Технология стабилизации грунта. Строительство дорог методом стабилизации грунтов Оборудование для стабилизации грунта

Стабилизация и укрепление грунтов

Компания «СТРОЙTRUST»предлагает своим клиентам эффективную технологию - строительство дорог методом стабилизации грунта. Такая методика стала использоваться в начале 80-х годов в Америке, а затем и в странах Европы. Стабилизация грунта представляет собой процесс улучшения прочностных характеристик грунта путем введения в него определенного количества связующих агентов. Необходима стабилизация грунтов в дорожном строительстве, возведении сооружений и зданий промышленного и жилого назначения, а также при проведении различных работ на участках с вязким грунтом и другими сложными геолого-геодезическими параметрами.

Основная область применения такого метода, как стабилизация грунта: строительство дорог, их реконструкция и ремонт. Мы используем данный метод для устройства:

временных, вспомогательных, технологических и грунтовых дорог (стабилизация грунтовых дорог);

• полигонов ТБО и опасных веществ;
• вертолетных площадок и взлётно-посадочных полос;
• портовых контейнерных терминалов;
• основания под железнодорожные пути;
• тротуаров, парковых, велосипедных и пешеходных дорожек;
• парковок, автостоянок, торговых и складских центров и терминалов;
• оснований под стадионы, спортивных и детских площадок;
• оснований под укладку тротуарной плитки, промышленные полы и др.

Технология стабилизации грунта

Выделяют глубинную (массовую) и поверхностную стабилизацию грунта. При глубинной технологии связующее вводят на глубину до 5 метров, а при поверхностной - добавки распределяют по поверхности, а затем смешивают с грунтом посредством фрез.

Технология стабилизации грунта основана на измельчении с последующим перемешиванием непосредственно на месте строительства вяжущего (как правило, цемента) с местным грунтом и одновременным добавлением комплекса определенным образом подобранных веществ. Таким образом, в конструкции основания используется не привозной материал (щебень, песок), а местный укрепленный грунт с определенными характеристиками.

Стабилизация грунта, цена которой определяется различными факторами, имеет множество методологий проведения, различающихся составом вяжущих средств. Такие вещества делятся на группы:

• сухую;
• водно-эмульсионную;
• комбинированную (смешанную).

Наибольшую популярность получила классическая «сухая» технология (стабилизация грунтов известью и стабилизация грунта цементом). В этом случае не требуется предварительное увлажнение: для схватывания цемента достаточно влаги, содержащейся в почве. Если же естественное содержание воды высоко, то увеличивают содержание в смеси извести, способствующей выведению избытка влаги. Для того чтобы точно определить расход материалов, проводят лабораторный анализ грунта.

Мы выполняем работы при помощи специального оборудования, включающего высокопроизводительные современные грунтосмесительные дорожные фрезы - ресайклеры и стабилизаторы грунта. Данный метод требует точного соблюдения технологии, лабораторного контроля всех этапов работ. Наши специалисты, благодаря многолетнему опыту и высокой квалификации, обеспечат подбор оптимального состава компонентов в зависимости от заданных условий и требуемых характеристик.

Стабилизация и укрепление грунтов: преимущества

Стабилизация грунта, осуществляемая профессионалами компании «СТРОЙTRUST», обладает следующими преимуществами.

• Возможность проведения работ во влажных условиях.
• Отсутствие необходимости вывоза неиспользованного грунта.
• Возможность использования в качестве сырья побочных промышленных продуктов.
• Уменьшение количества привозного материала.
• Снижение воздействия на окружающую среду.
• Снижение затрат на закупку и перемещение стройматериалов, содержание построенных объектов.
• Уменьшение общей стоимости строительства дорог (до 20%).
• Снижение масштабов земляных работ и сроков строительства в целом.
• Обеспечение покрытия с долгим сроком эксплуатации, высоким уровнем морозоустойчивости и водостойкости.
• Полученное покрытие улучшает свою несущую способность по мере эксплуатации.

При осуществлении такого метода, как стабилизация грунтов, стоимость определяется видом и характеристиками используемой техники, составом и количеством добавляемого комплекса веществ, объемом работ. Мы предлагаем максимально качественное выполнение работ при минимальной стоимости.

Суть технологии заключается в введении в грунт добавок для улучшения его механических свойств. Грунт тщательно измельчается и смешивается с соответствующими связующими материалами с последующим уплотнением. Ключевые задачи решаются на этапе проектирования дороги и расчета оптимальной смеси вяжущих компонентов.

Почему в России плохие дороги?

Дорожные одежды пропускают влагу к грунту дорожного основания

Под воздействием отрицательных температур и накопленной влаги грунт вспучивается

Под действием воды, грунт размокает, подвергается эрозии и расползанию

Реальные нагрузки на дорогу выше расчетных: не все дороги способны вынести большегрузный транспорт или высокую скорость транспортного потока

Так же грунт подвержен просадке, сдвигу

Халатность подрядчика, осуществлявшего строительство и нарушившего технологию

Неоднородность дорожного основания способствует появлению «внутренних» трещин, которые проявляются на дорожном покрытии

Суть технологии заключается в введении в грунт добавок для улучшения его механических свойств

Грунт тщательно измельчается и смешивается с соответствующими связующими материалами с последующим уплотнением, в результате получается монолитная плита, являющаяся дорожным основанием.

Ключевые задачи решаются на этапе проектирования дороги и расчета оптимальной смеси вяжущих компонентов.

Плюсы технологии

Препятствует попаданию воды к основанию дорожной одежды

Устойчивость к эрозии
- устойчивость к размоканию
- морозостойкость, исключение морозного пучения

Достигает более высокий модуль упругости, повышает сдвигоустойчивость и ровность, снижает пластичность

Позволяет снизить толщину асфальтобетона до 50%
- исключает просадку
- исключает «колееобразование»
- исключает появление «копирующихся» трещин в асфальтобетонных покрытиях

Для строительства используется грунт, находящийся в месте пролегания будущей дороги.

Уменьшает количество применяемых материалов
- экономия на транспортировке материалов

Сравнение дорог, построенных с применением технологии стабилизации грунта и «классическим» методом

Дорога «Классическая»	Дорога «Статус-грунт»
Примерная смета на строительство 1 км (6000м 2) дорожного основания (расчет призван наглядно показать разницу двух методов и не является коммерческим предложением)
2000 тонн снятого и замененного грунта 4200 тонн 150 грузовиков для ввоза-вывоза материалов 6 дней работ 820 рублей — цена за м 2 3 года гарантия	Используется местный грунт 216 тонн доставляемых новых материалов 6 цементовозов для ввоза минерального вяжущего 2 дня работы 499 рублей — цена за м 2 5 лет гарантия Экономия составляет 39,15%

Технологический

Подбор оптимального состава смеси для придания грунту необходимых физико-механических свойств	Лабораторный анализ образцов грунта: гранулометрический состав грунта, процентное содержание глинистых частиц и пыли; определение числа пластичности грунта; контроль рН грунта в водной вытяжке; оптимизация гранулометрического состава; определение оптимальной влажности, -максимальной плотности; предел прочности на сжатие образцов в сухом и капиллярном водонасыщении Критически важно подобрать правильный состав!
	Практика показывает, что инженерный проект будущей дороги необходимо скорректировать после лабораторного анализа грунта и подбора рецептуры смеси. В 90% случаев проекты содержат ошибки и допущения, которые могу привести как к бесполезному перерасходу материалов, так и к преждевременному разрушению дорожного основания.
Подготовка участка для работы	снятие плодородного слоя устройство водоотвода предварительное профилирование уплотнение дороги катком
	Предварительное продольное и поперечное профилирование задает основу для качественной реализации проекта и увеличивает срок службы дорожного основания за счет стока воды. Часто встречаются дороги, где не проводился данный этап, их можно узнать по ровному асфальту, езда по которому похожа на заплыв на моторной лодке по волнам.
	определение влажности грунтового основания: осушение или увлажнение грунта Критически важно добиться оптимальной влажности грунта!
	Подавляющее большинство подрядчиков понятия не имеют, что такое оптимальная влажность грунта и зачем (как) ее соблюдать. Практика показывает, что несоблюдение оптимальной влажности ведет к некачественному протеканию реакции и слабому укреплению грунта. и, как следствие, преждевременное разрушение дорожного основания.
Введение вяжущего	распределение минеральных вяжущих Критически важно добиться внесения корректного количества вяжущих!
	Использование распределителя с дозатором обеспечивает равномерное и корректное внесение, что является гарантом соблюдения рецептуры уплотняемой смеси. В своей практике мы встречали различные «фокусы» от мешков цемента, лежащих на земле до распыления прямо из трубы цементовоза. Ни о какой рецептуре и равномерном внесении тут речи не идет.
Смешивание грунта	Перемешивание грунта с помощью ресайклера - техники позволяющей добиваться качественного смешивания благодаря тонким настройкам критически важно добиться равномерного перемешивания вяжущих!
	На данном этапе крайне важно провести замер кислотности грунта, процента влажности, температуры протекания реакции и взять образцы для промежуточного лабораторного испытания.
Уплотнение получившегося дорожного основания	Качественное уплотнение тяжелым грунтовым катком с вибратором создает прочное дорожное основание из перемешанного грунта. Критически важно добиться качественного уплотнения!
	Из-за особенностей технологии неопытные подрядчики допускают следующие ошибки: - недоуплотнение на всю глубину из-за неправильного подбора комплекта катков и режима работы - разуплотнение из-за истечения времени схватывания или слишком большого количества проходов
Профилирование и финальное уплотнение	Придание необходимого профиля и придания уклона с помощью автогрейдера. Профилирование производится катком на пневмошинах Критически важно выдержать градус уклона для последующего влагоотвода!

