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)

5.1.1 Дренирование грунтов является эффективным средством повышения прочности земляного полотна. Оно осуществляется с помощью дренирующих слоев, устраиваемых в нижней части земляного полотна для ускорения консолидации слагающих ее переувлажненных грунтов (рис. 12, а, б), непосредственно под дорожной одеждой (рис. 12, в), траншейным дренажем мелкого и глубокого заложения и т.д. (рис. 12, в, г, д, е).

Применение при их устройстве СМ позволяет сократить объем дренирующего материала и продлить срок эффективной работы дренажа за счет уменьшения (исключения) его заиливания, исключения перемешивания дренирующего материала с грунтом, ускорения отвода воды.

Рис. 12. Применение СМ для дренирования грунтов:

5.1.2. Прослойки из СМ в сочетании с песчаными дренирующими слоями в нижней части земляного полотна, рассчитываемыми согласно Методическим рекомендациям по сооружению земляного полотна автомобильных дорог из грунтов повышенной влажности (М. : Союздорнии, 1980), устраивают для защиты от перемешивания грунта и материала дренирующего слоя на период строительства (см. рис. 12, а). Для этого используют СМ, как правило, нетканого типа толщиной не менее 1,5 мм, отвечающие требованиям табл. 2.2. Толщина дренирующих слоев при применении таких СМ может быть уменьшена на 20%.

Расстояние между дренирующими слоями составляет не более 2 м для суглинков и 1,5 м для тяжелых суглинков и глин. Верхний слой должен размещаться на расстоянии не менее H' от поверхности земляного полотна в условиях, указанных в табл. 5.1.

5.1.3. Нетканые иглопробивные СМ толщиной не менее 3,5 мм при соблюдении требований по водонепроницаемости могут в таких случаях выполнять функции самостоятельных дренирующих элементов, заменяющих песчаные слои в нижней части земляного полотна. Прослойки из СМ устраивают на всю ширину насыпи с поперечном уклоном 40‰ и выводом краев полотен на откос. Для снижения степени их заиления над и под прослойкой из СМ следует создавать песчаный защитный слой минимальной толщины (см. рис. 12, б).

Таблица 5.1

Примечание. К_w - коэффициент переувлажнения грунтов земляного полотна (отношение фактической влажности к оптимальной).

5.1.4. Если отдельные полотна СМ укладывают поперек земляного полотна или при продольной укладке предусмотрено соединение полотен сшиванием, возможно одновременно решить задачу повышения общей устойчивости откосов (см. п. 4.2).

5.1.5. Прослойки из СМ в сочетании с песчаным дренирующим слоем дорожной одежды (см. рис. 12, в) устраивают из нетканых упрочненных иглопробиванием СМ, отвечающих требованиям табл. 2.2 и имеющих толщину не менее 3,5 мм и вес не менее 300 г/м2. Рекомендуемое начальное значение коэффициента фильтрации СМ в плоскости полотна при обжатии нагрузкой 0,01 МПа составляет 140 м/сут, но не менее 100 м/сут. Если предусмотрен сброс воды по прослойке из СМ непосредственно в продольный трубчатый дренаж, отношение коэффициента фильтрации СМ в нормальном плоскости полотна направлении к коэффициенту фильтрации грунта должно быть больше 2 при дренировании песчаных грунтов, больше или равно 10 при дренировании глинистых грунтов. Расчет дренирующих слоев с прослойками СМ выполняют согласно п.5.2.

5.1.6. Прослойки из СМ по п. 5.1.5 укладывают непосредственно на земляное полотно под песчаный дренирующий слой по всей ширине последнего (см. рис. 12,б), из края должны быть выведены на откосную часть не менее чем на 0,5 м. В этом случае обеспечивается эффективное функционирование дренирующего слоя, создаваемого в том числе из песков средней крупности и мелких с низким коэффициентом фильтрации (1 - 3 м/сут).

5.1.7. Если грунты земляного полотна содержат более 50% частиц размером 0,005 - 0,05 мм и менее 25% частиц крупнее 0,1 мм по массе, на контакте "CM - земляное полотно" следует предусматривать устройство технологического песчаного слоя минимальной толщины.

5.1.8. При устройстве траншейных дренажей, дренажей с трубчатыми дренами СМ используют в качестве дренирующего и защитного элемента (фильтра), обеспечивающего долговременное функционирование дренажа взамен устройства трудоемких фильтровых обсыпок. В этом случае СМ должны отвечать требованиям табл. 2.2, а возможность их применения должна быть проверена по методике, изложенной в п. 5.2.

5.2.1. Расчет песчаного дренирующего слоя дорожной одежды в сочетании с прослойкой из СМ и проверка возможности применения СМ в качестве фильтра изложены соответственно в пп. 5.2.2, 5.2.4 и 5.2.5. После назначения толщины дренирующего слоя по п. 5.2.2 проводят перерасчет дорожной конструкции с введением поправки на расчетную влажность грунтов земляного полотна согласно табл. 8 приложения 2.

5.2.2. Назначение толщины песчаного дренирующего слоя с прослойкой из СМ выполняют исходя из условия временного размещения в нем воды (ВСН 46-83) и своевременного ее отвода. Расчет песчаного дренирующего слоя с прослойкой из CM из условия своевременного отвода воды выполняют в следующем порядке (приложение 3Б):

определяют расчетное значение коэффициента фильтрации СМ в плоскости полотна К_ф(р) (п. 5.2.3);

определяют расчетное значение притока воды в дренирующий слой q_p по формуле

где

q - среднесуточный приток воды в основание дорожной одежды;

К_п - коэффициент "пик", назначаемые по табл. 18, 19 ВСН 46-83;

определяют по номограмме (рис. 13, а, б) расчетную глубину фильтрационного потока h_р в зависимости от длины пути фильтрации l_ф, коэффициентов фильтрации СМ К_ф(р) и песка К_ф(п), поперечного уклона земляного полотна i и притока воды;

определяют по номограмме (рис. 14, а) степень увлажнения С в зависимости от i и отношения h_p/l_ф;

определяют толщину слоя, полностью насыщенного водой h_нас, по номограмме (рис.14, б) и вычисляют толщину дренирующего слоя h_д:

где

h_зап - дополнительная толщина слоя, принимаемая равной для мелких песков 0,18 - 0,20 м, песков средней крупности 0,14 - 0,15 м, крупных 0,10 - 0,12 м.

