Проектирование земляного полотна

⇐ ПредыдущаяСтр 7 из 23Следующая ⇒

Конструкция зп. З.п. включает в себя следующие элементы: п.ч. – это полоса, по которой непосредственно происходит движение авто.; конструкция п.ч. называется д.о. Д.о состоит из нескольких слоев: в общем случае это покрытие, основание, доп. слой основания. По бокам п.ч. расположены обочины – это полосы от бровки з.п. до кромки п.ч, предназначенные для обеспечения безопасного движения, для временной(аварийной) остановки автомобилей, для хранения материалов при ремонтах участков дорог.Обочина состоит из 3 частей: 1. краевая полоса; 2. укрепленная часть обочины; 3. грунтовая часть обочины. Укрепленные полосы обочины устраивают вдоль кромок п.ч., для обеспечения прочности края п.ч., и для обеспечения безопасности при съезде авто с п.ч. Ширина укрепленной части обочины зависит от категории и составляет от 0, 5 до 0, 75м. Она имеет такую же конструкцию как и сама п.ч., отделяется от п.ч. сплошной линией разметки. Иногда выполняется из другого по цвету материала (более светлого). Краевая полоса выполняет функцию как обеспечение зрительного ориентирования водителей, особенно ночью. Проезжей части придается двускатный поперечный профиль с поперечными уклонами от оси к кромке п.ч. для обеспечения стока воды. Поперечные уклоны назначаются по таб.7 СНиП 2.05.02-85 в зависимости от категории дороги и климатических условий(15-20%₀). Поперечные уклон укрепленной части обочины принимаются равным поперечному уклону п.ч. 3-я часть обочины – откосная часть или прибровочная часть обочины (такое же укрепление, что и откос, обычно засев травами). Уклоны обочины назначают по п.4.16 СНиП2.05.02-85 в зависимости от типа укрепления (30-60%₀). Поперечный уклон 3-ей части принимается на 10%₀ больше, чем 2-ой части обочины.

Бровка з.п. – это линия сопряжения поверхности обочин с поверхностью откоса.

Кромка п.ч. – это линия сопряжения поверхности п.ч. с поверхностью обочин.

Расстояние между кромками – ширина п.ч.

Расстояние между бровками – это ширина з.п. поверху.

Размеры всех элементов дороги в поперечном профиле приводятся в таб.4 СНиП2.05.02-85 и в ГОСТ Р 52399-05.

Откосы – наклоны поверхности ЗП которые сопрягаются с поверхностью земли. Откосы характеризуются коэффициентом заложения откоса(1: m) – отношение высоты откоса к его горизонтальной проекции.

Кювет – боковая канава предназначена для отвода воды.

Кавальер – отвал грунта.

Резерв – уширенная канава из которой берется грунт для возведения не высоких насыпей.

Верхняя часть зем. полотна (рабочий слой) - это слой, располагающийся от низа дорожной одежды на 2/3 глубины промерзания на не менее, чем 1, 5 метра от поверхности покрытия. Рабочий слой зем. полотна рекомендуется возводить с учётом категории дороги из грунтов непучинистых или слабо пучинистых СНиП 2.05.02-85* приложение 2 таблица 6 и 7. По степени пучинистости грунты делят на 5 групп: 1) непучинистые: пески – средние, гравелистые и др. грунты, у которых содержание частиц меньше 0, 05 мм не превышает 2%. 2) слабопучинистые: песок-крупный средней крупности, гравелистые, содержание частиц мельче 0, 05 мм до 15%. Супесь лёгкая крупная. 3) пучинистые: супесь лёгкая, суглинок лёгкий и тяжёлый, глины. 4) сильно пучинистые грунты, песок пылеватый, супесь пылеватая, суглинок тяжёлый пылеватый. 5) чрезмерно пучинистые грунты: супесь тяжёлая пылеватая, суглинок лёгкий пылеватый. При возведении зем. полотна запрещается применять следующие грунты: торфяные, заторфованые, сопропели или иольдиевые глины, сланцевые глины, чернозёмы, грунты.

Правила расположения грунтов в теле з.п . Применительно к использованию для устройства земляного полотна различают несколько видов грунтов.