Стабилизацией грунта называется процесс создания основания дорожного полотна, включающий в себя тщательное измельчение грунта, его смешивание со связующими органическими и неорганическими материалами и последующее уплотнение. Это современный, сравнительно новый метод подготовки дорожного основания. Такое укрепление грунта имеет свои преимущества перед классическим (песчано-щебеночной подушкой). Стабилизированный грунт является более морозо- и водоустойчивым, а также более прочным и упругим.

Благодаря возможностям современного оборудования вяжущее вещество дозируется очень точно и вводится на глубину 50 см за один проход. Самыми доступными материалами на сегодняшний день являются известь и цемент. Оптимальное количество данных веществ определяется лабораторными методами, обычно оно составляет 3 - 10% каждого материала от массы укрепляемой земли. Первый этап стабилизации - это внесение в грунт и перемешивание с ним извести, второй - цемента.

Стабилизация грунта с последующим использованием материалов имеющегося дорожного покрытия - это холодный ресайклинг. С его помощью можно восстановить на всю глубину как проселочные дороги, так и городские улицы. Иными словами за один проход размельчение существующего покрытия и смешивание его с подстилающим основным материалом и восстанавливающими вяжущими веществами. Все это стало возможным благодаря появлению на рынке новых высокопроизводительных машин.

Технология стабилизации сегодня широко используется, к примеру, на небольших территориальных дорогах, в которых предполагается устройство покрытий облегченного или переходного типа (например, при строительстве коттеджных поселков). В таких случаях устройство прочного, долговечного основания с применением минимума привозных материалов - оптимальное решение. К тому же высокопроизводительное оборудование за строительный сезон может произвести десятки километров дорог. Также уплотнение (ресайклинг) с успехом применяется при возведении логистических комплексов, промышленных зданий. Здесь эта технология используется для закладки оснований под бетонные полы и покрытия производственных площадок.

Работы по стабилизации не могут быть выполнены качественно без использования специального оборудования. Для дозированного введения вяжущего вещества (сухого или в виде эмульсии) необходим бункер-распределитель, для тщательного вмешивания его в грунт - навесные фрезы.

Для того, чтобы наши специалисты рассчитали стоимость услуги ресайклирования и могли правильно подобрать необходимое оборудование для вас, нужно располагать следующей информацией: какой объект и где он расположен, его площадь в кв. м, сроки работ, а также какие почвы преобладают на местности, какая нужна глубина распределения и какие желательны вяжущие вещества.

В последние годы перед дорожной отраслью РФ остро стоят задачи, направленные на дальнейшее развитие сети федеральных, региональных и сельскохозяйственных дорог, которые должны привести к ускорению роста экономики страны, улучшению качества жизни населения, увеличению их мобильности, снижению транспортных издержек. Необходимо более активно внедрять лучшие мировые и отечественные инновационные решения. При этом особенно актуально использовать такие технологии, которые позволяют решить проблемы уменьшения стоимости и сокращения сроков строительства дорог при одновременном повышении их надежности и обеспечении всесезонности эксплуатации.

Одним из таких направлений, позволяющим успешно решать стоящие перед страной инфраструктурные задачи, является технология стабилизации и укрепления грунтов, которая находит все более широкое распространение в мире. Для этих целей используется достаточно большая группа поверхностно-активных веществ (ПАВ) – стабилизаторов грунтов на органической, щелочной и кислотной основе, смолы, полимерные стабилизаторы грунтов.

Калужская область, 2011 год: а)исходное состояние объекта; б) после двух лет эксплуатации дороги

Сотрудники отдела инновационных технологий и материалов провели всесторонние исследования химического состава стабилизаторов, выпускаемых компанией Enviroseal Corporation (США), и сделали подбор компонентов из отечественного сырья для создания новых дорожно-строительных материалов для дальнейшего промышленного производства на территории России.

