Пучинами называют деформации дорожных одежд и земляного полотна, проявляющиеся зимой во взбугривании, растрескивании и потере ровности покрытия, а в период оттаивания при проезде автомобилей в проломах дорожной одежды, вызванных снижением прочности переувлажненных грунтов.

Пучины на дорогах возникают при одновременном сочетании трех факторов: наличия пучинистых грунтов; интенсивного влагонакопления до относительной влажности более 0,75 от влажности на границе текучести грунта в период морозного влагонакопления; медленного и глубокого промерзания грунтов под дорожной одеждой на глубину более 0,5 м. При отсутствии любого из этих факторов пучины не возникают.

Мероприятия, направленные на устранение возможности образования пучин, можно разделить на три группы (рис. 12.18): изменение или регулирование пучинистых свойств грунта путем замены пучинистого грунта непучинистым, введения добавок, термообработки или укрепления грунта вяжущими; регулирование водного режима земляного полотна путем обеспечения поверхностного водоотвода и исключения увлажнения грунтовыми водами; регулирование теплового режима земляного полотна устройством морозозащитных и теплоизолирующих слоев и др.

Одной из основных причин возникновения пучин является наличие пучинистых грунтов в теле земляного полотна под дорожной одеждой.

Все грунты по степени пучинистости разделяются на 5 групп:

I - непучинистые грунты, относительное морозное пучение которых меньше или равно 1 % (K_пуч £ l). К ним относится песок гравелистый крупный и средней крупности с содержанием частиц мельче 0,05 мм до 2%.

II- слабопучинистые, относительное морозное пучение от 1 до 4 % (К_пуч 1-4). К ним относятся песок гравелистый крупный, средней крупности и мелкий с содержанием частиц мельче 0,05 до 15 %, супесь легкая крупная.

III - пучинистый, относительное морозное пучение от 4 до 7 % (К_пуч 4-7). К ним относятся супесь легкая, суглинок (легкий и тяжелый), глины.

IV - сильнопучинистый, относительное морозное пучение от 7 до 10 % (К_пуч 7-10). К ним относятся песок и супесь пылеватые, суглинок тяжелый пылеватый.

V - чрезмернопучинистый, относительное морозное пучение более 10 % (К_пуч > 10). К ним относятся супесь тяжелая пылеватая и суглинок легкий пылеватый.

Рис. 12.18. Мероприятия по устранению причин пучинообразования, применяемые при реконструкции дорог

Для того чтобы избежать образования пучин, рабочий слой земляного полотна в насыпях и выемках на глубине 1,2 м от поверхности цементобетонных и на глубине 1 м от поверхности асфальтобетонных покрытий во II дорожно-климатической зоне и на глубине 1 и 0,8 м соответственно в III дорожно-климатической зоне должен состоять из непучинистых или слабопучинистых грунтов (группа I или II). На тех участках дорог, где эти требования не выдержаны и установлено образование пучин, необходимо принять меры по замене пучинистого грунта непучинистым или по улучшению свойств грунта.

Наиболее кардинальными и в то же время дорогостоящими способами ликвидации пучин является замена пучинистого грунта и материала дренирующего слоя, применение мероприятий по усилению земляного полотна на глубину 0,5-0,6 м под проезжей частью дороги. Они связаны с переустройством дорожной конструкции. Эти мероприятия возможно применять в случаях, когда другие способы не дают необходимого эффекта. Для замены используются пески требуемого гранулометрического состава с коэффициентом фильтрации не менее 2 м/сут. Эффективность работы дренирующего слоя на таких участках увеличивают за счет применения прослоек из нетканых материалов толщиной не менее 4 мм и коэффициентом фильтрации 50 м/сут и более.

Замену пучинистого грунта земляного полотна в насыпях начинают со снятия растительного слоя с обочин и откосов. Затем разрушают и послойно снимают дорожную одежду и транспортируют материалы в штабели или на место переработки. После этого разрыхляют верхний слой насыпи рыхлителями на базе бульдозеров или экскаваторов, бульдозерами или скреперами снимают грунт и перемещают его в отвал или погрузчиками грузят в транспортные средства и перемещают к месту укладки автотранспортом. Дренирующий грунт доставляется самосвалами из карьера и послойно отсыпается с уплотнением до рабочей отметки. При этом соблюдаются требования продольного сопряжения перестраиваемого пучинистого участка с неперестраиваемым [74].

Сопряжение мест замены грунта на пучинистых участках с соседними неперестраиваемыми осуществляют в виде клина с крутизной откоса вдоль его оси 1:10 (рис. 12.19). Этим устраняется возможность неравномерного морозного пучения в местах сопряжения перестроенных участков с оставляемыми без перестройки.

Независимо от свойств заменяющего грунта с низовой стороны перестраиваемого участка по ходу продольного уклона в нем надлежит устроить на полную ширину земляного полотна поперечную прорезь глубиной до грунта старого земляного полотна, уложив в нее трубу диаметром d = 80-100 мм. Если стенки трубы водонепроницаемы, как, например у асбестоцементных, то до половины диаметра трубы ее перфорируют или нарезают пропилы через каждые 30-50 см (рис. 12.20).

Рис. 12.19. Схема продольного сопряжения пучинистого участка с неперестраиваемыми: