автореферат диссертации по строительству, 05.23.11, диссертация на тему:Обеспечение прочности и устойчивости земляного полотна автомобильных дорог в условиях Северного Вьетнама

005015178

Нгуен Дык Ши

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЧНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО ВЬЕТНАМА

Специальность 05.23.11 - Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

1 2 МАР Ш

Воронеж-2012

005015178

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Воронежский государственный архитектурно-строительный университет».

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Подольский Владислав Петрович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор, профессор

кафедры строительных материалов Липецкого государственного технического университета Бондарев Борис Александрович

кандидат технических наук, ведущий эксперт ФУК «Росдортехнология» Глагольев Алексей Анатольевич

Ведущая организация: Воронежский филиал

ФГУП «РосдорНИИ»

Защита состоится 22 марта 2012 г. в 13- час. на заседании диссертационного совета Д 212.033.02 при Воронежском государственном архитектурно-строительном университете по адресу: 394006 г. Воронеж, ул. 20-летия Октября, д. 84, корпус 3, ауд. 3220; тел./факс: (473)271-53-21.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Воронежского государственного архитектурно-строительного университета.

Автореферат разослан 20 февраля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Н.А. Старцева

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. В настоящее время экономика Вьетнама развивается высокими темпами, в стране активизируются процессы индустриализации и модернизации. В связи с этим формирование дорожно-транспортной инфраструктуры для обслуживания потребностей народного хозяйства, обеспечения обороноспособности страны, повышения жизненного уровня населения, проживающего в отдаленных районах страны, является крайне необходимым. В процессе решения этой проблемы уже построено значительное количество линейных транспортных сооружений: автомагистраль-2, автомагистрапь-3, автомагистр аль-6, автомагистраль-27 и дороги Хошимина.

Необходимо учитывать, что территория Вьетнама расположена в зонах тропических ливней (ежегодно количество выпадающих осадков составляет от 140 до 300 см), а пересеченный рельеф и множество рек негативно влияют на работоспособность транспортных сооружений. Практика показывает, что значительное количество дорог после завершения строительства и ввода в эксплуатацию теряют прочность и устойчивость земляного полотна по различным причинам: осадка основания, обвал, оползневые деформации на откосах и прилегающих склонах. Особенно остро эта вопросы стоят в северных районах страны, где, по статистическим данным последних лет, после ливней активизируются оползневые явления, которые уже стали причиной больших материальных и финансовых потерь.

Чтобы устранить разрушенные и дефектные участки, государство вынуждено выделять значительные материальные и финансовые ресурсы. Несмотря на большие затраты на ремонтные работы, все усилия пока не привело к ожидаемым результатам. Поэтому исследование причин деформаций и разрушений земляного полотна автомобильных дорог и разработка превентивных мероприятий по повышению прочности и устойчивости земляного полотна являются чрезвычайно актуальными. Это не только будет способствовать развитию экономики, но и обеспечит конкурентные преимущества Вьетнама в области дорожного строительства по сравнению с другими странами азиатского региона.

Целью работы является разработка системного подхода к обеспечению прочности и устойчивости земляного полотна автомобильных дорог для сохранения их эксплуатационных свойств в природно-климатических условиях Северного Вьетнама на весь жизненный цикл сооружений.

Задачи исследований:

- проанализировать и систематизировать результаты исследований различных авторов по проблемам устойчивости и прочности земляного полотна;

- изучить возможность применения наиболее современных технологий и конструктивных решений по обеспечению устойчивости и прочности земляного полотна автомобильных дорог;

- разработать методику комплексной защиты, позволяющую учитывать влияние различных факторов на прочность и устойчивость земляного полотна;

- разработать конструктивную модель для сбора и очистки сточных вод с поверхности автомобильных дорог;

- разработать технологические решения по повышению прочности и устойчивости слабых грунтов в теле земляного полотна для природно-климатических условий Северного Вьетнама;

- разработать рекомендации по выбору наиболее рациональных технологий для системной защиты земляного полотна автомобильных дорог и их безопасной эксплуатации.

Научная новизна:

- разработана технология стабилизации слабых фунтов земляного полотна автомобильных дорог в условиях Северного Вьетнама, отличающаяся от традиционных способов применением специальных составов для укрепления грунтов, содержащих натуральный каучук и вьетнамский ионный земляной стабилизатор;

- на основе исследований процессов очистки поверхностных сточных вод с автомобильных дорог предложены композиции из керамзита, песка и геотекстиля для применения в качестве фильтрующих элементов в очистных дорожных сооружениях с обоснованием их эффективности;

- предложена технология по защите земляного полотна автомобильных дорог от переувлажнения путём сбора и очистки стоков, отличающаяся возможностью использования биотехнологических методов очистки;

- обоснована методика выбора нетрадиционных приёмов устранения дефектов земляного полотна автомобильных дорог с применением раскатчиков скважин, цементации, силикатизации.

Достоверность результатов обеспечена методически обоснованным комплексом исследований с использованием стандартных средств и методов измерений; применением современных физико-химических методов; использованием статической обработки результатов экспериментов; полученными данными, не противоречащими известным положениям и результатам других авторов.

Практическая ценность работы:

- применение полученных закономерностей и методик при проектировании и строительстве дорожных водоочистных сооружений, предназначенных для очистки поверхностного стока с проезжей части автомобильных дорог;

- разработана методика комплексной защиты земляного полотна автомобильных дорог от переувлажнения сточными водами, которая позволяет производить выбор наиболее эффективных мероприятий по обеспечению его прочности и устойчивости на весь период эксплуатации;

- предложена конструкция сооружения с использованием процессов адсорбционной очистки сточных вод при их фильтрации через слои дискретного материала и геотекстиля, реализованная при разработке проектно-сметкой документации на реконструкцию улицы Антонова - Овсеенко в г. Воронеже.

На защиту выносятся:

- методика комплексной защиты земляного полотна автомобильных дорог от переувлажнения сточными водами;

- математическая модель просачивания сточных вод через грунтовую тол-

щу и их адсорбционной очистки при фильтрации через слои дискретного материала и геотекстиля;

- рекомендации по повышению прочности и устойчивости земляного полотна автомобильных дорог на основе новых технологических приемов;

- конструктивные решения по сбору и очистке стоков с поверхности транспортных сооружений.

Апробация результатов исследований. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих научных конференциях: «Высокие технологии в экологии» (г. Воронеж, 2010), «Инновации в сфере науки, образования и высоких технологий» (г. Воронеж, 2010), «Второй всероссийский дорожный конгресс» (г. Москва, 2010), «Инновации в сфере науки, образования и высоких технологий» (г. Воронеж, 2011), «Новые дороги России» (г. Пенза, 2011).

Публикации. По материалам исследований опубликовано 10 научных работ общим объемом 52 страниц. Личный вклад автора составляет 32 страниц. Три статьи опубликованы в изданиях, включенных в перечень ВАК РФ: «Вестник Московского государственного строительного университета» и «Научный вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета. Строительство и архитектура».

Объем и структура работы. Работа общим объемом 156 страниц машинописного текста состоит из введения, четырех глав, общих выводов, приложения и списка литературы из 119 наименований. В текст диссертации включено 25 таблиц и 49 рисунков.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность выбранной темы диссертации, сформулированы цель и задачи исследования, показаны научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе представлен обзор и анализ литературы по теме диссертации, который показывает, что проблемы прочности и устойчивости земляного полотна в период жизненного цикла дороги необходимо рассматривать в комплексе с проблемами загрязнения почвы, открытых водоемов и грунтовых вод веществами, содержащимися в стоках с поверхности транспортных сооружений.

Состояние земляного полотна непосредственно зависит от технологических и конструктивных мероприятий, которые применялись для защиты его элементов от водной и ветровой эрозии. Защитные мероприятия, используемые в дорожном строительстве, можно разделить на четыре основных группы:

- первая группа - биологические типы укреплений, которые применяются для защиты откосов от водной и ветровой эрозии и плоскостного смыва грунтов в районах с благоприятными инженерно-геологическими и климатическими условиями. Они предусматривают создание плотного дернового покрова, а также лесных насаждений;

- вторая группа представляет собой несущие конструкции, предназначенные для компенсации сдвигающих усилий в грунтах откосной части земляного полотна и силовых воздействий водных потоков;

- третья группа - это защитные и изолирующие конструкции, которые могут воспринимать и амортизировать температурные воздействия, прикрывать поверхностные слои откоса от атмосферных осадков, а также понижать уровень грунтовых вод или перехватывать их;

- четвертая группа предназначена для защиты от комплекса негативно влияющих на земполотно факторов с помощью плоских и объемных геоматериалов.

Во второй главе приведен анализ природных условий Северного Вьетнама, учитываемых при проектировании защитных и водоотводных сооружений на автомобильных дорогах.

Целью анализа является изучение комплекса природных факторов, включающего рельеф территории Северного Вьетнама, атмосферные осадки (количество, частота выпадения), виды грунтов, температуру, влагу, ветры и интенсивность испарения, и его воздействия на дорожно-транспортную инфраструктуру.

Известно, что основная часть территории Северного Вьетнама расположена на возвышенностях (с высотой более 100 м над уровнем моря). Рельеф - пересечённый, на значительной части гористый. Между хребтами пролегают широкие долины. Уклоны на местности достаточно значительные, что обеспечивают надёжный естественный сток воды, выпадающей в виде осадков. По экономическим соображениям земляное полотно в большинстве случаев устраивается в нулевых отметках.

Климат в Северном Вьетнаме субэкваториальный, муссонный. Наивысшая температура наблюдается в летние месяцы (до 30-35 °С в разных районах). Зимой средняя температура не опускается ниже +10 °С. Муссонный климат характеризуется значительным количеством атмосферных осадков (дождей), выпадающих в основном в дождливые месяцы, в Северном Вьетнаме это май-сентябрь (количество осадков - от 140 до 300 мм/месяц).

Дорожная сеть Северного Вьетнама располагается в трех дорожно-климатических зонах, климатические характеристики которых приведены в табл. 1, а границы показаны на рис. 1.

Таблица 1

Показатели региональных климатов

Показатели климата Зона I Зона II Зона III

1. Атмосферная температура: - максимальная, °С - минимальная, "С - самый жаркий месяц - самый холодный месяц - жаркое время - холодное время 33,3 10 Июнь Январь Апрель - август Сентябрь - март 33 13 Июль - август Декабрь - январь Апрель - сентябрь Октябрь - март 34,5 17 Июнь - июль Январь Апрель - октябрь Октябрь - март

Окончание табл. 1

Показатели климата Зона I Зона II Зона III

2. Осадки:

- среднегодовое количество

осадков, мм 1400+2800 1400+2000 1700+2600

- самый дождливый период Июнь - июль Июль - август Август - сентябрь

- дождливое время Апрель - октябрь Май - октябрь Май - октябрь

3. Относительная влажность.

- средняя, % 83-87 84+85 80+83

- наибольшая, % 87+92 87+90 90+91

- наименьшая, % 77+83 74+80 72+75

- сухое время Ноябрь - март Ноябрь - апрель Ноябрь - апрель

4. Направление ветра С-СЗ-СВ СВ З-ЮЗ

Рис. 1. Дорожно-климатическое районирование Северного Вьетнама

Объем стока дождевых вод \Уд, определяется по формуле

1Гд =2,5НдК<1Кш, (1)

где Нд - слой осадков за теплый период со средними температурами выше 0°С, который определяется по данным метеорологических наблюдений территориального органа гидрометеослужбы, мм; К„ - коэффициент, учитывающий объем стока дождевых вод в зависимости от интенсивности дождя для данной местности продолжительностью 20 минут при периоде однократного превышения расчетной интенсивности дождя, равном 1 году (<?2о) (определяется из табл. 2).

Значение д2о определяется по карте интенсивности дождей продолжительностью 20 минут (л/сек с 1 гектара) при периоде однократного превышения расчетной интенсивности, равном 1 году; Квн - коэффициент, учитывающий интенсивность формирования дождевого стока в зависимости от степени распространения водонепроницаемых поверхностей У7«„ на площади водосбора (определяется по табл. 3).

