Деформации земляного полотна

При перенасыщении грунта земляного полотна влагой прочность всех элементов дороги значительно снижается. В результате этого может произойти разрушение дорожной одежды; крутые откосы насыпей и выемок могут сползать вниз, размываться стекающей водой. В сухие периоды года сильные ветры выдувают с поверхности откосов пылеватые и мелкопесчаные частицы. Попеременное замерзание и оттаивание разрушает грунтовые поверхности обочин и откосов, ослабляя их сопротивление размыву и выдуванию.

Вода, текущая вдоль насыпи на поймах рек, может вызвать подмыв и разрушение откоса.

При возведении земляного полотна иногда нарушаются условия равновесия, сложившиеся в поверхностных слоях земной коры. Так, прорезание наклонных пластов грунтов при устройстве выемок может привести к сползанию их откосов. Насыпи, возведенные на косогоре, иногда смещаются вниз по склону. При устройстве насыпей на торфяных и водонасыщенных илистых грунтах верхние слои основания могут деформироваться, выжимаясь в стороны. Часто наблюдается также осадка основания, вызываемая уплотнением таких грунтов.

При проектировании земляного полотна необходимо учитывать все эти условия. В сложных случаях следует производить расчеты устойчивости земляного полотна на слабых основаниях, проверку устойчивости откосов земляного полотна и т. п.

Чтобы предотвратить разрушение откосов высоких насыпей и глубоких выемок от действия атмосферных факторов, применяют укрепление откосов засевом трав, одерновкой (сплошной или клетками), вяжущими материалами (битумными эмульсиями, цементами), мощением камнем и бетонными плитками и т.п. Мощение камнем и плитками устраивают в тех местах, где возможно подтопление земляного полотна водой (у мостов, труб, струенаправляющих и защитных дамб) .

Наиболее экономичным является укрепление откосов засевом трав, которые своими корнями скрепляют грунтовые частицы. Наземные стебли травы уменьшают скорость ветра и стекающей воды, защищая грунт от выдувания и размыва. Растущий травяной покров потребляет много влаги, снижая влажность грунта земляного полотна.

Если грунт насыпи непригоден для произрастания трав, поверхность откоса засыпают слоем растительного грунта толщиной 10 см, предварительно устраивая вдоль откоса борозды для обеспечения устойчивости этого слоя (плакировка). Травяные смеси для посева составляют с учетом местных условий из семян злаковых и бобовых трав, характеризующихся разветвленной корневой системой и образующих плотный травяной покров.

Процессы пучинообразования

В России наиболее опасные деформации на дорогах могут возникнуть в результате пучинообразования.

Пучины являются серьезным и довольно частым дефектом земляного полотна, возникающим в результате чрезмерного накопления влаги в верхних слоях полотна в осенне-зимний период и неравно мерного оттаивания этих слоев весной. Особенно подвержены пучинам насыпи, отсыпанные из некачественных, например, пылеватых грунтов, изобилующих глинистыми прослойками.

Рис.  45.  Этапы пучинообразования

В период осенних дождей верхние слои полотна насыщаются влагой, которая скапливается в пазухах между слабоводопроницаемыми прослойками, рис.45(I). Зимой эта вода замерзает, причем образовавшиеся в теле насыпи ледяные линзы увеличиваются в объеме (II); это происходит как за счет самого факта льдообразования, так и за счет капиллярного подсоса воды из нижних, более теплых слоев полотна. Весенние оттепели, перемежающиеся с заморозками, особенно ускоряют процесс образования крупных ледяных линз в теле насыпи (III). Увеличиваясь в объеме, ледяная линза приподнимает над собой вышележащий грунт и «вспучивает» на высоту 5-10 см (иногда даже до 30 см) дорожную одежду. С наступлением весны и таянием льда грунтовое основание, оказавшись переувлажненным, теряет прочность, а движение автомобилей, если оно своевременно не прекращено, выводит из строя дорожную одежду, перемешивая ее с разжиженным грунтом. Во избежание этих неприятных последствий пучинистые места должны быть ограждены, снег с поверхности полотна в целях более равномерного оттаивания полностью удален. С той же целью полезно устройство воздушных воронок на обочинах. Если эти меры не помогут предотвратить образования пучин, «заболевшее» место следует подвергнуть более радикальному «лечению», заключающемуся в вычистке и удалении недоброкачественного грунта и замене его новым, доброкачественным. Не подверженное пучинам земляное полотно может служить многие десятки лет, в особенности если приняты меры по укреплению откосов; такое укрепление осуществляется сплошной одерновкой, одерновкой в клетку (рис. 46), отмосткой и т. п.

Рис. 46. Укрепление откосов выемки одерновкой в клетку