|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ДОРОЖНОЕ АГЕНТСТВ» |
ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ
РОСПВТОПОР
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРИМЕНЕНИЮ ТЕХНОЛОГИИ ГЛУБИННОГО СМЕШИВАНИЯ ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ СЛАБЫХ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ДОРОЖНОЕ АГЕНТСТВО (Р(Х АВТОДОР)
МОСКВА 2014
ОДМ 218 2.063-2015
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Федеральным государственным
бюджетнымучреждением «Российский дорожный научно-исследовательский институт» ФГБУ «РОСДОРНИИ» (канд. техн. наук Фомин А.П., Щукин С.Н., инж.Никанычева Е.В., Косарев Ю.И., Труфанова О.В.) при участии инж. Пудикова П.Н. (ООО «НордСтэбРаша»)
2 ВНЕСЕНУправлением научно-технических исследований и информационного обеспечения Федерального дорожного агентства
3 ИЗДАН на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 15.02.2016 г. № 204-р.
4 ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР
5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
II
ОДМ 218 2.063-2015
-переработка некондиционного переувлажненного минерального грунта, например, вывозимого в отвал грунта, получаемого при разработке выемок для последующего его применения в качестве инертного заполнителя при укреплении глубинным смешиванием в массиве органических грунтов или применения в нижней части насыпей.
4.9 Выбор конструктивно-технологических решений выполняют на основе технико-экономического сопоставления их вариантов. Следует учитывать технический эффект при применении технологии глубинного смешивания:
-возможность многократного повышения механических свойств грунтов без ограничений по их виду и состоянию - практически достигаемые параметры укрепленных минеральных (органических) грунтов: предел прочности при сжатии 1500 кПа (900 кПа) и выше, сопротивление сдвигу 750 кПа (450 кПа) и выше, модуль деформации 75 МПа (45 МПа) и выше; -возможность быстрой консолидации слабого основания насыпи; -достижение высокой однородности укрепленного слабого грунта, независимо от особенностей строения его толщи, наличия различающихся по виду и состоянию, толщине слоев грунта в толще, что снижает риск проявления неравномерных деформаций;
-возможность рационального использования отходов производств, местных некондиционных переувлажненных грунтов, в частности, требующих утилизации глинистых грунтов, полученных при разработке выемок.
8
ОДМ 218 2 063-2016
5 Рекомендации но выбору основных технических параметров технологии глубинного смешивания
5.1 Общие данные
5.1.1 Основными техническими параметрами технологии глубинного смешивания являются вид укрепляющих материалов и их количество, зависящие от разновидности и свойств укрепляемого грунта.
5.1.2 Нормируемыми показателями качества укрепленных грунтов являются:
-определяемые в соответствии с ГОСТ 12248 с уточнением по пункту
5.4 настоящего ОДМ предел прочности образцов при одноосном сжатии Rc и модуль деформации при одноосном сжатии Ес\
-сопротивление сдвигу укрепленных грунтов г, принимаемое равным общей величине сцепления и определяемое по зависимости (1):
г=/у2
5.1.3 Количество вяжущего материала оценивается следующими взаи мосвязан н ы м и параметрам и:
-расход (количество) вяжущего Qn (основной параметр), определяемое как соотношение массы вяжущего 1\, вносимого на единицу объема укрепляемого слабого грунта V, по зависимости (2):
QxrPJVu кг/м3;
-содержание вяжущего Л,„ определяемое как отношение массы вяжущего Рв к массе сухого грунта после укрепления/*,, по зависимости (3):
^=/y/Vioo,%;
9
ОДМ 218 2 063-2015
-водоцементное отношение В/Ц, определяемое как масса содержащейся в укрепляемом грунте воды Ркял к массе вяжущего 1\ по зависимости (4):
„, отн.ед. (4)
Применяемые зависимости (5), (6) связывают параметры Q„, Ав, В/Ц друге другом и параметрами неукрепленного грунта:
а=Л(1+^Г|00)-кг/м5’ (5)
В/Ц= W<JAby отн .ед., (6)
где /) - плотность грунта, т/м3; fVo - влажность грунта, %.