Таблица 2

Определение Ка в зависимости от периода д2д __

От 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120

0,96 0,91 0,87 0,82 0,78 0,75 0,71 0,68 0,65 0,60

я™ 140 160 180 200 220 240 260 280 300 320

К, 0,55 0,50 0,46 0,42 0,38 0,35 0,32 0,29 0,27 0,25

Таблица 3

Определение Кв„, учитывающего интенсивность формирования стока

п„ 110 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Кви 10,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2

Значение Пт, %, определяется как отношение площади водонепроницаемых поверхностей к общей площади территории рассматриваемого участка.

Во Вьетнаме не бывает снега, поэтому объем стока талых вод Щ=0.

Объем стока поливомоечных вод определяется зависимостью

^ЩШм, (2)

где д - расход воды на одну поливку (мойку) твердых покрытий за рассматриваемый (отчетный) период, принимается по данным учета или в размере 1,2^1,3 л/м2; N - количество поливок (моек) в год, принимается по данным учета или в соответствии с нормативными документами; Кт - коэффициент стока поливомоечных вод, принимается равным 0,5.

При осуществлении контроля и учета сброса поверхностного стока с поверхности и территории транспортных сооружений его объем принимается на основе фактических данных.

Общий объем без талых вод (%+ 1У„) или составляющие поверхностного стока уменьшаются на величину его использования дорожной организацией в системе технического водоснабжения и определяются, по предложению автора, с учетом коэффициента фильтрации водопроницаемых поверхностей Кф различных элементов площади водосборного бассейна, применительно к закону Дарси.

При условии выполнения закона Дарси обыкновенное дифференциальное уравнение для определения глубины просачивания уО) формулируется как

¿У т-

а, + у(1-т) + кк

У.

Л у

где д, =Н(1)+т-у(1) - толщина слоя дождевой воды на поверхности почвы, Н(1) -слой дождевой воды под поверхностью земли; А - гидростатический напор; к-

коэффициента фильтрации; Ра - давление атмосферы; у - плотность воды.

Координаты отсчитываются от поверхности почвы, а ось ОХ направлена вниз.

Начальное условие: у = 0 при t = 0, к=г-р/у.

Время, в течение которого вода полностью впитается в почву, /г вычисляется по формуле

Н™

/. = /„ +

т

к{\-т)г

(1-т)^—л1п т

п + у10(1-т)

(4)

Для небольших напоров, наблюдающихся в почвах придорожной полосы, используется закон Дарси для скорости фильтрации:

(5)

Л

К моменту времени / накопится слой дождевой воды толщиной д,, часть его Я будет расположена над поверхностью грунта, а также часть проникнет в грунт на глубину просачивания у(0. В каждый момент времени осуществляется равенство

д,=Н(1) + ту(0. (6)

Наибольшую опасность представляет сброс неочищенных транспортных стоков на рельеф или открытые водоемы.

В третьей главе приведены результаты моделирования процессов просачивания сточных вод через различные материалы и редактирование существующей математической модели.

Статистические данные, основанные на результатах эксплуатации дорожно-транспортной инфраструктуры Северного Вьетнама, фиксируют устойчивый рост объемов загрязненных стоков с поверхности автомобильных дорог и сооружений на них. Эти стоки вместе с загрязняющими веществами попадают в открытые водоемы и подземные воды. Дождевые стоки загрязняются продуктами износа дорожных покрытий из-за потери горюче-смазочных материалов, твердыми выбросами из работающих двигателей, просыпаемых грузов, износа покрышек и деталей автотранспортных средств. Концентрация перечисленных загрязняющих веществ в сточных водах на различных участках придорожной полосы может изменяться в широких пределах.

Выбор конструкции очистных сооружений и мест размещения их на дорогах во многом зависит от требований, которые предъявляются к сточным водам после их очистки. Обычно они должны удовлетворять санитарным требованиям для рыбохозяйственных водоемов (табл. 4).

Для изучения процессов адсорбционной очистки в лабораторных условиях были проведены исследования на модели. В качестве фильтрующих материалов для эксперимента использовался белый кварцевый песок, керамзит, шунгит и геотекстиль. Модели используют от дешевых материалов до дорогих и от местных до импортируемых. Модели очистных сооружений показаны на рис. 2.

Таблица 4

ПДК загрязнений, сбрасываемых в рыбохозяйственные водоемы

Наименование показателя загрязнений ПДК водоема

1.рН, ед. 6,0 - 8,5

2. Химическое потребление кислорода, мг 02/л 4

3. Биохимическое потребление кислорода, мг/л 3

4. Взвешенные вещества, мг/л до 10

5. Нефтепродукты, мг/л 0,05

6. Хлориды, мг/л 250

7. Сульфаты, мг/л 100

8. Жиры (масла), мг/л 0,01

9. Фенолы, мг/л 0,005

10. Свинец, мг/л 0,02

Сточная вода берется из емкости и пропускается через модели очистных сооружений (рис. 2). Для каждой модели очистного сооружения использовалась засыпка различной толщины. Схема экспериментальных исследований приведена на рис. 3.

Рис. 2. Модели очистных сооружений: 1 - белый кварцевый песок; 2 - керамзит; 3 - шунгит; 4 - геотекстиль

Загрязненная вода

Анализ 3

Анализ 4

Анализ 5

Анализ 6

Анализ 1 «— Через 20 см песка —> Через 20 см керамзита

1

Анализ 2 Через 10 см песка Анализ 7

1

Через 20 см шунгита

Анализ 10

Через 10 см песка

I

Через 20 см керамзита

Через 10 см песка |

Через 10 см песка

I

I

Анализ 8

Через 20 см шунгита

X

Анализ 11

Через 20 см керамзита|—► Через 20 см шунгита

Через 10 см песка

I

Анализ 9

Анализ 12

Рис. 3. Схема экспериментальных исследований 10

Методика проведения анализа определялась в соответствии с РД 52.24.4762007.

Массовую концентрацию нефтепродуктов в анализируемой пробе воды X, мг/дм3, находят по формуле

С-У

Х = (7)

где С - концентрация нефтепродуктов в экстракте из адсорбента, найденная по показаниям прибора или градировочной зависимости, мг/см3; У\ - объем экстракта из адсорбента, см3; V- объем пробы воды, дм3; // - степень разбавления экстракта из адсорбента; если разбавление не проводилось, //=1.

Результат измерений в документах, предусматривающих его использование, представляют в виде

Х±А, мг/дм3 (Р - 0,95), (8)

где ±Д - границы характеристики погрешности измерений для данной массовой концентрации нефтепродуктов (табл. 5).

