Проектирование гравитационных дренажей.

Гравитационные дренажи состоят из следующих основных элементов:

а) коллектор, обеспечивающий сбор и отвод воды;

б) дренажная обсыпка, обладающая более высоким коэффициентом фильтрации, чем грунты водоносного слоя;

в) устройства, обеспечивающие свободный выпуск воды из дренажа на поверхность и в неподтопленный резервуар.

Рассмотрим подробнее виды и конструкции гравитационных дренажей, имеющих наибольшую распространение и эффективность.

Гравитационные дренажи применяют в следующих основных случаях защиты земляного полотна:

· на косогорах и в выемках в качестве перехватывающего дренажа с верховой стороны от земляного полотна (рис. 1);

· в выемках и на нулевых местах для осушения зоны под основной площадкой (рис. 2);

· в выемках для перехвата и отвода воды в откосных частях;

· на выходе из выемок в качестве ограждающего дренажа.

Гравитационные дренажи, как правило, бывают одиночными, или групповыми, а так же представлять из себя дренажную сеть. Такое понятие как одиночный дренаж вытекает из его названия, групповыми называется комплекс одиночных дренажей не связанных между собой, а комплекс одиночных дренажей, связанных между собой, — дренажной сетью. Трасса дренажа располагается таким образом, чтобы обеспечить необходимое осушение грунта, снижение уровня грунтовых вод или их перехват перед земляным полотном исходя из условия минимальных строительных и эксплуатационных затрат.

Причем перехватывающие дренажи на косогорах, как правило, располагают перпендикулярно потоку воды в откосных частях, ограждающие дренажи в выемках и на нулевых местах — параллельно оси пути, а на выходах из выемок — перпендикулярно оси пути.

Наиболее часто применяются горизонтальные дренажи. Горизонтальные траншейные дренажи без укладки труб применяют в случае если имеется необходимость осушить грунт на коротких участках (10—50 метров) при небольших притоках воды. Траншеи в этом случае заполняются крупнозернистым, гравелистым песком, гравием или щебнем, которые и служат дренами за счет наиболее высокой фильтрационной возможности, чем окружающие грунты основания.

Вода под воздействием гравитационных сил фильтруется из осушаемого грунта в траншею и далее по дну траншеи, имеющей продольный уклон, отводится в пониженное место на поверхность земли. Для защиты этих дрен от заиливания они при необходимости устраиваются в обойме из нетканого геотекстиля, а в верхней части траншеи для предотвращения попадания поверхностной воды устраивают замок из местного недренирующего грунта.

Среди горизонтальных дренажей наиболее распространены дренажи траншейного типа с дренами — трубами. Такие дренажи применяют для осушения зоны под основной площадкой выемок, перехвата и отвода воды с верховой стороны земляного полотна. При этом, если дно дренажа врезано в водоупор и поступление воды происходит из всего водоносного слоя, такой дренаж называется совершенным, а если не доходит до него и водоносный слой не полностью прорезается, то — несовершенным. В первом случае вода в дренаж поступает только через стенки траншеи, а во втором случае — и со дна траншеи.

Если глубина траншеи входит в зону сезонного промерзания оттаивания грунта, то такие дренажи называются дренажами мелкого заложения и работают они только в теплое время года. Как правило, дренажи мелкого заложения устраивают при осушении зоны основной площадки при отсутствии постоянного уровня грунтовых вод.

Траншеи заполняются дренирующим грунтом (гравий, гравелистый, крупный или средней крупности пески), благодаря чему грунтовая вода под воздействием гравитационных сил фильтруется из осушаемого грунта в траншею и далее собирается дренажной трубой, имеющей продольный уклон, и по ней отводится в пониженное место на поверхность земли. В качестве дрены применяют трубы круглого сечения диаметром 0,11—0,40 метра из пластика, керамики, асбоцемента.

В горизонтальных трубчатых дренажах выделяют водосборно-водоотводные участки дренажа, где происходит сбор воды из грунта и отвод ее далее, и транзитные участки, где производится только отвод воды. В пределах водосборно-водоотводной части дренажа должна быть обеспечена фильтрация воды в трубы, для чего в них делаются дренажные отверстия. В транзитной части дренажа, наоборот, принимаются меры против просачивания воды в грунт.

Дренажные водоприемные отверстия изготавливаются в верхней части контура трубы, по форме они круглые или щелевидные. Диаметр отверстий или ширина щели а так же их количество в сечении, шаг в продольном направлении устанавливается с таким расчетом, что бы минимальное их количество, площадь составляла не менее 5 % от площади поверхности труб.

Для защиты дренирующего грунта от заиливания он при необходимости устраивается в обойме из нетканого геотекстиля, а если есть опасность засорения труб через дренажные отверстия грунтом засыпки, то труба обертывается геотекстилем.

Ширина траншеи при глубине дренажа до 3,0 метра в зависимости от типа землеройной техники и крепежа стенок траншеи составляет от 0,5 метра до 1,0 метра, для более глубоких дренажей ширина траншеи увеличивается до 1,5 метра. Минимальные продольные уклоны трубы дренажа для исключения ее заиливания рекомендуется принимать 5 %, а в затрудненных случаях они могут быть уменьшены до 2—3 %о

Для возможности периодических осмотров и очистки труб от засоров через каждые 50—100 метров трассы дренажа, а также в углах поворота плана и профиля устраивают смотровые колодцы, а для дренажей мелкого заложения — смотровые скважины. Стенки смотровых колодцев изготавливают из железобетона или композитных материалов, также применялись смотровые колодцы из бутового камня или в виде деревянных срубов.

