книги / Электрохимическое закрепление глинистых грунтов, эффективность применения пенополистирола в дорожной конструкции лесовозных автомобильных дорог методические рекомендации

Рис. 5.1. Схема электрода с перфорацией: 1 – объемный наголовник; 2 – труба; 3 – перфорация; 4 – разъемное соединение; 5 – обжимной хвостовик; 6 – дорожная одежда; 7 – земляное полотно; 8 – клемма

Для подключения к электрической сети все электроды были снабжены клеммами, которые могут быть постоянными или съемными. Схема электролитической обработки грунта приведена на рис. 5.2.

При производстве работ ведется журнал, в котором фиксируется глубина погружения, количество используемого раствора и показатели электрического тока, количество откаченной воды. Пропускание электрического тока осуществляется круглосуточно.

Рис. 5.2. Схема электрохимической обработки грунта: 1 – источник постоянного тока; 2 – анод (стальная перфорированная труба); 3 – катод (стальная перфорированная труба); 4 – зона электролитической обработки

21

Монтаж электрической сети состоял из: установки источника постоянного тока; подключения силовой линии; монтажа распределительного щита с рубильниками, счетчиком электроэнергии, вольтметром, амперметром и реостатом (рекомендуется масляный реостат, он безопасен в обращении и позволяет вести регулировку тока и напряжения); монтажа электрической сети.

Степень изменения свойств грунта зависит от его состава, т.е. от количества и качества коллоидных частиц, ибо только они способны менять свои свойства под действием постоянного электрического тока.

Благодаря совместным действиям химических растворов и электрического тока достигается необратимое преобразование грунта: свойства обработанного глинистого грунта при последующем увлажнении сохраняются на многие годы.

Данный метод возможен к применению не только на стадии строительства лесовозных автомобильных дорог, но и при ремонте дорожной конструкции на участках сопряжений насыпей с выемками. Во время производства работ вводится ограничение движение, монтаж оборудования и сам процесс ЭХЗ производится со стороны обочин. После завершения работ по электрохимическому закреплению необходимо восстановить ровность покрытия после его усадки.

VI. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭХЗ ЗАКРЕПЛЕНИИ

При производстве работ по электрохимическому закреплению следует руководствоваться «Инструкцией по заземлению передвижных строительных механизмов и электрифицированного инструмента», в соответствие с которой необходимо заземлить: корпусы электрических машин, трансформаторов; каркас – распределительных щитов, щитов управления, щитов и шкафов.

Особое внимание должно быть обращено на соблюдение правил по электрозащите людей, работающих непосредственно на площадке. Электросиловые установки должны иметь соответствующее защитное заземление.

Рабочие при работе с химическими растворами должны быть обеспечены предохранительными очками и спецодеждой. При попадании растворов химикатов на тело следует промыть холодной водой. При сильном раздражении необходимо немедленно обратиться в медицинский пункт.

22

VII. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ТЕПЛОИЗОЛЯЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

ВДОРОЖНОЙ КОНСТРУКЦИИ

Впоследние годы возникло новое и неожиданное направление борьбы с морозным пучением за счёт применения новых теплоизоляционных материалов

втранспортном и жилищном строительстве. Практически все материалы, вы-

пущенные по технологии получения экструдированного пенополистирола, обладают если и не идентичными, то максимально близкими параметрами. В дорожном строительстве давно используются такие материалы как ГРИНПЛЕКС, ПЕНОПЛЭКС, Primaplex, URSA XPS, ПСБ, Styrofoam и др. На-

пример, плиты ПЕНОПЛЭКС предназначены для устройства теплоизоляционных слоёв в конструкциях взлетно-посадочных полос, автомобильных и железных дорог на вечномерзлых и пучинистых грунтах, выпускаются шириной 600 мм и толщиной от 20 до 100 мм. Стандартная длина 2400 мм с четвертью по четырем сторонам, для железных дорог – длиной 4000 мм и 4500 мм с прямой гранью по короткой стороне и специальным профилем (косая четверть) по длинной стороне. Прочность на сжатие при 10 % деформации для этого типа плит составляет не менее 0,5 МПа, т.е. при распределенной нагрузке до 50 тонн на 1 м2 материал не разрушается и его деформация по толщине составляет не более 10 %.

На основании проведённых исследований в дорожной конструкции используем пенополистирол марки ПЕНОПЛЭКС, как наиболее устойчивый теплоизоляционный материал к изменению внешних факторов.