5.1.4 Предварительный выбор основных технических параметров технологии глубинного смешивания для ориентировочной их оценки с целью предварительной проработки проектных решений, назначения вида и диапазона изменения количества укрепляющих материалов при подборе его состава по пункту 5.4 настоящего ОДМ может быть выполнен в соответствии с пунктами 5.2, 5.3 настоящего ОДМ. Окончательный их выбор выполняется по результатам лабораторных испытаний в соответствии с пунктом 5.4 настоящего ОДМ.
5.2 Предварительный выбор вида укрепляющего материала
5.2.1 Для выбора вида укрепляющего материала на основе выполненных инженерно-геологических изысканий должны быть получены данные:
ю
ОДМ 218 2 063-2016
-по разновидности грунтов в соответствии с классификацией ГОСТ 25100 и с учетом частных классификаций слабых грунтов в соответствии с приложением 11(Л) к Пособию [1];
-по параметрам состава и состояния грунтов, необходимые для определения их разновидности;
-по следующим параметрам, обязательным для подбора состава укрепляющего материала: влажность по ГОСТ 5180, содержание пылеватых и глинистых частиц (частиц размером менее 0,05 мм) по ГОСТ 12536, относительное содержание органических веществ /г по ГОСТ 23740 и ГОСТ 26213, показатель кислотности pH по ГОСТ 27753.3.
5.2.2 Укрепление выполняется одним из вяжущих материалов, комбинированием вяжущих материалов, вяжу щими материалами в сочетании с активными материалами и/или инертными добавками.
5.2.3 В качестве основных вяжущих применяют:
-цементы марок, как правило, не ниже 300 по ГОСТ 10178, ГОСТ 22266, ГОСТ 25328;
-известь I, Нсортов по ГОСТ 9179.
5.2.4 В качестве активных материалов могут быть применены материалы с удельной поверхностью не менее 150 м2/кг, обеспечивающие улучшение физико-механических свойств укрепляемых грунтов, в частности:
-высокоактивные и активные молотые гранулированные шлаки по ГОСТ 3344;
-золы-уноса по ГОСТ 25818;
-гипс строительный марок не ниже Г10 по ГОСТ 125.
5.2.5 В качестве инертных добавок могут использоваться местные связные переувлажненные грунты, пылеватые пески, слабоактивные шлаки, золы.
п
5.2.6 В качестве укрепляющих могут быть использованы и другие материалы, эффективность применения которых обоснована лабораторными испытаниями.
5.2.7 Для предварительного назначения вида укрепляющих материалов рекомендуется использовать данные, представленные в таблице 1.
Таблица 1 - Рекомендуемые укрепляющие материалы технологии
глубинного смешивания |
Вид укрепляющего материала |
Группа слабых грунтов по содержанию органических веществ |
Минеральные при /г=0-2 % |
минеральные и органо-минеральные при /г=2-30 % |
органоминеральные и органические при /,=2-30 % |
илы |
переувлажнен
ные
глинистые
грунты |
Цемент |
++ |
++ |
++ |
+++ |
Цемент + переувлажненным местный связный грунт |
- |
- |
- |
+++ |
Цемент + гипс |
+ |
+ |
++ |
++ |
Цемент + шлак |
++ |
++ |
++ |
+++ |
Известь + цемент |
++ |
++ |
+ |
- |
Известь + nine |
++ |
++ |
++ |
- |
Известь + шлак |
+ |
+ |
+ |
|
Известь + nine + шлак |
-и- |
++ |
++ |
|
Известь + nine + цемент |
++ |
-и- |
++ |
- |
Известь |
|
++ |
|
|
|
Примечание - +++ наиболее эффективный укрепляющий материал; ++ эффективный укрепляющий материал; + возможно получение эффект;» в отдельных случаях применения; - нс рекомендуемый к применению укрепляющий материал._ |
5.3 Предварительный подбор количества укрепляющих материалов
5.3.1 Предварительный подбор количества укрепляющих материалов выполняют, исходя из требуемой (расчетной) величины предела прочности при сжатии укрепленного грунта /?ср, определяемой, исходя из зависимостей (11), (12) подраздела 6.2. Количество вяжущего Qb может быть оценено по диаграммам на рисунке 1 в зависимости от разновидности грунтов, применяемого вяжущего материала и требуемой расчетной величины
ОДМ 218 2 063-2016
предела прочности укрепленного грунта Диаграммы составлены на
основе обобщения экспериментальных данных по глубинному смешиванию грунтов. Допускается предварительный подбор количества вяжущего, исходя из опыта выполнения работ по глубинному смешиванию в сходных инженерно-геологических условиях.
