеспечить соответствие земляного полотна требованиям ГОСТ Р 59864.12022 и СП 78.13330.2012.Практическая значимость работы заключается в возможности использования сформулированных положений при разработке программ строительного контроля и геотехнического мониторинга, а также в качестве методической основы для деятельности служб строительного контроля и технического заказчика на объектах, возводимых на переувлажненных грунтах.