Законодательная база Российской Федерации

"ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ ВСН 49-86. УКАЗАНИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА И ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД С ПРИМЕНЕНИЕМ СИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ" (утв. Минавтодором РСФСР от 02.04.86)

4.1.1. Рулонные синтетические материалы применяют как для укрепления откосов земляного полотна (повышение местной устойчивости), так и для усиления грунтового массива (повышение общей устойчивости откосов).

4.1.2. При укреплении откосов СМ служит временным или постоянным элементом, выполняющим в первую очередь функции защиты и играющим роль: покрытия на откосе, замедляющего или предотвращающего его эрозию под действием воды и ветра; арматуры, повышающей устойчивость грунтов поверхностной зоны откоса; фильтра, предотвращающего вынос частиц грунтовыми водами. В первых двух случаях применимы сплошные или мелкосетчатые СМ (сетки), в третьем - сплошные дренирующие СМ обычно нетканого типа, отвечающие требованиям раздела 2.2 настоящих Указаний. Как правило, СМ используют в комбинации с другими типами укрепления - биологическими, несущими, защитными и изолирующими.

4.1.3. CM применяют в сочетании с биологическими типами конструкций укрепления в виде посева трав различными способами (механизированный посев по предварительно нанесенному на откосы растительному грунту слоем 10 см с содержанием гумуса не менее 2%, гидропосев с мульчированием).

СМ укладывают непосредственно на поверхность откоса под растительный грунт (рис. 8, а) или с гидропосевом трав на его поверхности, для создания более плотного травяного покрова, выравнивания влажностного режима. СМ укладывают на поверхность растительного грунта с засевом трав или с гидропосевом трав непосредственно на поверхность откоса под СМ и районах с неблагоприятными для развития травяного покрова климатическими условиями или при наличии интенсивного размыва грунта для защиты семян от вымывания, создания более благоприятного температурно-влажностного режима, защиты откоса от эрозии только на период формирования травяного покрова (СМ - временный элемент, рис. 8, б). Если в последнем случае СМ должен служить в качестве постоянного элемента, над ним устраивают замыкающий слой из грунтовой засыпки толщиной не менее 5 см. В сочетании с верхним замыкающим слоем из засеянного травами растительного или дренирующего грунта толщиной 10 - 30 см нетканые СМ целесообразно использовать в выемках, сложенных глинистыми грунтами повышенной влажности, при выклинивающихся водоносных грунтах. Цель применения СМ, помимо защиты откосов от размыва поверхностными водами, - предотвращение выноса грунта и образования сплывов. СМ укладывают на поверхность откоса с выводом в траншейный дренаж (рис. 8, в).

СМ, применяемый как постоянный элемент, закрепляют на обочине (рис. 8, г). Целесообразно одновременно с откосами укреплять и обочины (рис. 8, д).

Рис. 8. Укрепление откосов земляного полотна CM в комбинации с биологическими типами укрепления

Рис. 9. Укрепление откосов земляного полотна CM в комбинации с решетчатыми конструкциями (а), бетонными плитами (б) и укрепление армированием поверхностной зоны (в)

4.1.4. CM применяют в сочетании с несущими решетчатыми сборными конструкциями укрепления с заполнением ячеек решетки щебнем 40 - 70 мм, камнем 50 - 100 мм, а также защитными изолирующими решетчатыми сборными облегченными конструкциями укрепления с заполнением ячеек решетки растительным грунтом с посевом трав, морозостойким неусадочным грунтом, торфо-песчаной, гравийно-песчаной смесями. В этом случае СМ укладывают непосредственно на поверхность отлога под решетку (рис. 9, а) в качестве фильтра. Такое решение применяют в сложных грунтовых условиях при водонеустойчивых легкоразмываемых грунтах неподтопляемых откосов, наличии выклинивающихся водоносных горизонтов в мокрых выемках, а также при защите подтопляемых откосов. Края СМ закрепляют на обочине, а при подтопляемых откосах - дополнительно и у их подошвы с заглублением под упор.