Результатом научно-исследовательской работы совместно со специалистами ОАО «СоюздорНИИ» и ЦННИИ № 26 МО РФявляется создание линейки отечественных стабилизаторов грунтов под рабочим названием «Парагон», которые полностью адаптированы и успешно используются в России, что нашло свое отражение в соответствующих сертификатах, технических условиях и стандартах организации на их применение. В основе этих материалов используются химические компоненты, которые являются абсолютно безопасными для здоровья людей и окружающей среды. Лабораторные тестирования и полевые испытания данных материалов показали, что они не уступают по своим свойствам лучшим заграничным аналогам и позволяют получать из местных грунтов высококачественные строительные материалы для эффективного решения задач, стоящих перед отечественной дорожной отраслью. Был проделан большой объем работ и всесторонних испытаний с различными типами грунтов по исследованию их физико-механических свойств, обработанных этими стабилизаторами как отдельно, так и совместно с другими добавками (цемент, известь, золы уноса). Данные исследования позволили разработать технические условия (СТО) использования этих материалов применительно к технологии стабилизации и укрепления грунтов, согласно требованиям действующих в нашей стране нормативно-технических регламентов.

Ремонт дороги по технологии «холодный ресайклинг»

Как показали исследования, стабилизаторы грунтов линейки «Парагон» обладают всеми достоинствами, имеющимся у исходных стабилизаторов, но, в отличие от американских аналогов, они полностью адаптированы к местным экстремальным климатическим условиям.

Стабилизаторы грунтов «Парагон» являются продуктами нового поколения и производятся на территории России. Они выгодно отличаются от вышеперечисленных конкурентных стабилизаторов грунта не только по соотношению цены и качества, но и своей технологичностью, безопасностью для окружающей среды и людей, возможностью эффективного применения со всеми типами грунтов. Использование дорожно-строительных технологий «Парагон» при стабилизации и укреплении грунтов в процессе строительства и ремонта дорог и других объектов транспортной инфраструктуры позволяет успешно устранить основную причину разрушения дорожного покрытия – слабые грунты в конструктивных слоях дорожной одежды.

Линейка стабилизаторов грунтов «Парагон» включает в себя два базовых продукта – полимерный стабилизатор глинистых грунтов «Парагон LВS» и полимерный стабилизатор «Парагон М10+50».

1. Полимерный стабилизатор глинистых грунтов «Парагон LВS» является экологически безопасным для окружающей среды и здоровья людей материалом. Грунты, обработанные водным раствором стабилизатора «Парагон LВS», рекомендованы к применению при устройстве рабочего слоя земляного полотна, нижних и дополнительных слоев оснований, а также покрытий (на дорогах низших категорий) во 2–5-й дорожно-климатических зонах. «Парагон LВS» применяется для стабилизации и гидрофобизации глинистых грунтов и позволяет увеличить модуль упругости (до 180 МПа), несущую способность и водонепроницаемость обработанного слоя, увеличить устойчивость на сдвиг (до 50 %), обеспечить нормативную морозостойкость, сократить сроки производства дорожно-строительных работ. Отличные результаты получаются при использовании «Парагон LВS» совместно с неорганическими вяжущими (цемент, известь, золы уноса) – ГОСТ 23558-94. «Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами для дорожного и аэродромного строительства. Технические условия».
2. «Парагон М10+50» представляет собой полимерное вяжущее белого цвета на основе акрилового сополимера. Экологически безопасный материал. Грунты, укрепленные полимерным стабилизатором грунтов «Парагон М10+50» как однокомпонентно, так и совместно с неорганическими вяжущими (цемент, известь, золы уноса), рекомендованы к применению при строительстве и ремонте для устройства слоя покрытия (с устройством слоя износа), несущего и дополнительных слоев оснований дорожных одежд во 2–5-й дорожно-климатических зонах в дорожном и аэродромном строительстве, а также при строительстве промышленных площадок, паркингов, спортивных и лесопарковых дорожек. Стабилизатор «Парагон М10+50» используется для укрепления пылеватых песков, песчано-гравийных смесей и грунтов с числом пластичности не более 12. Хорошо работает совместно со стабилизатором глинистых грунтов «Парагон LВS», что позволяет понизить число пластичности местных грунтов до 12 и значительно расширить область применения стабилизатора «Парагон М10+50» по типу и числу пластичности грунтов.

Результаты исследования полимерного стабилизатора грунтов «Парагон М10+50» показали, что укрепление супесчаного грунта составом на основе этого стабилизатора и цемента (от 6 до 10 %) позволяет достигать увеличения показателя прочности на растяжение при изгибе на 36,3–40,8 %, снижения коэффициента жесткости на 27,5–36,5 %, снижения расхода цемента в расчете на единицу достигнутой прочности на растяжение при изгибе на 26,7–33,6 %, а также обеспечивает повышение показателей морозостойкости в сравнении с супесью, укрепленной только цементом (рис. 1).