5.2.3. Определение расчетного значения коэффициента фильтрации СМ в плоскости полотна с учетом его снижения в период эксплуатации к_ф(р), выполняют в следующем порядке:

определяют по номограмме (рис. 15) величину вертикальных нормальных напряжений сигма_n от колесной нагрузки на уровне земляного полотна;

принимают в зависимости от сигма_n и i по табл. 4 приложения 2 значение коэффициента фильтрации на начало периода стабилизации заявления К_ф(с);

принимают значение времени работы дренажа в расчетный период t_г в зависимости от группы грунта земляного полотна, дорожно-климатической зоны и типа местности (табл. 7 приложения 2);

вычисляют общее число приложений колесной нагрузки N_общ за требуемый период эксплуатации дороги Т, годы

где

N_пр - расчетная приведенная интенсивность движения (п. 3.20 ВСН 46-83);

определяют по табл.5 приложения 2 число нагружений на момент стабилизации заявления N_c в зависимости от веса CM ро W/W_т и содержания в грунте земляного полотна частиц n_а размером менее 0,05 мм;

вычисляют значение К_ф(р)

(5.4)

где

b - коэффициент, учитывающий интенсивность протекания процесса запыления в период его стабилизации (рис.16).

Значение е((-b)(N общ - N_с)) может быть найдено также по табл.6 приложения 2.

5.2.4. Рассчитанное значение К_ф(р) на конец эксплуатации должно быть не менее 20 м/сут. Если данное условие не соблюдается, следует применить СМ с большей массой, уложить дополнительный слой CM или устроить под СМ технологический песчаный слой минимальной толщины.

Рис. 13. Номограмма к расчету по п. 5.2 (определение h_p)

Рис. 14. Номограмма к расчету дренирующего слоя по п. 5.2 (определение h_нас и С)

Рис. 15. Номограмма к определению вертикальных нормальных напряжений сигма_n на уровне земляного полотна

5.2.5. Возможность применения СМ в качестве фильтров проверяют по критериям:

где

D_15 СМ, D_50 СМ - размер пор CM, меньше которого количество пор соответствует 15 и 50%:

d_15 (г), d_50 (г), d_85 (г) - диаметр частиц грунта, меньше которого содержание частиц по весу соответствует 15, 50, 85%.

Рис. 16. Графики к расчету на п. 5.2 (определение коэффициента b)

Рис. 17. График к подбору обратного фильтра (п. 5.2)

Следует считать возможным применение СМ как фильтра, если кривая распределения зерного состава грунта пересекает горизонталь, соответствующую 15% содержания частиц, правее точки а (рис. 17).

5.3.1. Устройство из СМ защитных прослоек и прослоек для улучшения условий дренирования (см. рис. 12, а, б, в) выполняют в соответствии с пп. 3.3.1 - 3.3.6. Укладку полотен ведут, начиная от бровки земляного полотна к центру с перекрытием их краев на 0,2 м и учетом запаса для выпуска на откосную часть. Соединение полотен выполняют анкерами или скобами в месте их перекрытия через 6 - 8 м по длине полотна. Если отвод воды предусмотрен по прослойке СМ непосредственно в дрену (см. рис. 12, в) или подкюветный дренаж, СМ укладывают с выпуском, достаточным для охвата дрены или контура траншеи.

Рис. 18. Порядок выполнения работ при устройстве траншейного дренаж:

5.3.2. При устройстве конструкции по рис. 12, г, е полотна укладывают вдоль траншеи, один край закрепляют на поверхности грунта анкерами, устанавливаемыми через 3 - 4 м вдоль траншеи. После этого СМ опускают в траншею, разравнивают и закрепляют второй его конец. Такое решение применяют, если ширина полотна (с учетом перекрытия концевых частей на 0,3 м) не менее периметра дренажной засыпки. В противном случае полотна СМ нарезают отдельными кусками длиной, равной периметру дренажной засыпки, и укладывают поперек траншеи с взаимным перекрытием кусков 0,2 м.

5.3.3. Дренирующий материал засыпают по оси траншеи после разравнивания, закрепления СМ и укладки дрены (если она предусмотрена проектом). Засыпку разравнивают и послойно уплотняют, обеспечивая целостность СМ и уложенной дрены. Края полотен освобождают от анкеров, заворачивают на поверхность уложенного дренирующего материала и создают слой водонепроницаемого экрана. Схематически порядок выполнения работ приведен на рис.18,а.

5.3.4. При устройстве конструкций по рис. 12,д на дно траншеи укладывают предварительно подготовленную полосу СМ требуемой ширины, укладывают на нее дрену и покрывают дрену второй полосой СМ. Полосы двух сторон от дрены прижимают к дну траншеи анкерами, устанавливаемыми через 4 - 5 м вдоль траншеи. Схематически порядок выполнения работ приведен на рис. 18,б. В сложных грунтовых условиях применяют комбинированное решение, когда конструкцию по типу рис. 18,б помещают в траншею, закрытую СМ по типу рис. 18,а.