Таблица 5

Диапазон измерений, значения характеристик погрешности и ее составляющих

Диапазон измерений массовой концентрации нефтепродуктов *, мг/дм3 От 0,04 до 2,00 включительно

Показатель повторяемости (среднеквадратическое отклонение повторяемости) о„ мг/дм3 0,01+0,05*

Показатель воспроизводимости (среднеквадратическое отклонение воспроизводимости) оЛ мг/дм3 0,01+0,08*

Показатель правильности (границы систематической погрешности при вероятности Р=0,95) ±ЛС, мг/дм3 0,09*

Показатель точности (границы погрешности при вероятности Р=0,95) ±Д, мг/дм 0,01+0,19*

Результат анализа концентрации нефтепродуктов в отводимых водах с поверхности дорог после фильтрации через модели очистных сооружений приведены в табл. 6.

Таблица 6

Результат анализа концентрации нефтепродуктов после фильтрации _ через модели очистных сооружений _

Номер пробы Место отбора Результаты анализа, мг/дм3 пдк Концентрация в долях ПДК

1 Московский проспект, в районе дома № 3 0,294±0,065 0,05 5,88

2 0,190±0,040 3,8

3 0,139±0,036 2,78

4 0,074±0,024 1,48

5 0.0385±0.017 0.77

Окончание табл. 6

Номер пробы Место отбора Результаты анализа, мг/дм3 пдк Концентрация в долях ПДК

6 Московский проспект, в районе дома № 3 0,025±0,015 0,05 0,5

7 0,077±0,025 1,54

8 0,039±0,017 0,78

9 0,023±0,014 0,46

10 0,072±0,026 1,44

11 0,033±0,024 0,68

12 0,020±0,013 0,4

Фильтрация сточной воды производилась: № 1 - через 20 см песка; № 2 -через 30 см песка; № 3 - через 40 см песка; № 4 - через 50 см песка; № 5 - через 60 см песка; № 6 - через 70 см песка; № 7 - через 20 см песка, 20 см керамзита; № 8 - через 30 см песка, 20 см керамзита; № 9 - через 40 см песка, 20 см керамзита; № 10 - через 20 см песка, 20 см керамзита, 20 см шунгита; № 11 - через 30 см песка, 20 см керамзита, 20 см шунгита; № 12 - через 40 см песка, 20 см керамзита, 20 см шунгита.

Результаты очистки сточных вод от нефтепродуктов при помощи различных моделей очистных сооружений приведены на рис. 4.

11 12 анализ пробы, N2

анализ пробы, N4

Рис. 4. Экспериментальные результаты: а - через модель а; б - через модель б; в - через модель в; г - сравнение результатов очистки

Результаты исследований свидетельствуют о том, что конструкция модели (б) очищает стоки от нефтепродуктов более эффективно.

Далее в работе рассмотрены два состава для стабилизации грунтов в основании земляного полотна, содержащих: 1) грунт, известь, вьетнамский ионный земляной стабилизатор (ВИЗС), лигнин; 2) грунт, известь, натуральный каучук, лигнин.

Зависимость между коэффициентом водопроницаемости и временем формирования стабильной структуры грунта с 8 % извести представлена в табл. 7.

Таблица 7

Результаты экспериментальных исследований водопроницаемости образцов грунта с известью

Время Коэффициент водопроницаемости, см/сек

60 минут 7,4x10"7

120 минут 3,4x10"'

1 день 1,6хЮ-8

3 дня 3,2x10-*

7 дней 2,3x10''°

14 дней 9,2x10-"

В лабораторных условиях определялось оптимальное количество добавки ВИЗС и зависимость коэффициента водопроницаемости от содержания ВИЗ С в грунте; результаты приведены в табл. 8.

Таблица 8

Результаты определения модуля упругости образцов грунта с добавкой ВИЗС в возрасте 28 суток и коэффициента водопроницаемости

Содержание ВИЗС, % Е, МПа Коэффициент водопроницаемости, см/сек

0,3 261 1,6хЮ"7

0,4 307 8,4хЮ"8

0,5 332 5,0хЮ"8

0,6 299 6,7хЮ"8

Результаты исследований и диаграмма зависимости показывают, что при изменении содержания добавки ВИЗС коэффициенты водопроницаемости и прочности укрепленного грунта изменяются. При содержании ВИЗС 0,5 % прочность достигает максимальных значений, а коэффициент проницаемости уменьшается до минимума. Оптимальный процент добавки ВИЗС составляет 0,5 %. Оптимальный состав для стабилизации грунта комплексным способом (ГИВЛ): грунт + 8% извести + 0,5% ВИЗС + 0,05% лигнин.

Зависимость модуля упругости от количества натурального каучука, вводимого в укрепляемый грунт, и зависимость между коэффициентом водопроницаемости и количеством натурального каучука в укрепляемом грунте приведены в табл. 9.

Результаты исследований и диаграмма показывают, что при изменении процента содержания в грунте натурального каучука коэффициент водопроницаемости и прочность укрепленного грунта изменяются (табл. 10, 11). На основе результатов исследований определен оптимальный процент натурального каучука, который равен 0,6%. Оптимальный состав грунта, укрепленного комплексными материалами (ГИКЛ): грунт + 8% извести + 0,6% натурального каучука +0,05% лигнина.

Таблица 9

Результаты определения модуля упругости образцов укрепленного каучуком грунта в возрасте 28 суток и коэффициента водопроницаемости

Содержание натурального каучука, % Е, МПа Коэффициент водопроницаемости, см/сек

0,4 213 1,0*10"7

0,5 267 7,1><10'8

0,6 302 6,1 хЮ'8

0,7 289 1,3x10-'

Таблица 10

Результаты определения модуля упругости грунта, стабилизированного комплексом добавок в зависимости от времени

Время, сутки Е, МПа

ГИВЛ ГИКЛ

3 130 123

7 176 172

14 270 265

28 332 311

Таблица 11

Результаты исследований зависимости коэффициента водопроницаемости от времени (для грунтов, стабилизированных комплексной добавкой)

Время Коэффициент проницаемости, см/сек

ГИВЛ ГИКЛ

60 минут 5,0х Ю'8 7,1х10:8

120 минут 2,0x10-" 2,2хЮ-8

1 день 9,6x10'1" 3,1x10-"

3 дня 2,7x10"'" 5,2x10-'"

7 дней 4,8x10" 4,7x10-"

14 дней 0,0 0,0

По результатам исследований составлена итоговая таблица сравнения свойств грунтов, укрепленных (стабилизированных) различными добавками (табл. 12).