4.1.5. СМ применяют в сочетании с несущими бетонными или железобетонными, монолитными или сборными конструкциями укрепления конусов и откосов периодически подтопляемых насыпей. Они заменяют в конструкции укрепления частично или полностью обратные фильтры из других материалов. Перед укладкой СМ на откосе, сложенном связными легкоразмываемыми грунтами, следует создавать защитный слой толщиной 10 см из средне- или крупнозернистого песка. Для облегчения технологии производства работ над СМ рекомендуется устраивать монтажный песчаный слой толщиной 5 см.

СМ в зависимости от его вида, гидрологических условий подтопления, грунтовых условий, вида применяемых бетонных конструкций укрепления укладывают в один, два слоя или в один слой с дополнительным слоем над швами плит.

Рис. 10. Применение CM для повышения общей устойчивости откосов (а, б) и расчетная схема (в): 1 - СМ

Нетканые иглопробивные СМ толщиной 3 - 4 мм, как правило, указывают в случае укрепления откоса: сборными плитами, омоноличиваемыми по контуру - в один сплошной слой с дополнительным слоем шириной 0,5 м под швами; монолитным бетонным покрытием - в один сплошной слой; сборными плитами с открытыми швами - в два сплошных слоя. У бровки земляного полотна СМ закрепляют отсыпкой на него грунта, щебня, песчано-гравийной смеси, у подошвы - заглублением под упор (рис. 9, б).

4.1.6. В зонах, где вероятны разрушения откосов вследствие эрозии и размывов при временном подтоплении, в случаях если уплотнение откосных частей затруднено, если земляное полотно возводится из легкоразмываемых или резко снижающих свою прочность при увлажнении грунтов, целесообразно заглубление прослоек из СМ в откос для армирования его поверхностной зоны (рис. 9, в). Следует, как правило, обеспечивать вывод свободных концов прослоек на откос для одновременного создания поверхностной защиты или объединять прослойки в "обоймы". Величина заделки прослоек в грунт в таких случаях должна быть не менее 1,5 м, а расстояние между ними 0,5 - 0,7 м. Армирование откосов дополняют устройством защитного слоя с последующим засевом трав.

4.1.7. CM, уложенные в откос с пересечением предполагаемой поверхности скольжения (рис. 10, а), воспринимают часть растягивающих напряжений. Этим создается возможность повысить общую устойчивость откосов; обеспечить их общую устойчивость в сложных условиях строительства, например при возведении насыпи на слабом основании (п. 3.1.12); увеличить крутизну откосов, сократив тем самым объем земляных работ, площадь отводимых под строительство земель, обеспечить строительство в стесненных условиях. Количество прослоек назначают расчетом исходя из обеспечения требуемого коэффициента запаса устойчивости, а длина их заделки l_а в грунт должна превышать минимальную, назначаемую исходя из недопущения проскальзывания СМ относительно грунта (п. 4.2). При выборе места укладки прослоек СМ по высоте насыпи следует учитывать, что наиболее нагруженной от собственного веса грунта является нижняя часть насыпи. Как правило, для несвязных грунтов верхняя из прослоек должна находиться не выше чем на половине высоты насыпи и для связных - на глубине 1,0 м от поверхности насыпи, нижняя - на расстоянии 0,5 м над самой низкой точкой поверхности скольжения. В этом диапазоне армирующие слои из СМ размещают равномерно.

Для одновременного повышения и местной устойчивости прослойки укладывают с выводом на откос, а при необходимости увеличения жесткости нижней части насыпи их можно объединить в "обойму" (рис. 10, б). В этих случаях СМ способны содействовать ускорению отвода воды из тела земляного полотна.

При выводе прослоек на откос устраивают защитный замыкающий слой из растительного грунта или применяют укрепление согласно проекту.