В то же время сопротивление укрепленного грунта сдвигу увеличивается в несколько раз, что делает его идеальным для строительства временных взлетно-посадочных полос и автомобильных дорог как при устройстве основания, так и в качестве покрытия. Таким образом, можно сделать вывод, что полимерный стабилизатор грунтов «Парагон М10+50» очень хорошо работает как однокомпонентно так и совместно с минеральными вяжущими (цементом, известью, золой уноса) , позволяя получить в результате обработки грунтов композиции с улучшенными физико-механическими показателями. Данное сочетание добавок, вносимых в обрабатываемую грунтовую смесь, позволяет получать композиции с улучшенными показателями по прочности и упругому прогибу.

Это наиболее актуально при выполнении дорожно-ремонтных работ по технологии «холодного ресайклинга» при устройстве верхнего слоя основания дорожной одежды или нижнего слоя покрытия. Результаты такого укрепления грунта значительно превосходят применяемые обычно для этой технологии битумные эмульсии или цементы.

Некоторые из существующих конкурентных стабилизаторов грунта уступают полимерному стабилизатору грунтов «Парагон М10+50» по соотношению цены и качества, другие – по морозостойкости. Очень важным моментом является то, что, в отличие от большинства конкурентных материалов, «Парагон М10+50» в самом ближайшем будущем будет продуктом, производящимся на территории России из отечественных химических компонентов, что существенно повлияет на его стоимость и сроки поставки потребителям.

Необходимо отметить, что сегодня в России имеется достаточная, но требующая доработки действующая нормативно-техническая база, которая позволяет применять технологию комплексной стабилизации и технологию комплексного укрепления грунтов для решения широкого спектра инженерных задач и использовать укрепленные местные грунты при разработке конструкций дорожных одежд различных технических категорий. В первую очередь речь идет о таких документах, как:

• Стандарт организации (ТУ) для каждого конкретного стабилизатора;
• СП 34.13330. (2012СНиП 2.05.02-85*) «Автомобильные дороги»;
• СП 78.13330. (2012СНиП 3.06.03-85*) «Автомобильные дороги»;
• ГОСТ 30491-97 «Смеси органоминеральные и грунты, укрепленные органическими вяжущими, для дорожного и аэродромного строительства»;
• ГОСТ 23558-94 «Смеси щебеночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства»;
• ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд»;
• ОДМ 218.2.017-2011 «Проектирование, строительство и эксплуатация автомобильных дорог с низкой интенсивностью».

Конструкцию дорожной одежды и тип покрытия принимают исходя из транспортно-эксплуатационных характеристик и категории проектируемой дороги с учетом интенсивности и состава движения, климатических условий, санитарно-гигиенических рекомендаций, а также обеспеченности района строительства дороги местными строительными материалами

В случае применения в конструктивных слоях дорожных одежд укрепленных грунтов с использованием в оптимальных пропорциях улучшающих грунтовую смесь добавок необходимо принимать во внимание, что:

• — слой покрытия должен обеспечивать необходимую несущую способность и расчетные транспортно-эксплуатационные качества дороги;
• — верхний слой основания – требуемую несущую способность дорожной одежды, сохранение от увлажнения и морозного пучения нижележащих слоев;
• — нижний слой основания – перераспределение нагрузок на рабочий слой земляного полотна и его защиту от увлажнения и пучения.

При этом, в зависимости от расположения слоя укрепленного грунта в конструкции дорожной одежды, определяют величину таких физико-механических показателей грунтовой смеси, как сопротивление сжатию и растяжению, модуль упругости, морозостойкость и водостойкость. Расходы добавок в грунтовую смесь для каждого конструктивного слоя подбирают таким образом, чтобы полученные в результате показатели комплексно укрепленных грунтов удовлетворяли требованиям действующих нормативно-технических регламентов. Было установлено и подтверждено многолетними исследованиями в лабораторных и производственных условиях, что при укреплении грунтов двумя вяжущими материалами, характеризующимися весьма различными, но не антагонистическими свойствами и различной структурой (например, кристаллизационной, свойственной цементам, и коагуляционной, свойственной битумам и полимерным композициям), они приобретают повышенные сдвигоустойчивость, морозо-, температуростойкость и при необходимости могут быть менее жесткими и деформативными материалами. Методы, сочетающие при укреплении грунтов внесение добавок двух вяжущих веществ или одного вяжущего и поверхностно-активного вещества гидрофобного типа (ПАВ-стабилизатор грунтов), получили название комплексных методов (технология комплексного укрепления грунтов). В процессе изучения преимуществ, заложенных в комплексных методах укрепления грунтов, было установлено, что при этом формируются ранее неизвестные типы сложных пространственных структур совмещенного типа. Характерной особенностью данных структур является то, что при правильном технологическом процессе в микрообъемах укрепленного грунта формируются два типа пространственных бинарных структур, характеризующихся разными свойствами, дополняющими друг друга и компенсирующими недостатки укрепленного грунта каждой из моноструктур. Такие бинарные (совмещенные) структуры являются взаимопроникающими.