Итоговая таблица сравнения различных вариантов (в возрасте 28 суток)

« ГИВЛ ГИКЛ

Показатель Естественны грунт Грунт+ 8% извести Значение Результаты сравнения Значение Результаты сравнения

Е, МПа 46 242 332 +1,37 311 +1,29

Я, МПа 0,2 0,54 +2,7 0,59 +2,9

к, см/сек, после 14 суток 1хЮ10 9,2x10"11 0,00 0,00

Результаты исследований свидетельствуют о том, что прочность при растяжении-изгибе образцов грунта, стабилизированного комплексными добавками, в 3 раза выше по сравнению с грунтом, укрепленным с 8% извести с одновременными повышением водонепроницаемости.

Коэффициент водопроницаемости за 14 суток снижается до 0, причем данный показатель укрепленного известью фунта также снижается до 9,2x10"' 'см/сек.

Стабилизированный комплексной добавкой грунт - ГИВЛ - обладает повышенной прочностью, но меньшей водонепроницаемостью по сравнению с грунтом, укрепленным составом ГИКЛ.

Четвёртая глава посвящена разработке методики комплексного повышения прочности и устойчивости земляного полотна и очистке стоков с поверхности автомобильных дорог.

Имея комплект оборудования, позволяющий применять для стабилизации грунтов различные технологии, можно выбирать наиболее целесообразные из них в зависимости от грунтовых условий и поставленных задач (табл. 13).

Таблица 13

Рекомендуемые технологии для повышения прочности _и устойчивости земляного полотна

Выполняемые работы Химическое закрепление Напорное инъектирование Пневмопробойники Пневмоударные машины Термическое закрепление Раскатчики скважин Комбинированный способ

Устройство дренажных систем - - + + - + +

Армирование земляного полотна + + + + - + +

Стабилизация слабых грунтов в основании - + + - + + +

Выполняемые работы Химическое 1 закрепление Напорное инвестирование Пневмопробойники Пневмоударные машины Термическое закрепление Раскатчики скважин Комбинированный способ

Анкерное закрепление откосов + + + + - - +

Стягивание земляного полотна - - + + - + -

Устройство противофильтрационных + + + + + +

завес

Стабилизация лессовидных грунтов + - + - + + +

Рекомендуемые технолог™ особенно актуальны в условиях широкого распространения лессов и лессовидных грунтов на пойменных территориях Северного Вьетнама.

Очистка сточных вод, собираемых за пределами населенных пунктов с поверхности транспортных сооружений, может производиться в два этапа: предварительный и основной.

На предварительном этапе из стоков удаляются крупный мусор, минеральные частицы и горюче-смазочные материалы. Данный этап очистки сточных вод может осуществляться с минимальными затратами средств на устройство очистных сооружений и их эксплуатацию. Вдоль автомобильных дорог устраиваются бетонные колодцы на расстоянии до 200 м друг от друга, в которых осуществляется очистка различных объемов сточных вод.

После предварительной очистки можно добиться более полного удаления коллоидных частиц и растворимых веществ. Для биологической очистки рекомендуется использовать биологические пруды каскадного типа. При этом необходимо подщелачивать сточные воды 10 % известковым раствором. Подщела-чивание сточных вод обеспечивает положительный эффект при окислительной деятельности аэробных микроорганизмов в каскадных прудах и одновременно предотвращает закисление почвы, при использовании очищенных стоков для полива сельскохозяйственных культур.

Конструкция водоочистного сооружения состоит из резервуара для осадков и очистного колодца. Сверху на колодец монтируется металлическая решетка для сбора крупного мусора. Очистной колодец заполняется на 0,5 м различными фильтрующими материалами (песок, керамзит, геотекстиль «Дор-нит»). На дне очистного колодца устанавливается поддерживающая сетка с толщиной 20 см.

Конструкция колодца водоочистного сооружения монтируется из двух железобетонных звеньев прямоугольной водопропускной трубы 3,0x2,6 м высотой

по 1,0 м. Звенья устанавливаются на фундамент из монолитного железобетона толщиной 20 см. Стыки между звеньями и фундаментом омоноличиваются. Выполняется обмазочная антикоррозионная гидроизоляция поверхностей колодца горячим жидким битумом. Для отвода очищенных сточных вод дно колодца имеет уклон 20 %о к приямку. Очищенные сточные воды отводятся по асбоцементной трубе диаметром 30 см в водоотводную канаву. Конструкция для сбора и очистки сточных вод с поверхности транспортных сооружений приведена на рис. 5.

Рис. 5. Конструктивная схема для сбора и очистки сточных вод с поверхности транспортных сооружений

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Разработана методика комплексной защиты земляного полотна автомобильных дорог от переувлажнения атмосферными сточными водами, отличающаяся системным подходом и позволяющая осуществлять выбор наиболее эффективных мероприятий для обеспечения прочности и устойчивости транспортного сооружения.

2. Предложена конструктивная модель для сбора и очистки сточных вод, предусматривающая использование местных строительных материалов в условиях Северного Вьетнама.

3. Обоснована методика устранения дефектов и разрушений земляного полотна, отличающаяся от традиционных способов возможностью применения

новых технологических приемов упрочнения слабых грунтов непосредственно в массиве транспортных сооружений.

4. Осуществлен системный анализ результатов исследований различных авторов по просачиванию влаги через грунтовую толщу, на основе которого предложена отредактированная модель, позволяющая прогнозировать состояние грунтов земляного полотна в период муссонных дождей.

5. Разработана технология стабилизации слабых грунтов натуральным каучуком, что позволяет обеспечить повышение физико-механических свойств грунтов и снижение стоимости за счет использования местных материалов. Предложенные способы стабилизации фунта обеспечивают выполнение требований экономической целесообразности при строительстве дорог в равнинной части Северного Вьетнама.

6. Предложены технологические решения по раскатыванию скважин и инъектированию фунтов в массиве для повышения прочности и устойчивости земполотна, отличающиеся возможностью выбора наиболее целесообразной из них в зависимости от конкретных фунтовых и гидрологических условий.