4.2.1. При проектировании конструкций насыпей с армированными СМ откосами должны быть решены следующие задачи:

проведена оценка устойчивости откоса в виде расчета его коэффициента запаса и на основе этого подобрано необходимое число прослоек (пп. 4.2.2 - 4.2.5);

проведен расчет длины заделки прослойки (п. 4.2.6);

назначено распределение прослоек по высоте насыпи (п. 4.1.7).

4.2.2. Расчет коэффициента запаса устойчивости армированного СМ откоса выполняют по формуле

(4. 1)

где

сигма_pi - предельное значение растягивающих напряжений для грунта (п. 4.2.3);

n, дельта - количество прослоек СМ, их толщина;

P_i = гамма, F_i, B - вес каждого из блоков, на которые разбивается откос над поверхностью скольжения (положение линии скольжения определяется любым известным методом, например с использованием графика Ямбу - рис. 11);

F_i, В, гамма_i, L_i - соответственно площадь, толщина, удельный вес блоков и длина поверхности скольжения в их пределах (как правило, В = 1);

сигма_д - расчетное значение допустимого растягивающего напряжения для СМ (п. 4.2.4);

бета_i - угол наклона поверхности скольжения к горизонту в пределах блока.

Схема к расчету приведена на рис. 10, в.

4.2.3. Для точного определения предельного значения растягивающих напряжений для грунта сигма_pi по стандартной методике ГОСТ 12248-78 проводят испытания грунта на сдвиг при значении нормального давления сигма_n соответствующего нормальному давлению на поверхности скольжения в данном блоке i, после чего сигма_pi, рассчитывают по формуле

(4.2)

где

тау_прi - предельное значение касательного напряжения при данном сигма_ni.

При известных фактических прочностных характеристиках фи и С значение сигма_pi для данного грунта может быть рассчитано по формуле

(4.3)

где

сигма_n = 0,1 МПа.

Для примерной оценки сигма_p_i с использованием табличных значений фи и С его величина может быть найдена из следующего выражения:

где

К_1 - коэффициент, принимаемый в зависимости от значения фи:

Рис. 11. График определения положения линии скольжения

4.2.4. Величину расчетного значения допустимого растягивающего напряжения для прослойки сигма_д назначают по результатам специальных испытаний (приложение 1В). Для проведения предварительных расчетов величину сигма_д допускается принимать в долях от прочности СМ при растяжении R_р (R_p назначается по паспортным данным или после испытаний по методике приложения 1А):

для тканых материалов, жестких сеток из полиамидного, полиэфирного сырья сигма_д = 0,6R_р/дельта, из полипропиленового сырья сигма_д = 0,3 R_р/дельта;

для нетканых иглопробивных СМ из полиамидного, полиэфирного сырья сигма_д = 0,25 R_р/дельта, полипропиленового сигма_д = 0,1 R_р/дельта.

В любом случае величина сигма_д не должна превышать значения КR_р/дельта (К - см. п.2.2.4).

4.2.5. Подбор числа прослоек арматуры выполняют по формуле

(4.5)

где

К_зап.тр - требуемый коэффициент запаса устойчивости откоса.

4.2.6. Длину заделки прослойки в грунт l_з определяют по формуле

где

R_р - предел прочности СМ на растяжение, определяемый по паспортным данным или методике приложения 1А;

гамма_i , h_i ; - удельный вес и толщина слоев грунта, расположенных над верхней из прослоек;

фи' и С' - прочностные характеристики по контакту "арматура-грунт", определяемые по результатам испытаний (приложение 1Д).

Таблица 4.1

Для примерной оценки их значения даны в табл. 4.1 в зависимости от фи и С грунта.

Значения длины заделки материала l_з (см. рис.10, а, б) должны быть не менее 2 м.

4.3.1. Основные технологические процессы по устройству различных конструкций укрепления с применением СМ назначаются в соответствии с действующими нормативно-техническими документами. Дополнительно выполняются лишь операции по укладке полотен СМ.