Применение в качестве химических добавок специально разработанных для таких случаев композиций полимерных стабилизаторов грунтов в цементогрунтовых смесях создает дополнительные возможности для строительства дорожных одежд с монолитными морозостойкими водонепроницаемыми основаниями. При добавке в грунтовые смеси полимерных стабилизаторов грунтов, вступающих в химическую реакцию с цементом, укрепленные грунты приобретают улучшенные свойства (прочность, эластичность, водостойкость, морозостойкость, технологичность) и позволяют исключить основные недостатки цементогрунтов, такие как образование температурных и усадочных трещин с передачей (отражением) их в слои покрытия. Многолетние исследования в различных странах мира показывают, что показатели прочности грунтовых смесей, обработанных полимерными стабилизаторами грунтов, значительно улучшаются при добавлении неорганических вяжущих (цемента), а добавление в грунтовую смесь полимерного стабилизатора приводит к улучшению деформационных характеристик укрепленных грунтов (цементогрунтов). Кроме того, улучшенные полимерными добавками свойства укрепленных грунтов позволяют применить принципы унификации конструкций, что обеспечивает минимум конструктивных слоев, технологических операций, времени и оборудования для их строительства. Принципы унификации конструкций с применением комплексно укрепленных грунтов позволяют предусмотреть все разнообразие влияний природно-климатических факторов, исключить часть таких влияний и свести перечень решаемых при конструировании задач к двум основным:

• обеспечению несущей способности и прочности одежды за счет основания;
• сохранению устойчивости дорожной конструкции за счет предотвращения увлажнения рабочего слоя земляного полотна и слоев основания.

Такой подход к проектированию во многих случаях снижает необходимость применения сложных многослойных конструкций, а также специальных узкофункциональных слоев (дренирующих, прерывающих прослоек, морозозащитных, теплоизолирующих и т. п.). Количество, толщина слоев и их сочетание зависят от решаемой инженерной задачи и определяются расчетом и технико-экономическим обоснованием дорожной конструкции.

Для строительства дорог с использованием технологии комплексного укрепления грунтов методом смешения местных грунтов и добавок на месте производства работ применяется специальный отряд дорожно-строительной техники. Как правило, в него входят грейдер, автоцистерна (поливомоечная машина) для доставки воды, каток от 15 т, распределитель вяжущих, погрузчик, а также грунтосмесительное дорожно-строительное оборудование, обеспечивающее требуемую точность дозировки вносимых в грунт компонентов и однородность укрепляемой грунтовой смеси. К такому грунтосмесительному оборудованию относятся грунтовые фрезы, ресайклеры и передвижные грунтосмесительные установки. Эта современная высокоэффективная техника позволяет значительно улучшить качество работ по укреплению (комплексному укреплению) грунтов, а также сократить сроки выполнения работ. В настоящее время такую специальную дорожно-строительную технику выпускает ряд ведущих зарубежных изготовителей, таких как: Caterpillar (США), Terex США), Roadtec (США), Sakai, Niigata и Komatsu (Япония), Bomag и Wirtgen (Германия), Bitelli и FAE (Италия), XCMG XLZ250K и WR2300E (Китай). Машины Caterpillar, Bomag и Bitelli построены по одной схеме.

При использовании в строительстве или ремонте дорог высокопроизводительной техники, такой как самоходные ресайклеры (Catarpiller, Bomag, Wirtgen и т.д.) или навесные грунтовые фрезы, такие как Stehr или FAE, в течение рабочей смены может производиться устройство от 2000 до 4000 м² конструктивного слоя укрепленного грунта. Основным рабочим органом ресайклеров, где происходит смешение грунтовой смеси с добавками, является фреза с цилиндрическими резцами (рис. 2). Количество вводимого в обрабатываемый грунт раствора стабилизатора грунтов и других жидких вяжущих точно дозируется насосом, который управляется микропроцессорной системой, что обеспечивает требуемые физико-механические параметры получаемого в результате укрепленного грунта. В случае применения совместно со стабилизатором грунтов порошкообразных вяжущих добавок, таких как цемент или известь, они равномерно распределяются по поверхности перед началом фрезерования специальными распределителями и затем тщательно смешиваются с грунтом и другими добавками посредством ресайклера.