Основные результаты диссертационных исследований отражены в следующих работах:

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК

1. Нгуен, Д. Ш. Влияние изменений природно-климатических условий на состояние автомобильных дорог во Вьетнаме / Д. Ш. Нгуен // Вестник Московского гос. строит, ун-та. - 2011. - № 7. - С. 622-626. (Количество страниц, выполненных лично со искателем - 4 стр.)

2. Нгуен, Д. Ш. Очистка зафязненных нефтепродуктами сточных вод, стекающих с поверхности фанспортных сооружений / Д. Ш. Нгуен, В.П. Подольский, О.В. Рябова Н Научный вестник Воронеж, гос. арх.-строит. ун-та. Строительство и архитектура.- 2011. - № 4 (24). - С. 160-166. (Количество сфаниц, выполненных лично со искателем - 3 сф.)

3. Нгуен, Д. Ш. Повышение устойчивости насыпи земляного полотна, укрепленной комплексными добавками / Д. Ш. Нгуен // Научный вестник Воронеж. гос. арх.-сфоит. ун-та. Строительство и архитектура.- 2012. - № 1 (25). -С. . (Количество сфаниц, выполненных лично со искателем - 4 стр.)

Публикации в других изданиях

4. Нгуен, Д. Ш. Методы защиты откосов земляного полотна, применяемые во Вьетнаме / В.П. Подольский, Д. Ш. Нгуен // Высокие технологии в экологии: сб. ст. по материалам 13-й межрегионал. науч.-практ. конф. - Воронеж, 2010. -С. 178-181. (Количество страниц, выполненных лично со искателем - 4 сф.)

5. Нгуен, Д. Ш. Оползневые явления на магисфальных дорогах Северного Вьетнама / Д. Ш. Нгуен // Инженерные системы и сооружения. - 2010. - Вып.

№ 1(2). - С. 170-173. (Количество страниц, выполненных лично со искателем -3 стр.)

6. Нгуен, Д. Ш. Влияние атмосферных осадков на прочность и устойчивость земляного полотна дорог в Северном Вьетнаме / Д. Ш. Нгуен // Второй всероссийский дорожный конгресс: сб. науч. тр. / МАДИ, МОО «Дорожный конгресс». - Москва, 2010. - С. 58-63. (Количество страниц, выполненных лично со искателем - 5 стр.)

7. Нгуен, Д. Ш. Влияние переувлажнения грунтов в период муссонных дождей на состояние автомобильных дорог/ Д. Ш. Нгуен, Ч.В. Зы, Н.Ф. Нгок // Инженерные системы и сооружения. - 2011. - Вып. № 2 (3). - С. 187-191. (Количество страниц, выполненных лично со искателем - 2 стр.)

8. Нгуен, Д. Ш. Двухслойные каутоно-бетонные изгибаемые элементы как альтернатива предварительно напряженным железобетонным изгибаемым элементам при эксплуатации в агрессивных средах / А.Э. Поликутин, Н.Ф. Зуй, Д. Ш. Нгуен // Вестник строительства и архитектуры. - 2010. - Вып. № 1. -С. 61-65. (Количество страниц, выполненных лично со искателем - 2 стр.)

9. Нгуен, Д. Ш. Задачи и методика экспериментальных исследований двухслойных каутоно-бетонных изгибаемых элементов строительных конструкций / А.Э. Поликутин, Н.Ф. Зуй, Д. Ш. Нгуен // Вестник строительства и архитектуры. - 2010. - Вып. № 1. - С. 83-88. (Количество страниц, выполненных лично со искателем - 2 стр.)

10. Нгуен, Д. Ш. Нетрадиционные методы ремонта земляного полотна / П.В. Подольский, Д. Ш. Нгуен // Новые дороги России: сб. ст. по материалам конференции, Пенза, 14-17 ноября 2011 г. - Пенза, 2011. - С. 240-247. (Количество страниц, выполненных лично со искателем - 3 стр.)

Нгуен Дык Ши

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЧНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО ВЬЕТНАМА

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 16.02.2012 г. Формат 60х 84 1/16. Бумага писчая.

_Усл. печ. л. 1,0. Тираж 120 экз. Заказ № 53._

Отпечатано: отдел оперативной полиграфии Издательства учебной литературы и учебно-методических пособий Воронежского государственного архитектурно-строительного университета 394006 Воронеж, ул. 20-летия Октября, 84

61 12-5/2004

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЧНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОГО

ВЬЕТНАМА

Специальность 05.23.11 - Проектирование и строительство дорог, метрополитенов, аэродромов, мостов и транспортных тоннелей

образования

ВОРОШЖСКИЙ ГОСУДАРСШЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи

Нгуен Дык Ши

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук

Научный руководитель д-р техн. наук, профессор Вл.П. Подольский

Воронеж-2012

СОДЕРЖАНИЕ

Введение.......................................................................................................................5

Глава 1. Анализ результатов исследований российских, вьетнамских и других авторов по вопросам прочности и устойчивости земляного полотна...................9

1.1. Мероприятия, применяемые для обеспечения поверхностного водоотвода на автомобильных дорогах.....................................................................................9

1.2. Перехват или понижение уровня грунтовых вод перед началом возведения земляного полотна.............................................................................16

1.3. Типы местности по условиям увлажнения и грунты, применяемые для возведения земляного полотна.............................................................................20

1.4. Влияние поверхностных и грунтовых вод на прочность и устойчивость земляного полотна.................................................................................................29

1.5. Технологические и конструктивные решения, применяемые для защиты откосов от водной и ветровой эрозии..................................................................33

1.6 Выводы..............................................................................................................42

Глава 2. Теоретические аспекты обеспечения прочности и устойчивости земляного полотна в условиях Северного Вьетнама.............................................44

2.1. Характеристика грунтово-геологических и гидрологических условий в исследуемом регионе.............................................................................................44

2.2. Природно-климатические условия Северного Вьетнама, определяющие тепло-влажностный режим земляного полотна..................................................48

2.3. Расчет объемов стока атмосферных вод с поверхности транспортных сооружений.............................................................................................................58

2.4. Определение параметров просачивания поверхностных вод в массив земляного полотна.................................................................................................64