4.3.2. Операции по укладке СМ включают:

подготовку (при необходимости) траншеи вдоль бровки земляного полотна для закрепления прослойки в верхней его части (см. рис. 8, г);

транспортировку рулонов к месту строительства, их разгрузку и распределение вдоль откоса, подготовку рулонов к укладке;

укладку СМ;

закрепление полотен в верхней и (при необходимости) нижней частях откоса.

4.3.3. Подготовку траншеи выполняют, если не предусмотрен иной вариант закрепления прослойки СМ в верхней части откоса, например, путем укладки ее под конструкцию укрепления обочин. Траншею треугольного сечения с заложением откосов 1:2 глубиной 0,4 м или трапецеидального сечения с заложением откосов 1:1 глубиной 0,3 м и шириной пи низу 0,2 м устраивают на расстоянии 0,2 - 0,6 м от бровки земляного полотна.

4.3.4. Рулоны транспортируют и распределяют вдоль бровки через определенное расстояние, зависящее от длины материала в рулоне, длины образующей откоса, направления раскатки рулонов.

4.3.5. Укладку полотен СМ выполняют путем продольной или поперечной раскатки рулонов по поверхности откоса Характер раскатки определяется конкретными условиями строительства. Продольная раскатка рулонов технологически предпочтительна для относительно пологих откосов с заложением 1:2 и выше. Поперечная раскатка рулонов обеспечивает лучшие условия для закрепления создаваемой прослойки в верхней и нижней частях насыпи и большую сопротивляемость ее возникающим сдвигающим усилиям Такая раскатка предпочтительна для укрепления откосов насыпей значительной высоты и обязательна для повышения их общей устойчивости.

Продольную раскатку рулонов выполняют вручную полосами, начиная с нижней части насыпи с взаимным перекрытием не менее 0,2 м. В процессе раскатки полотна периодически через 10 - 15 м разравнивают и прижимают к поверхности откоса анкерами или скобами. Анкеры и скобы устанавливают в 2 - 3 точках по ширине рулона через 5 - 6 м по его длине.

Поперечную раскатку выполняют от бровки насыпи. Для этого предварительно край полотна закрепляют анкерами или скобами на поверхности насыпи, после чего рулон постепенно опускают к подошве насыпи, обрезают, полотна разравнивают с легким натяжением за нижний конец и закрепляют через 4 - 5 м анкерами или скобами. Рулон поднимают на поверхность откоса и повторяют операцию. Соседние полотна должны иметь перекрытие не менее 0,1 - 0,15 м. Перемещение рулона и нижнее положение с одновременной раскаткой и обратно можно выполнять вручную с помощью установки в центр рулона тонкой трубки или стержня и веревки.

4.3.6. Если предусмотрено дополнительное закрепление СМ у подошвы, например под упором (см. рис. 9, а, б), и в верхней части, например в траншее (п. 4.3.3), дополнительно по местам перелома траншеи выполняют прижатие полотен к грунту анкерами.

Траншею в верхней части насыпи после укладки СМ заполняют песчано-гравийной смесью, щебнем, местным грунтом и уплотняют.

При устройстве конструкций укрепления откосов по п. 4.1.6, предусматривающих заглубление СМ в тело земляного полотна, укладку полотен СМ выполняют в процессе послойного возведения земляного полотна. При этом рулоны раскатывают в продольном направлении, если ширина полотен достаточна с точки зрения их заделки в грунт или есть возможность обеспечить равнопрочность швов при соединении отдельных полотен. В остальных случаях рулоны СМ раскатывают в поперечном к оси насыпи направлении.

Раскатку рулонов выполняют от предварительно обозначенной линии разметки с периодическим разравниванием, натяжением и креплением полотен к поверхности грунта анкерами в двух-трех местах по ширине рулона и через 10 - 12 м по длине. Величина взаимного перекрытия соседних полотен - не менее 0,2 м при выводе СМ на поверхность откоса; в других случаях полотна укладывают вплотную без перекрытия.

Если предусмотрен вывод СМ на поверхность откоса, свободные его края крепятся к поверхности откоса ниже уровня укладки СМ анкерами или скобами.