5.3.2 Для связных минеральных, органо-минеральных грунтов с относительным содержанием органических веществ до 10 % значение /<. может быть уточнено с учетом их влажности W0 и плотности /; в природном состоянии с использованием зависимостей (4), (5), (6) и диаграммы на рисунке 2 (выбирается наибольшее из значений полученных с использованием графиков на рисунках 1, 2).
13
ОДМ 218 2 063-2016
Содержание
1 Область применения............................................................... 1
2 Нормативные ссылки.............................................................. 2
3 Термины, определения, обозначения и сокращения........................ 3
4 Основные положения.............................................................. 5
5 Рекомендации по выбору основных технических параметров
технологии глубинного смешивания.............................................. 9
5.1 Общие данные................................................................ 9
5.2 Предварительный выбор вида укрепляющего материала........... 10
5.3 Предварительный подбор количества укрепляющих
материалов................................................................... 12
5.4 Назначение вида и количества укрепляющих материалов по
результатам лабораторных испытаний.................................. 17
6 Особенности методики проектирования при применении технологии
глубинного смешивания.............................................................. 20
6.1 Конструктивные решения................................................... 20
6.2 Методика расчета............................................................. 23
7 Технология производства работ................................................. 43
7.1 Применяемое оборудование................................................. 43
7.2 Производство работ........................................................... 48
7.3 Контроль качества работ..................................................... 53
7.4 Требования безопасности и охрана окружающей среды............... 55
Библиография........................................................................... 58
III
ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ
РЕКОМЕНДАЦИИ I Ю 11РИМЕНЕ11И К) TEXIIOJIOI ИИ ГЛУБИ1II1014) СМЕШИВАНИЯ ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ СЛАБЫХ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
1 Область применения
1.1 Настоящий отраслевой дорожный методический документ (далее ОДМ) устанавливает положения, регламентирующие применение технологии глубинного смешивания для укрепления слабых грунтов оснований земляного полотна при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог.
1.2 ОДМ содержит рекомендации по выбору основных параметров технологии глубинного смешивания (вид и количество укрепляющих материалов, применяемое оборудование, правила производства и контроль качества работ) и особенности методики проектирования земляного полотна при применении данной технологии.
1.3 Положения настоящего ОДМ предназначены для применения организациями, выполняющими работы по проектированию и строительству автомобильных дорог, расположенных на участках распространения слабых грунтов в условиях II-V дорожно-климатических зон. Положения ОДМ распространяются на укрепление слабых органических и органоминеральных грунтов, служащих основанием земляного полотна высотой до 0,5 м, и укрепление слабых переувлажненных минеральных грунтов, служащих основанием земляного полотна высотой до 7,0 м.