2.5. Влияние солей, содержащихся в сточных водах на прочностные характеристики грунтов........................................................................................70

2.6. Определение размывающих скоростей течения для разных грунтов.......73

2.7. Выводы.............................................................................................................85

Глава 3. Экспериментальные исследования по обеспечению прочности и устойчивости земляного полотна............................................................................86

3.1. Системный подход к обеспечению прочности и устойчивости земляного полотна....................................................................................................................86

3.2. Моделирование и разработка конструкций для сбора и очистки атмосферной воды с поверхности транспортных сооружений.........................88

3.3. Обеспечение устойчивости земляного полотна в местах сброса сточных вод с насыпи земляного полотна..........................................................................97

3.4. Повышение прочности и устойчивости насыпи земляного полотна, укрепленной комплексными добавками............................................................ 103

3.5. Выводы...........................................................................................................110

Глава 4. Разработка комплексной системы по обеспечению прочности и устойчивости земляного полотна и очистка поверхностных стоков.................111

4.1. Существующие проблемы повышения стабильности земляного полотна дорог для условий Северного Вьетнама............................................................111

4.2. Применение пневмонабрызга для защиты откосов от деформаций........113

4.3. Использование габионов и матрасов Рено для укрепительных работ.... 117

4.4. Упрочнение слабых грунтов с применением силикатизации, цементации и термических методов........................................................................................122

4.5. Раскатывание грунтовых скважин..............................................................124

4.6. Усиление грунтовых оснований дорог способом высоконапорных инъекций...............................................................................................................126

4.7. Методика оптимального выбора технологий для повышения стабильности земляного полотна.......................................................................128

4.8. Сбор и очистка поверхности стоков с транспортных сооружений.........129

4.9. Выводы...........................................................................................................131

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ..................................................................................................132

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.......................................................................................134

ПРИЛОЖЕНИЯ.....................................................................................................145

Введение

В настоящее время экономика Вьетнама динамично развивается высокими темпами, в стране активизируются процессы индустриализации и модернизации. Вместе с этим формирование дорожно-транспортной инфраструктуры для обслуживания потребностей народного хозяйства, обеспечения обороноспособности страны, повышения жизненного уровня населения, проживающего в отдаленных районах страны, является крайне необходимым. В процессе решения этой проблемы, уже построено значительное количество линейных транспортных сооружений: автомагистраль 2, автомагистраль 3, автомагистраль 6, автомагистраль 27 и дороги Хо ТТТи Мин.

Необходимо учитывать, что территория Вьетнама расположена в зонах тропических ливней (ежегодно количество выпадающих осадков составляет от 140 до 300 см), а пересеченный рельеф и множество рек негативно влияют на работоспособность транспортных сооружений. Практика показывает, что значительно количество дорог после завершения строительства и ввода в эксплуатацию, теряют прочность и устойчивость земляного полотна по различным причинам: осадка основания, обвал, оползневые деформации на откосах и прилегающих склонах. Особенно остро эти вопросы стоят в северных районах страны, где по статистическим данным последних лет после ливней активизируются оползневые явления, которые уже стали причиной больших материальных и финансовых потерь.

Чтобы устранить разрушенные и дефектные участки, государство вынуждено выделять значительные материальные и финансовые ресурсы. Несмотря на большие затраты на ремонтные работы, все усилия пока не привели к ожидаемым результатам. Поэтому, исследование причин деформаций и разрушений земляного полотна автомобильных дорог и разработка превентивных мероприятий по повышению прочности и устойчивости земляного полотна являются очень актуальными в настоящее время. Это не только будет способствовать развитию экономики, но и

обеспечит конкурентные преимущества Вьетнама в области дорожного строительства по сравнению с другими странами в Азиатском регионе.

Целью работы является разработка системного подхода к обеспечению прочности и устойчивости земляного полотна для автомобильных дорог сохранения их эксплуатационных свойств в природно-климатических условиях Северного Вьетнама на весь жизненный цикл сооружений.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

- проанализировать и систематизировать результаты исследований различных авторов по проблемам устойчивости и прочности земляного полотна;

- изучить возможность применения наиболее современных технологий и конструктивных решений по обеспечению устойчивости и прочности земляного полотна автомобильных дорог;

- разработать методику комплексной защиты, позволяющую учитывать влияние различных факторов на прочность и устойчивость земляного полотна;

- разработать конструктивную модель для сбора и очистки сточных вод с поверхности автомобильных дорог;

- разработать технологические решения по повышению прочности и устойчивости слабых грунтов в теле земляного полотна для природно-климатических условий Северного Вьетнама;

- разработать рекомендации по выбору наиболее рациональных технологий для системной защиты земляного полотна автомобильных дорог и их безопасной эксплуатации.

Научная новизна исследований:

- разработана технология стабилизации слабых грунтов земляного полотна автомобильных дорог в условиях Северного Вьетнама, отличающаяся от традиционных способов применением специальных составов для укрепления грунтов, содержащих натуральный каучук и вьетнамский ионный земляной стабилизатор;

- на основе исследований процессов очистки поверхностных сточных вод с автомобильных дорог предложены композиции из керамзита, песка и геотекстиля для применения в качестве фильтрующих элементов в очистных дорожных сооружениях с обоснованием их эффективности;

- предложена технология по защите земляного полотна автомобильных дорог от переувлажнения путём сбора и очистки стоков, отличающаяся возможностью использования биотехнологических методов очистки;

- обоснована методика выбора нетрадиционных приёмов устранения дефектов земляного полотна автомобильных дорог с применением раскатчиков скважин, цементации, силикатизации.

Достоверность результатов обеспечена методически обоснованным комплексом исследований с использованием стандартных средств и методов измерений; применением современных физико-химических методов; использованием статической обработки результатов экспериментов; полученными данными, не противоречащими известным положениям и результатам других авторов.

Практическая ценность работы:

- применение полученных закономерностей и методик при проектировании и строительстве дорожных водоочистных сооружений, предназначенных для очистки поверхностного стока с проезжей части автомобильных дорог;

- разработана методика комплексной защиты земляного полотна автомобильных дорог от переувлажнения сточными водами, которая позволяет производить выбор наиболее эффективных мероприятий по обеспечению его прочности и устойчивости на весь период эксплуатации;

- предложена конструкция сооружения с использованием процессов адсорбционной очистки сточных вод при их фильтрации через слои дискретного материала и геотекстиля, реализованная при разработке проектно-сметной документации на реконструкцию улицы Антонова - Овсеенко в г. Воронеже.

