Строительство и архитектура/ 3. Современные технологии строительства,

реконструкции и реставрации

Касымов А.Е¹., Телтаев Б.Б².

¹Восточно - Казахстанский Государственный технический университет

им.Д. Серикбаева, г.Усть-Каменогорск

²Казахстанский дорожный научно-исследовательский институт г.Алматы

Исследование и полученные результаты на водно-теплового режима земляного полотна Юго-Восточного Казахстана

Восточный Казахстан имеет сложный рельеф и в распределении климатических элементов почвенно-растительного покрова и других природных условий преобладающее значение имеет характер вертикальной зональности. С повышением высотного положения последовательно сменяются все виды почв, свойственные ландшафтным зонам равнин, начиная от пустынных бурых до лесных и тундровых. Соответственно изменяется увлажненность почво-грунтов осадками и грунтовыми водами. Уменьшается засушливость территории с приближением к предгорьям и горам.

Общая методика работ

Обследования дорог проводились в основном в расчетные весенние периоды: в 2003-2004г.г., проведены обследования дорог и наблюдения на постах. Кроме того, летом и осенью с целью получения данных о предзимнем состоянии.

Перед началом инструментальных работ, каждый раз производился визуальный осмотр дорог проездом на машине со скоростью 30 – 40 км с записью их состояния. После таких осмотров составлялась общая оценка состояния дорог в целом, намечались характерные места с нарушенной поверхностью автомобильной дороги и водоотводу для детального обследования (испытания прочности, отбора проб на влажность, измерения толщин слоев, конструкции, оценке состояния местности, климата и т.д.).

Экспериментальное оборудование для наблюдения на постах. После описания ситуации на выбранных поперечниках дорог, согласно методики КаздорНИИ, при помощи бура УГБ 50М вырабатывали шурфы: на полотне дороги (в 1,2 – 1,5 м по центру дорожного полотна, по центру проезжей части полотна и по кромке), на обочине и в поле глубиной до верхней границы оттаивания грунта (на отдельных постах – до нижней границы, для установления глубины промерзания). В мерзлых слоях описывалась текстура наличия ледяных проселок или включений, характер и их размеры.

При проведении повторных наблюдений на постах шурфы закладывались рядом со старыми на расстоянии 500 м.

В шурфах производили измерения толщины конструктивных слоев одежды, по внешнему виду описывали состояние, качество, сцепление между слоями, отбирали в бюксы образцы их покрытия и основания для лабораторных исследований. В грунтовом основании, начиная от дна корыта, через каждые 20 см отбирали пробы грунта для определения плотности и влажности, определялась консистенция слоя по количеству ударов (ударником СоюздорНИИ и пенетрометром БелдорНИИ), измерялись температуры грунта, описывались грунты земляного полотна, устанавливались границы их разновидностей.

Для выработки шурфов использовали бур УГБ 50М, расположенный в кузове автомобиля ГАЗ-66. Производилось бурение дорожной конструкций до 25см, а до грунтов пневмо-стаканом. Длина бура L = 1,50 м, диаметр бура D=7,5 – 8 см с применением насадок с различными наконечниками-коронками. Показано на рисунке 1.

Рисунок1. Выработанные (пробуренные) шурфы для исследования промерзания дорожного полотна и взятия проб грунта по глубине

Все взятые пробы грунта были аккуратно обвернуты в медицинскую марлю и облиты парафином. Пробы грунта обвернутые в медицинскую марлю обливались парафином для того, чтобы грунт длительное время без испарения сохранял свою влагу. Взятые для исследование грунты направлены 20 февраля 2003-2004 годах в лабораторию КазАвтодора г.Усть-Каменогрска для определения вида, влажности и плотности грунта.

Производилось следующие лабораторные исследования: Взятые пробы грунта по группам: 1-я 16-проб, 2-я 13-проб, 3-я 11-проб были сложены в бюксы. С каждого слоя грунта были взяты по три бюксы. Итого с 1 –го 48 бюксов, со 2-го 39 бюксов, с 3-го 33 бюксы. Всего : 120 бюксов. Бюксы были взвешены на электронных весах. У всех бюксов оказался разный вес. Бюксы сделаны из алюминиевого сплава и выдерживают t = 220 C⁰ .

С каждого слоя пробы грунта были аккуратно сложены по 3 бюксы, пронумерованы и взвешены на точных электронных весах ВР 110М (производство Санкт-Петербург), рисунок 2.

а) б)

Рисунок 2. а) Взвешивание проб грунтов в бюксах на электронных весах

б) Печь и шкаф для сушки проб грунта в бюксах при t⁰ – 105 с⁰

По результатам предварительно выполненных работ по исследованию водно-теплового режима автомобильных дорог Юго-Восточного Казахстана можно сделать следующие выводы:

1. Составлен ежемесячный 48 графиков и годовой график влажности грунта.

2. Особенностью климата Восточного Казахстана является большая пестрота и контрастность распределения температурных характеристик по территории, отличающейся высотой, экспозицией склонов, различными формами рельефа и близостью горных и предгорных районов;

3. Придорожный почвенно-растительный покров области отличается большим разнообразием и расположением ландшафтных зон относительно гор и уровня моря.

4. Годовое количество осадков колеблется в больших пределах. Наименее обеспечен осадками юг области, район Зайсанской котловины, где за год в среднем выпадает 150-200 мм осадков. Годовое количество осадков на большей территории области – 300 – 500 мм.

5. По Восточному Казахстану продолжительность зимы в среднем составляет примерно 150 -170 дней. По значениям средне-зимних температур на постах наблюдения определены данные для составления карты изолиний градусо-дней мороза и холодной погоды.

6. При строительстве и ремонте автомобильных дорог Восточного Казахстана для предотвращения разрушающего климатического действия и пучинообразования возможно применение любых современных геосинтетических материалов и теплоизолирующих плит. Для конкретного применения по каждому материалу требуется составить графики и таблицы температурных ограничений. Геотекстиль помогает снизить разрушение дорог, вызываемое воздействием мороза.