При использовании теплоизолирующего слоя в дорожной конструкции и для расчёта его толщины пользуемся исходными данными – географическое местоположение рассматриваемого участка лесовозной дороги, конструкцией дорожной одежды, типом увлажнения рабочего слоя земляного полотна, глубиной залегания расчётного уровня подземных вод от низа дорожной одежды и наименования грунта земляного полотна.

По результатам проведённых исследований наиболее экономически целесообразным является теплоизолирующий слой из пенополистирола марки ПЕНОПЛЕКС.

Физико-механические характеристики пенополистирола марки ПЕНОПЛЭКС приведены в табл. 7.1.

Термическое сопротивление дорожной одежды (Rод(0)) без теплоизолирующего слоя определяется по формуле

23

Требуемое термическое сопротивление дорожной одежды (Rод(тр)) для нашей дороги составит 2,90 м2·К/Вт. При данном значении не происходит промерзание грунтов земляного полотна.

Пример. Исходные данные: лесовозная автомобильная дорога расположена во второй дорожно-климатической зоне; глубина залегания расчётного уровня подземных вод от низа дорожной одежды 1,5 м; толщины слоёв дорожной конструкции: h1 = 0,06 см (верхний слой покрытия – асфальтобетон плотный); h1х = 0,08 см (нижний слой покрытия – асфальтобетон пористый); h2 = 0,20 см (верхний слой основания из фракционного щебня); h3 = 0,30 см (нижний слой основания из ПГС); h4 = 0,40 см (дополнительный слой основания из песка средней крупности).

Теплопроводность конструктивных материалов для данной дорожной одежды приведена в табл. 7.2.

24

Толщина теплоизолирующего слоя из ПЕНОПЛЭКСА составила по расчётам 50 мм, что подтвердилось методикой, изложенный в ОДН 218.1.052 и про-

граммными комплексами PLAXIS, GEOSTUDIO 2007.

Появление морозобойных трещин на поверхности автомобильной дороги представляет собой сложный термодинамический процесс, протекающий в неоднородной капиллярно-пористой среде. Кроме того, при промерзании и оттаивании одновременно с изменением температурного поля имеет место массоперенос, вызванный перемещением влаги, что приводит к увеличению ширины раскрытия трещин.

Нарушение природной структуры, перемятие и уплотнение связных грунтов, понижает их водонепроницаемость. Влагонакопление в глинистых грунтах

иих морозоопасность как следствие потери структуры с целью выявления особенностей динамики появления морозобойных трещин на покрытии дороги, присущих грунтам с нарушенными жесткими структурными связями между частицами.

Дорожная одежда является сложной многослойной инженерной конструкцией, на которую воздействуют нагрузки от лесовозных автопоездов и природ- но-климатические факторы, приводящие к образованию морозобойных трещин

иснижению сроков службы дороги, как нелинейного сооружения. Разработанные две конструкции дорожной одежды для автомобильных до-

рог на участках сопряжений насыпей с выемками удовлетворяют нормативным требованиям. Проведённые расчеты конструкций дорожных одежд по прочно-

25

сти и их анализ показали, что оба варианта являются равнопрочными. Применение пенополистирола в дорожной конструкции позволяет уменьшить требуемую толщину оснований на 10 см (расчёт выше), таким образом, достигается удешевление конструкции.

Полученные деформации дорожной конструкции под действием нагрузки от лесовозной техники на участках сопряжения насыпи с выемкой показало разницу в величинах прогиба и объясняет появление морозобойной трещины на данных участках, приводящая к разрушению слоёв дорожной одежды и требуют проведения дополнительных работ по их исключению.

26

Учебное издание

БУРГОНУТДИНОВ Альберт Масугутович, ЮШКОВ Борис Семёнович

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ЗАКРЕПЛЕНИЕ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ, ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ПЕНОПОЛИСТИРОЛА В ДОРОЖНОЙ КОНСТРУКЦИИ ЛЕСОВОЗНЫХ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Методические рекомендации

Подписано в печать 14.05.2012. Формат 60×90/16 Усл. печ. л. 1,75. Тираж 100 экз. Заказ № 98/2012

Издательство Пермского национального исследовательского

политехнического университета.

Адрес: 614990, г. Пермь, Комсомольский пр., 29, к. 113.

Тел. (343) 219-80-33