Компания Wirtgen выпускала ресайклеры моделей 1000 CR, 2100 DСR, СR 4500, WR 2500, а также установку WМ 400 (в настоящее время выпускается и модель WM 1000) для приготовления цементно-водной суспензии и работы в комплекте с WR 2500. Модель WR 2500 фирма относит к самым совершенным ресайклерам, позволяющим использовать новейшие технологии в широком спектре работ – от укрепления слабых грунтов до восстановления асфальтобетонных покрытий (холодный ресайклинг).

Необходимо отметить, что в настоящее время в России отсутствует производство дорожно-строительной грунтосмесительной техники такого уровня. В связи с актуальностью внедрения технологий укрепления грунтов в дорожной отрасли производителям дорожно-строительной техники необходимо как можно быстрее обратить свое внимание на изготовление отечественного высококачественного грунтосмесительного оборудования.

Комплектование отряда дорожно-строительной техники (рис. 3) для работ по укреплению грунтов обосновывают в проектах производства работ (ППР) и проектах организации строительства (ПОС) в соответствии со СНиП 12-01-2004.

Работам по укреплению грунтов должны предшествовать мероприятия по устройству системы водоотвода (канав, кюветов, водоотводных труб).

Расчет параметров технологического процесса производят на участке выполнения работ, включающих в себя определение длины захватки (участок строящейся дороги с повторяющимися производственными процессами, составом и объемом работ, на котором расположены основные производственные средства, выполняющие одну или несколько совмещенных по времени рабочих операций специализированного потока).

Можно с уверенностью сказать, что технология стабилизации и укрепления грунтов является идеальным решением для создания современной транспортной инфраструктуры в нашей стране, позволяющим не только обеспечить необходимую несущую способность оснований дорожных одежд, но и в большинстве случаев минимизировать затраты, сроки выполнения работ и потребность в инертных материалах.

Данная технология изобретена ООО "АНТ-Инжиниринг" в 2006 году. На сегодняшний день на территории России и за ее пределами построено более 150 км автодорог различных категорий. Автомобильные дороги, построенные с применением технологии «ANT», эксплуатируются во всех климатических зонах: от пустыни до полярного круга.

Основным элементом технологии является препарат «Стабилизатор грунтов и органоминеральных смесей «ANT» (англ. - «муравей»). Применяется как самостоятельно при стабилизации грунта, так и совместно с неорганическими или органическими вяжущими при укреплении.

Принцип действия стабилизатора грунта «ANT»

Стабилизатор грунта «ANT» является российским продуктом и производится в г. Волжском, Волгоградской области. Является комплексным органическим препаратом. Его действие направлено на проведение в грунте окислительно-восстановительных реакций. Производит направленную окислительную реакцию путем воздействия молекулярным кислородом на поверхность частицы грунта, а также в цементе (в случае использования). Вследствие этого происходит образование новых окислов химических элементов, содержащихся в грунте. Затем, присоединенный ранее кислород отделяется, и происходит обратная восстановительная реакция, что приводит к образованию новых кристаллических соединений в грунте между его частицами.

Эта реакция полностью повторяет процессы образования осадочных пород в земной коре. Если бы мы имели возможность увеличить нагрузку при уплотнении обработанного грунта более чем в 5 раз, то мы бы смогли получить укрепленные грунты с маркой по прочности свыше М200. Но, к сожалению, современная техника и методика проведения дорожных работ не позволяет нам достичь данных результатов.

Кроме того, стабилизатор содержит в своем составе поверхностно-активные вещества, что позволяет достичь максимального коэффициента уплотнения грунта, а, следовательно, получение материала с меньшим наличием капилляров. Это позволяет значительно понизить водопоглощение стабилизированных и укрепленных грунтов.

5 основных преимуществ

1. Высокие физико-механические показатели.

Грунты, укреплённые с применением Стабилизатора "ANT", обладают высокими физико-механическими показателями и полностью соответствуют требованиям ГОСТ 23558-94 "Смеси щебёночно-гравийно-песчаные и грунты, обработанные неорганическими вяжущими материалами, для дорожного и аэродромного строительства".

К примеру, при строительстве автомобильных дорог V технической категории переходного типа достаточно устройство одного слоя из укреплённого грунта толщиной h= 15см. Данный конструктивный слой рассчитан на движение транспорта с нагрузкой на ось до 8ТС. Общий модуль упругости на поверхности данного слоя составит более 150МПа.

2. Малый расход, а также его низкая сметная стоимость.