1
2 Нормативные ссылки
В настоящем ОДМ использованы нормативные ссылки на следующие документы:
ГОСТ 12.3.002-75 Система стандартов безопасности труда. Процессы производственные. Общие требования безопасности;
ГОСТ 12.3.005-75* Система стандартов безопасности труда. Работы окрасочные. Общие требования безопасности;
ГОСТ 125-79 Вяжущие гипсовые. Технические условия;
ГОСТ 3344-83 Щебень и песок шлаковые для дорожного
строительства. Технические условия;
ГОСТ 5180-2015 Грунты. Методы лабораторного определения
физических характеристик;
ГОСТ 9179-77 Известь строительная. Технические условия;
ГОСТ 10178-85 Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия;
ГОСТ 12248-2010 Грунты. Методы лабораторного определения
характеристик прочности и деформируемости;
ГОСТ 12536-2014 Грунты. Методы лабораторного определения
гранулометрического (зернового) и микроагрегатного состава;
ГОСТ 22266-2013 Цементы сульфатостойкие. Технические условия;
ГОСТ 23740-79 Грунты. Методы лабораторного определения
содержания органических веществ;
ГОСТ 25100-2011 Грунты. Классификация;
ГОСТ 25328-82 Цемент для строительных растворов. Технические условия;
ГОСТ 25818-91 Золы-уноса тепловых электростанций для бетонов. Технические условия;
ГОСТ 26213-91 Почвы. Методы определения органического вещества;
2
ОДМ 218 2.063-2016
ГОСТ 27753.3-88 Грунты тепличные. Метод определения pH водной суспензии;
ГОСТ Р 52126-2003 Отходы радиоактивные. Определение химической устойчивости отвержденных высокоактивных отходов методом длительного выщелачивания;
ГОСТ Р 52748-2007 Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения и габариты приближения;
СП 2.2.3.1327-03 Гигиенические требования к организации технологических процессов, производственному оборудованию и рабочему инструменту;
СП 22.13330-2011 Основание зданий и сооружений (актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*);
СП 34.13330-2012 Автомобильные дороги (актуализированная редакция СНиП 2.05.02-85*).
3 Термины, определения, обозначения и сокращения
В настоящем ОДМ применены следующие термины с соответствующими определениями, а также обозначения и сокращения:
3.1 слабые грунты: Связные минеральные, органические и органоминеральные грунты с прочностью на сдвиг при испытании по схеме вращательного среза менее 0,075 МПа или модулем осадки более 50 мм/м при нагрузке 0,25 МПа (модулем деформации ниже 5,0 МПа). 1
ОДМ 218 2 063-2015
3.2глубинное смешивание: Технология укрепления слабых грунтов за счет их механического смешивания с укрепляющими материалами при подаче вяжущего под давлением в пределах всей ширины устраиваемой насыпи насыпи на всю глубину или часть глубины распространения слабых грунтов.
З.Зглубинное смешивание в массиве:! 1рименение глубинного смешивания с созданием сплошного массива укрепленного грунта под насыпью.
3.4глубинное смешивание в сваях Применение глубинного смешивания с созданием укрепления по типу свайного поля.
З.бвяжущин материал (вяжущее): Активное вещество, образующее новые структурные связи при взаимодействии с грунтом.
3.6 укрепляющие материалы: Материалы, вводимые в слабый грунт для его укрепления, включая вяжущее или вяжущее в сочетании с активными материалами, инертными материалами.
ЗЛтехнологический слой: Слой песчаного грунта (обычно 0,8-1,2 м), размещаемый, как правило, на разделяющей прослойке из геосинтетического материала, обеспечивающий возможность работы занятых на укреплении машин и механизмов и являющийся одновременно нижней частью земляного полотна.
3.8пригрузочнын слон: Дополнительный слой грунта над
технологическим слоем, обеспечивающий увеличение плотности укрепленных грунтов.
3.9количество (расход) вяжущего (Q„):Macca вяжущего, вносимая на единицу объема укрепляемого грунта (кг/м1).
3.1 (Содержание вяжущего (А„): Отношение массы вяжущего к массе сухого укрепляемого грунта (%).
3.11 воло-нементное отношение (В/Ц): Отношение массы воды, содержащейся в укрепляемом грунте и массы вяжущего (отн. ед.).
4
ОДМ 218 2 063-2016
3.12сухое смешивание: Глубинное смешивание, выполняемое подачей вяжу щего в сухом состоянии.
ЗЛЗвлажное смешивание: Глубинное смешивание, выполняемое подачей вяжущего в растворе.
3.14 укрепленный по технологии глубинного смешивания грунт (укрепленный грунт):Искусственный материал, получаемый на месте производства работ введением укрепляющих материалов (вяжущего, активных добавок, инертных материалов), отвечающий в проектные и промежуточные сроки нормируемым показателям качества по механическим свойствам.
3.15 укрепление слабого грунта: Улучшение физико-механических свойств слабого грунта при введении укрепляющих материалов по технологии глубинного смешивания за счет сочетания химических, физикохимических и механических взаимодействий.