На защиту выносятся:

- методика комплексной защиты земляного полотна автомобильных дорог от переувлажнения сточными водами;

- математическая модель просачивания сточных вод через грунтовую толщу и их адсорбционной очистки при фильтрации через слои дискретного материала и геотекстиля;

- рекомендации по повышению прочности и устойчивости земляного полотна автомобильных дорог на основе новых технологических приемов;

- конструктивные решения по сбору и очистке стоков с поверхности транспортных сооружений.

Апробация результатов исследований. Основные положения диссертационной работы докладывались и опубликованы в трудах конференций, среди которых: «Высокие технологии в экологии» (г. Воронеж,

2010), «Инновации в сфере науки, образования и высоких технологий» (г. Воронеж, 2010), «Второй всероссийский дорожный конгресс» (г. Москва, 2010), «Инновации в сфере науки, образования и высоких технологий» (г. Воронеж,

2011), «Новые дороги России» (г. Пенза, 2011). Разработанная автором конструкция для очистки стоков с поверхности транспортных сооружений была использована при разработке проектно-сметной документации на реконструкцию улицы Антонова - Овсеенко в г. Воронеже в 2010 году.

Публикации. Основные положения диссертационной работы опубликованы в 10 научных статьях, 3 из которых в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Объем и структура работы. Работа общим объемом 156 страниц машинописного текста состоит из введения, четырех глав, общих выводов, приложения и списка литературы из 119 наименований. В текст диссертации включено 25 таблиц и 49 рисунков.

Глава 1. Анализ результатов исследований российских, вьетнамских и других авторов по вопросам прочности и устойчивости земляного полотна

1.1. Мероприятия, применяемые для обеспечения поверхностного водоотвода на автомобильных дорогах

Прочность и устойчивость земляного полотна в значительной степени обеспечивается наличием и состоянием водоотводных сооружений и устройств. Также физико-механические параметры, как угол внутреннего трения, сила сцепления, способность грунтов выдерживать нагрузки значительно снижаются при переувлажнении. В случае превышения критической для данного вида грунтов скорости течения вода может размывать земляное полотно, поэтому необходимо предусматривать мероприятия по защите грунтов насыпи от переувлажнения и водной эрозии. В первую очередь необходимо обеспечить отвод поверхностных вод, перехват или понижение грунтовых вод до такого уровня, от которого они не могут достигать конструктрукции дорожной одежды.

Поверхностный водоотвод обеспечивает удаление сточных вод с территории строительной площадки. Она должна быть защищена и от атмосферных поверхностных вод, притекающих со всей площади водосборного бассейна, и от вод, аккумулирующихся непосредственно на самой площадке. Сбор и удаление воды за пределы строительной площадки осуществляются с помощью водоотводных канав.

В условиях Вьетнама водно-тепловой режим грунтов, нарушается дорожной одеждой с большей теплопроводностью и определяет динамику влагонакопления под проезжей частью.

Кроме того, в рабочей зоне земляного полотна ухудшается просыхание грунтов под водонепроницаемым покрытием. В отличие от покрытия, земляное полотно и основание должны устраиваться прочными на длительную перспективу роста интенсивности движения. Мероприятиями, повышающими прочность и устойчивость земляного полотна, помимо поверхностного

водоотвода, являются [38, 99, 100]:

- предохранение верхней части земляного полотна от поступления воды сверху (приданием поперечных уклонов поверхности полотна, укреплением обочин) и снизу (устройством полотна в насыпях при достаточном его возвышении над уровнем грунтовых вод и нормативном уплотнении насыпного грунта); введением специальных прослоек, изолирующих или прерывающих капиллярное поднятие; заменой слабых грунтов в выемках и невысоких насыпях дренирующими грунтами или материалами;

- обеспечение своевременного отвода воды, аккумулирующейся в верхней части земляного цолотна (применение дренирующих слоев из песка или геотекстильных материалов).

На состояние грунтов земляного полотна и дорожную одежду негативно воздействуют атмосферные осадки, выпадающие на поверхность дороги и проникающие через трещины и разрушения в покрытии и через обочины. При необеспеченном поверхностном стоке вода может переувлажнять земляное полотно за счет подтопления и капиллярного поднятия при близком к поверхности расположения грунтовых вод.

Обочиной называется боковая полоса земляного полотна с каждой его стороны между бровкой и кромкой, которая служит для предохранения краев (кромок) от разрушения, а также для размещения остановочных полос, ограждающих конструкций, средств сигнализации и других средств, обеспечивающих безопасность движения. Обочины могут быть грунтовые или укрепленные различными материалами. Ширина обочин зависит от категории дороги [77, 81, 82].

По своему назначению ширина обочины разделяется на:

- краевую укрепительную полосу для упора дорожной одежды. Обычно она устраивается совместно с проезжей частью при строительстве (реконструкции) дороги или самостоятельно на обочинах и разделительных полосах при ее ремонте;

- остановочную полосу, предназначенную для вынужденной остановки

автомобилей. К ней относятся также специально устраиваемые для этой цели на обочине или выносном участке остановочные площадки;

- прибровочную полосу шириной 0,5 м (0,75 м при наличии ограждающих устройств), служащую переходной зоной от обочины к откосу.

Обочины укрепляют для обеспечения пропускной способности, комфортности и безопасности движения.

В неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях укрепление обочин позволяет защитить земляное полотно от просачивания поверхностных вод, предохранить покрытие от разрушения и загрязнения.

Система поверхностного дорожного водоотвода предназначена для предотвращения переувлажнения верхней части земляного полотна, перехвата и отвода воды, притекающей к земляному полотну.

Поверхностные воды отводятся в пониженные места рельефа, лога, овраги, тальвеги, водотоки и русла водопропускных сооружений.

Для отвода поверхностных вод предусматривают следующие конструктивные решения (рис. 1.1) [89, 106, 107]:

- поперечному профилю земляного полотна и дорожной одежды придается выпуклое очертание;

- устраивают боковые канавы (кюветы), а в некоторых случаях используют для отвода воды резервы и заклады