Расход составляет 0,007% от массы грунта. При проведении дорожно-строительных работ требуется 1л на 7,5 м 3 будущего слоя. Для строительства 1 км автодороги IV– Vкатегории, т.е. устройства 6000м 2 слоя укрепленного грунта, толщиной 15см, расход стабилизатора составит 120 литров, сметная стоимость соответственно 312 000 рублей или 52 руб./м 2 .

3. Упрощение процессов стабилизации и укрепления грунтов.

А именно:

• отсутствие ухода за укрепленными грунтами;
• возможность возобновления движения автотранспорта сразу после уплотнения слоя;
• отсутствие необходимости устройства деформационных швов.

4. Возможность использования Стабилизатора грунта «ANT» как самостоятельно, так и совместно с неорганическими и органическими вяжущими.

При использовании Стабилизатора совместно с цементом, прочностные свойства укрепленных грунтов повышаются более чем на 30% относительно контрольных образцов без него.

При применении совместно с битумными эмульсиями или вспененным битумом, происходит лучшее распределение вяжущего по всему объему грунта, повышение адгезии частиц вяжущего с грунтом и последующее повышение показателей физико-механических свойств укрепленных грунтов.

5. Полная экологическая безопасность.

Стабилизатор "ANT" не оказывает какого-либо отрицательного воздействия на окружающую среду и является 100% экологически безопасным. При проведении дорожно-строительных работ не требуется обеспечение технического персонала дополнительными средствами защиты.Также он не оказывает отрицательного воздействия на узлы машин и механизмов.

Область применения стабилизатора грунта «ANT»

устройство оснований автомобильных дорог I– V категории, нежесткого и жесткого типов;

покрытия дорог IV – V категории переходного типа;

стабилизация подошвы и рабочего слоя земляного полотна;

в качестве добавки при укреплении грунтов органическими или комплексными вяжущими.

Самостоятельно Стабилизатор «ANT» может применяться при стабилизации глинистых грунтов с числом пластичности от 1 до 17 (супеси, суглинки, глины). Стабилизированные грунты могут применяться для стабилизации подошвы или рабочего слоя земляного полотна, а также устройства нижних слоев оснований.

Для получения укрепленных грунтов необходимо добавление цемента в количестве 2%-5% от массы грунта. Норма расхода цемента зависит от типа грунта, климатической зоны и требуемых прочностных свойств укрепленного грунта. Для проведения работ возможно использование супесей, суглинков, песчано-гравийных смесей, слабопрочных каменных материалов, отходов дробления каменных материалов и бетона.

Использование Стабилизатора грунта «ANT», совместно с органическими или комплексными вяжущими, позволяет снизить расход вяжущих и увеличить прочностные характеристики укрепленных грунтов. Помимо происходящей окислительно-восстановительной реакции в грунте, Стабилизатор «ANT» позволит повысить адгезию битумного вяжущего с грунтом, а также равномерно распределить его по всему объему грунта.

Норма расхода

Требуемое количество Стабилизатора составляет 0,007% от массы грунта. При проведении дорожных работ за норму его расхода принимают 1л стабилизатора на 7,5 м 3 будущего конструктивного слоя.

Стабилизатор грунта «ANT» используют в виде водного раствора. Требуемое количество воды рассчитывают, исходя из естественной влажности грунта и оптимальной при уплотнении. Также предусматривают поправку по количеству воды на климатические условия, тип грунта, количество используемого цемента и др. На практике, коэффициент растворения стабилизатора с водой колеблется от 1:250 до 1:1000.

Варианты проведения дорожно-строительных работ

Проведение дорожных работ возможно с использованием различных вариантов комплектации техники.

Самоходные ресайклеры. С их помощью в течении рабочей смены производят устройство конструктивного слоя из укрепленных грунтов, площадью свыше 5000 м 2 . Обработанную грунтосмесь приготавливают непосредственно на дороге, за один проход. Водный раствор дозируют в ротор, и его расход контролирует бортовой компьютер машины. Распределение цемента производят до прохода ресайклера.

При использовании техногенных грунтов возможно приготовление смеси на специализированных грунтосмесительных или бетоносмесительных установках. Укладку обработанного грунта производят с использованием асфальтоукладчика (наилучшие результаты в плане геометрии) или автогрейдера. Скорость производства работ зависит напрямую от производительности смесительных установок.

Приготовление обработанного грунта также производят с помощью сельскохозяйственных фрез и борон. Заглубление в грунт должно быть выше на 30%, чем расчетная толщина конструктивного слоя. Наилучшие результаты достигаются при использовании горизонтальных навесных фрез с приводом от вала отбора прочности трактора. На практике, скорость производства работ в смену составляет 1000м 2 и более.