4 Основные положении
4.1 Технология глубинного смешивания является специальным конструктивно-технологическим мероприятием, предназначенным для обеспечения устойчивости насыпей, требуемых сроков консолидации их оснований, сложенных слабыми органическими, органо-минеральными и минеральными грунтами, имеющими повышенную влажность. В результате применения технологии достигается увеличение механических свойств слабого грунта (прочностных и деформативных), как правило, на порядок или несколько порядков.
4.2 Настоящий ОДМ регламентирует технологию глубинного смешивания, дополняя положения СП 34.13330.2012, Пособия по проектированию земляного полотна на слабых грунтах [1] в части применения специальных конструктивно-технологических решений новым
5
ОДМ 218 2 063-2015
решением, создающим возможности для повышения надежности дорожных конструкций, снижения рссурсосм кости, стоимости строительства, обеспечения максимального использования местных грунтов и материалов, в том числе отходов производств. ОДМ учитывает положения европейских норм EN 14679 [2], EuroSoilStab [3].
4.3 Технология глубинного смешивания состоит в механическом смешивании подаваемого под давлением вяжущего (при необходимости, других укрепляющих материалов - добавок из активных материалов -отходов промышленности, инертных минеральных заполнителей) со слабым грунтом непосредственно на месте производства работ по всей ширине насыпи на всю глубину распространения грунтов или ее часть. В зависимости от состояния подаваемого вяжущего различают сухое смешивание (вяжущее в сухом состоянии) и влажное смешивание (вяжущее в растворе). Поскольку слабые грунты имеют, как правило, повышенную влажность, предпочтительным является применение сухого смешивания.
4.4 Технология глубинного смешивания предусматривает возможность создания двух типов укрепления:
-сплошное укрепление массива грунта под насыпью на необходимую глубину - основной тип укрепления (достигается глубинным смешиванием в массиве на технически возможную глубину 5-7 м);
-укрепление массива грунта под насыпью по типу свайного поля, применяемое в сочетании с основным (достигается глубинным смешиванием в сваях ниже зоны укрепления в массиве).
4.5 Укрепленный по технологии глубинного смешивания грунт должен отвечать нормируемым показателям качества по механическим свойствам -пределу прочности при одноосном сжатии, сопротивлению сдвигу, модулю деформации. Основой для оценки механических свойств укрепленного грунта служит метод испытаний на одноосное сжатие по ГОСТ 12248 с уточнениями по пункту 5.4 настоящего ОДМ. Показатели механических свойств укрепленных глубинным смешиванием грунтов зависят от вида и
6
ОДМ 218 2 063-2016
количества укрепляющих материалов, выбор которых должен выполняться с учетом разновидности и свойств укрепляемого слабого грунта в соответствии с положениями раздела 5 настоящего ОДМ. Назначение нормируемых показателей качества выполняется на основе расчетного обоснования в соответствии с положениями раздела 6 настоящего ОДМ.
4.6 До начала выполнения укрепительных работ должны быть выполнены инженерно-геологические изыскания в соответствии с положениями СП 11-105-97, Пособия [1], определены разновидности и свойства слабых грунтов.
4.7 Возможность выполнения работ по глубинному смешиванию, качество их выполнения зависят от применяемого оборудования, технологии производства работ, рекомендации по которым содержатся в разделе 7 настоящего ОДМ. 11ри производстве работ следует учитывать рекомендации, содержащиеся в документации производителя оборудования.
4.8 Основные области применения технологии глубинного смешивания:
-обеспечение устойчивости насыпей и сроков, обеспечивающих требуемую степень консолидации грунтов слабых оснований насыпей высотой до 7 м при мощности толщи слабого грунта от 3 м при строительстве автомобильных дорог;
-выполнение работ по уширению земляного полотна при реконструкции (ремонте) автомобильных дорог в условиях распространения слабых грунтов;
-укрепление слабых грунтов на ограниченных площадях в зонах расположения водопропускных труб, элементов оборудования и
обустройства автомобильных дорог;
-инженерная подготовка территории с целью создания
технологического слоя, обеспечивающего работ)’ дорожно-строительной техники, временного проезда транспортных средств;
7
1