Внутренний диаметр колодца при глубине до 3 метров может приниматься 0,7 метров, а для более глубоких — 1,0; 1,5 и 2,0 метра. Железобетонные колодцы устраивают из сборных колец высотой: 0,29; 0,59; 0,89 и 1,19 метра. Стенки колодца для возможности спуска в него должны иметь скобы, расстояния между которыми составляют 0,35—0,45 метра. В нижней части колодца укладывается плита днища, а сверху колодец закрывается крышкой.

103. Пучины и пучинообразование. Способы ликвидации вредного пучения. Проектирование теплоизоляционных устройств и покрытий.

Пучением грунтов называют общее или местное поднятие земной поверхности в результате промерзания грунта и увеличения в объеме замерзающей в нем воды. При неоднородности грунта основной площадки и различных условиях попадания воды высота поднятия грунта по длине пути неодинакова, поэтому на поверхности земляного полотна образуются неровности (бугры, впадины и перепады), называемые пучинами. Соответственно этому искажается и рельсовая колея. Движение по искаженной так колее становится небезопасным. Выравнивание искаженного пучинами профиля пути – очень трудоемкая работа.

Виды пучин:

· поверхностные (верховые, балластные);

· грунтовые (коренные).

Поверхностные пучины (балластные) появляются в начале зимы при замерзании воды в загрязненном балласте и в углублениях основной площадки земляного полотна. Высота этих пучин 2–4 см. Весной обычно появляются весенние пучинные просадки вследствие переувлажнения и резкого понижения несущей способности оттаивающих грунтов.

Меры борьбы с балластными пучинами и весенними пучинными просадками:

выравнивание основной площадки земляного полотна;

замена или очистка загрязненного балласта;

устранение застоя воды на земляном полотне (прочистка кюветов, срезка наслоения грунта и грязного балласта на обочинах, устранение различных впадин на основной площадке);увеличение толщины балластного слоя.

Грунтовые пучины образуются при замерзании в пучащих грунтах воды, не только имевшейся к началу зимы в зоне промерзания, но и воды, поступающей из ниже лежащих талых слоев грунта в течение всего периода промерзания. Они появляются после поверхностных пучин при более глубоком промерзании грунта и достигают высоты 100–200 мм.

Причины появления грунтовых пучин: неоднородные грунты в промерзаемой части земляного полотна, различно увлажняемые, с неодинаковой интенсивностью пучения; бессточные неровности в глинистом грунте из-за местного недобора или перебора его при строительстве, а также из-за балластных лож, мешков и гнезд. Осадка грунтовых пучин продолжается до полного оттаивания грунта.

Методы борьбы с пучинами:

1. Надежный отвод воды от земполотна (спланированная основная площадка, кюветы с достаточным продольным уклоном, постоянная их прочистка).

2. Вырезать загрязненный балласт и поменять его на чистый.

3. Осушение или ликвидация углублений на основной площадке.

4. Мелиорация грунтов основной площадки (цементация, силикатизация, битумизация, электроосушение грунтов, термообжиг).

5. Осушение грунтов в зоне промерзания за счет устройства дренажей.

6. Выведение зоны промерзания из зоны пучинистого грунта, за счет устройства накладных или врезных подушек из непучинистого грунта или теплоизоляционных материалов.

7. Замена пучинистого грунта на всю глубину пучинообразования крупнозернистыми фракциями непучинистого грунта.

Последние 2 мероприятия, когда дренажи неэффективны, т.е. в грунте содержится большое количество связной

воды, и они имеют большую молекулярную влагоемкость.

Накладные подушки применяются при пучинах большой протяженностью, при близко расположенных пучинах.

Врезные подушки используются: небольшая толщина существующего балласта, на отдельных коротких пучинах; на станциях, на подходах к ИССО, если есть ограничения по габаритам и на участках, где не требуется и не планируется уширение основной площадки земполотна.

Комбинированные подушки используются: когда смешанные глинистые грунты, при наличии двух очагов пучинообразования в верхней и нижней зоне, при пучинах II типа, при габаритных ограничениях.

При расчете подушек необходимо:

1. Определить глубину промерзания грунта.

2. Мощность подушки.

3. Разработать сопряжение подушки в профилях с участками неподверженными реконструкции.

Теплоизоляция грунта заключается в укладке под балласт материала малой теплопроводности слоем такой толщины, чтобы грунт под ним не замерзал. На дорогах РФ для этой цели используют просеянный угольный котельный шлак крупностью 2–30 мм и асбестовые отходы. Толщина врезной шлаковой подушки Z определяется расчетом в зависимости от термических характеристик шлака и глубины промерзания, но ее принимают не менее 0,4 м:

где ∑t – средняя за много лет сумма абсолютных значений среднемесячных зимних отрицательных температур воздуха, 0 °С;

n – для глинистых и суглинистых грунтов n = 1, а для супесей, мелких и пылеватых песков n = 1,2.

При устройстве шлаковых подушек надо обязательно отводить от них воду в углубленные кюветы или дренажи траншейного типа (рис. 6, а), а также плавно сопрягать подушку с грунтом земляного полотна в продольном направлении (рис. 6, б) на длине l, равной

l = h / i,

где h – высота равномерного пучения;

i – уклон отвода от неликвидированного равномерного пучения к невспученному участку, принимаемый равным 0,001–0,0025.

Укладка шлаковой подушки

Рис. 6 – Укладка шлаковой подушки: а – поперечное сечение; б – продольное; 1 – углубленный кювет; 2 – засыпка местным грунтом, 3 – слой крупнозернистого песка или щебня толщиной 0,2 м; 4 – балластный слой; 5 – шлаковая подушка

 

⇐ Предыдущая50515253545556575859Следующая ⇒

Поделиться: