ОДМ 218.2.063-2015
Рекомендации по применению технологии глубинного смешивания для укрепления слабых грунтов оснований земляного полотна

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 R_c и модуль деформации при одноосном сжатии Е_с\

-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 Q_n (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 Р_в 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 Р_кял к массе вяжущего 1\ по зависимости (4):

„, отн.ед.    (4)

Применяемые зависимости (5), (6) связывают параметры Q„, А_в, В/Ц друге другом и параметрами неукрепленного грунта:

^а=Л(1₊^Г|00)-^кг/м5’    ⁽⁵⁾

В/Ц= W<JA_by 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 Q_b 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