Крупнообломочные скальные грунты — обломки скальных пород, получаемые при искусственной разработке или залегающие в естественных условиях в виде аллювиальных или деллювиальных отложений.

Гравийные и песчаные грунты водопроницаемы и не склонны к накоплению влаги при промерзании. Насыщение водой мало влияет на устойчивость этих грунтов в земляном полотне. Песчаные грунты (за исключением мелких пылеватых песков) представляют собой наилучший материал для насыпей, возводимых в неблагоприятных гидрогеологических условиях: на заболоченных участках и на поймах рек. В результате малой высоты капиллярного поднятия и хорошей водопроницаемости эти грунты не переувлажняются в основаниях дорожных одежд и быстро просыхают в пойменных насыпях при спаде высоких вод.

Супесчаные грунты содержат небольшое количество глинистых частиц, достаточное для придания им связности в сухом состоянии. При увлажнении супесчаные грунты сохраняют сопротивление нагрузкам, достаточное для устойчивости земляного полотна. Насыпи из супесчаных грунтов можно устраивать как в сухих, так и в переувлажненных местах.

Пылеватые супесчаные грунты, содержащие более 50% частиц диаметром мельче 0, 25 мм, менее устойчивы в переувлажненном состоянии. При промерзании они склонны к накоплению влаги и пучению.

Пылеватые суглинки и тяжелые пылеватые супеси, содержащие большое количество фракций размером 2, 0—0, 05 мм, особенно подвержены процессам зимнего влагонакопления и пучинообразования. В откосах земляного полотна эти грунты легко размываются и приходят в текучее состояние.

Суглинистые грунты являются хорошим материалом для земляного полотна. Они хорошо сопротивляются размыву и устойчивы в откосах. В пойменных суглинистых насыпях при спаде высоких вод обратное движение воды, ранее проникшей в насыпь, может вызывать гидродинамическое давление, приводящее к обрушению откосов.

Глинистые грунты обладают значительной связностью и очень малой водопроницаемостью, в связи с чем они медленно насыщаются водой и столь же медленно просыхают.

Илистые и торфянистые грунты обладают значительной склонностью к объемным изменениям при колебаниях влажности. Илистые грунты при увлажнении теряют связность и приходят в плывунное состояние. Торфянистые грунты сильно сжимаемы. Применять их в насыпях запрещено. Правила размещения их в теле насыпи, обеспечивающие устойчивость земляного полотна: разнородные грунты следует размещать в теле насыпи горизонтальными слоями. Менее водопроницаемые грунты располагают в нижних слоях, хорошо дренирующие — в верхних. Исключением являются случаи, когда дренирующий грунт предназначен для прерывания капиллярного поднятия воды в насыпь из переувлажненного основания; поверхностям слоев водонепроницаемых грунтов придают двухскатный поперечный профиль с уклоном 20—40°/₀0, что способствует стоку из насыпи просачивающейся воды; из слоев водопроницаемых грунтов должен быть обеспечен вывод воды на откосы; не следует отсыпать насыпи в виде замкнутого ядра из одного грунта, прикрытого сверху и с боков другим грунтом; воспрещается бессистемная, случайная отсыпка различных по свойствам грунтов. В средних слоях насыпей на расстоянии до 6 м от бровки водный режим грунта относительно постоянен, а напряжения от внешней нагрузки н собственного веса грунта малы. Поэтому в пределах этой зоны может быть допущена несколько меньшая степень уплотнения грунта, чем в верхних. В верхнем слое насыпи толщиной до 1, 5 м действуют статические и динамические напряжения от проезжающих автомобилей, а также интенсивно протекают процессы увлажнения и просыхания грунта в процессе круглогодичного цикла изменения водного режима грунтов. Уплотнение грунтов в этой зоне должно соответствовать: для связных грунтов — давлению внутренних сил, вызывающих усадку, а для супесей, легких суглинков и песков — напряжениям от автомобилей. Для нижних слоев насыпей на глубине от бровки более 6 м, где грунт при кратковременных подтапливаниях может подвергаться капиллярному увлажнению и последующему просыханию, к степени уплотнения грунтов предъявляются требования, близкие к требованиям к верхним слоям насыпей. Поперечные профили и зем. полотна проектируется с учётом категории дороги. Коэф. Заложения откосов назначают в зависимости от высоты откоса и грунта, из которого слагается откос. При этом коэффициент заложения откоса зем. полотна должен быть таким, чтобы была обеспечена устойчивость откоса, т.е. чтобы откос не разрушался и не оползал под действием собственного веса и природноклиматических факторов. В соответствии со СНиП 2.05.02-85* коэф. Заложения откосов насыпи назначают по таблице 23; а коэф. Заложения откосов по табл. 24. При этом в соответствии с пунктом 6.26 крутизну откосов насыпи высотой до 3м на дорогах 1-3 кат назначают с учетом обеспечения безопасного съезда транспортных средств в аварийных ситуациях не круче чем 1: М=1: 4. При высоте насыпи до 2м не дорогах остальных категорий не круче чем 1: 3.

Требования к плотности грунтов . Под действием собственного веса, давления проезжающих автомобилей и попеременного увлажнения и просыхания разрыхленный при разработке грунт в насыпях постепенно уплотняется. Требуется несколько влажных сезонов года, чтобы осадки практически прекратились. Еще сравнительно недавно насыпи возводили с запасом на осадку, которая достигалась только спустя несколько лет. При современных методах скоростного дорожного строительства невозможно дожидаться окончания длительного процесса естественного уплотнения грунта в насыпях. Поэтому в ходе отсыпки земляного полотна грунты искусственно уплотняют. Для того чтобы в теле насыпи не возникало просадок от уплотнения, пористость грунта должна соответствовать напряжениям, действующим внутри насыпи (рис. XIV.7). Напряжения от собственного веса грунта возрастают пропорционально глубине рассматриваемого слоя. Внешняя нагрузка создает напряжения, затухающие на некоторой глубине от поверхности. При невысоких насыпях напряжения от транспортных нагрузок распространяются в подстилающий грунт и могут вызывать его уплотнение и просадку насыпи (рис. XIV.8). Поэтому подстилающие насыпь рыхлые пахотные и просадочные лёссовые грунты до начала работ по отсыпке земляного полотна следует уплотнять тяжелыми катками с тем, чтобы коэффициент пористости грунта в основании е₂ соответствовал суммарному напряжению а₂. В нижней части подтапливаемых водой насыпей может действовать капиллярное давление, а также напряжения, развивающиеся при усадке грунта во время его просыхания, после спада высоких вод. Для определения необходимой степени уплотнения грунтов высоту насыпи разделяют на несколько зон. Требуемая степень уплотнения грунта в каждой из зон назначается в соответствии с действующими б ее пределах напряжениями. В верхнем слое насыпи толщиной до 1, 5 м действуют статические и динамические напряжения от проезжающих автомобилей, а также интенсивно протекают процессы увлажнения и просыхания грунта в процессе круглогодичного цикла изменения водного режима грунтов. Уплотнение грунтов в этой зоне должно соответствовать: для связных грунтов—давлению внутренних сил, вызывающих усадку, а для супесей, легких суглинков и песков — напряжениям от автомобилей. Наблюдения показали, что для каждого природного района существует некоторая оптимальная степень уплотнения грунтов в зоне развития процессов зимнего влагонакоплення. Грунты, чрезмерно уплотненные в период строительства, в климатических районах, где в зимний период происходят интенсивные процессы миграции влаги и накопления ледяных линз, после нескольких лет эксплуатации претерпевают некоторое разрыхление.

В средних слоях насыпей на расстоянии до 6 м от бровки водный режим грунта относительно постоянен, а напряжения от внешней нагрузки н собственного веса грунта малы. Поэтому в пределах этой зоны может быть допущена несколько меньшая степень уплотнения грунта, чем в верхних.

Для нижних слоев насыпей на глубине от бровки более 6 м, где грунт при кратковременных подтапливаниях может подвергаться капиллярному увлажнению и последующему просыханию, к степени уплотнения грунтов предъявляются требования, близкие к требованияфм к верхним слоям насыпей.

В насыпях на участках, подтапливаемых водой длительное время, нижние слои, постоянно расположенные ниже уровня воды, работают в условиях сжатия под влиянием веса вышерасположенных слоев насыпи и внешней нагрузки. В них устанавливается степень уплотнения, соответствующая компрессионной зависимости.

Требования к уплотнению грунтов земляного полотна нормируют по величинам плотности скелета грунтов 6_П, которую выражают в долях от максимальной плотности 6_тах, соответствующей так называемому стандартному уплотнению, выполняемому в лаборатории при оптимальной влажности грунта. Отношение б_п/б_тах называют коэффициентом уплотнения.

Оптимальной влажностью грунта называют влажность, при которой' необходимое уплотнение грунта может быть достигнуто при меньшей работе на уплотнение по сравнению с другими влажностями. Эта влажность близка к среднему значению влажности грунта в резервах в период выполнения земляных работ во II—III климатических зонах СССР.

При строительстве автомобильных дорог требуется обеспечивать уплотнение земляного полотна до величин, указанных в табл. XIV.-!.

Высокая степень уплотнения грунтов в земляном полотне не только предотвращает деформации, но и способствует стабилизации водного режима земляного полотна.

Способы регулирования водного режима з.п. Источники увлажнения зем. полотна. Вводно-тепловой режим зем. полотна. Источниками являются атмосферные осадки и вода от таяния снега, приток воды к дороге с окружающей местности. Капиллярное поднятие влаги от уровня грунтовых вод и конденсация водяных паров из воздуха. Поверхностные воды, просачиваясь в толщу грунта, скапливаются над водонепроницаемыми слоями грунта (водоупором) и образуют водоносный слой или грунтовые воды. Как правило, линия грунтовых вод представляет собой смягчённую копию рельефа местности, кроме того, в верхних слоях грунта может образовываться в особо влажные годы – верховодка.

Верховодка – явление сезонное в зависимости от времени года находится на разной глубине от поверхности земли и в тёплый период времени может исчезать. Верховодка чаще всего возникает и наблюдается продолжительное время в пылеватых глинистых грунтах, кроме того она возникает на равнинных участках с необеспеченным поверхностным стоком. Необходимо отметить, что вводно-тепловой режим зем. полотна в районах 2 дорожной климатической зоны очень часто связан с наличием верховодки. Однако в общем случае водно-тепловой режим зем. полотна в основном связан с наличием УГВ.

Режимом грунтовых вод называется изменение их состояния во времени (колебания уровня, изменение скорости грунтовых вод). Режим грунтовых постоянно изменяется в зависимости от условий питания. Как правило весенний подъём УГВ выше, чем осенний, но весенний подъём УГВ не оказывает существенного влияния на вводно-тепловой режим зем. полотна. Продолжительность весеннего подъёма составляет 12-15 суток. В течении такого короткого периода времени высота капиллярного поднятия влаги в связных грунтах, особенно хорошо уплотнённых невелика и составляет около 20-30 см. Зимнее влагонакопление в верхней части ЗП и морозное пучение в последующем, вызвано процессами подтягивания влаги снизу в верх по незамерзающим водным плёнкам. наиболее опасный период для устойчивости зем. полотна является осеннее-зимний период, поэтому за расчетный уровень грунтовых вод во 2-5 ДКЗ принимаются его наивысшее многолетнее положение перед началом промерзания зем. полотна. Но при установлении расчётного уровня грунтовых вод необходимо учитывать срок службы покрытия в случае проектирования, а/б покрытий, для которых расчетный срок службы

Между кап. ремонтами составляет 15-20 лет. Расчётный уровень грунтовых вод определяют с 5% вероятностью превышения.

Промерзание грунта ЗП представляет собой тепломассообменный процесс, при котором происходит непрерывная миграция 2-х фазной влаги (жидкая фаза и пар) и конденсация и испарение. Процесс зимнего перераспределение влаги приводит к накоплению влаги в верхних слоях ЗП.

В процессе замерзания влаги в теле зем. полотна создаётся разность температур в пределах от 4-6 град. Выше 0 у уровня грунтовых вод до отрицательных температур в зоне промерзания грунта. Под влиянием разности температур влага перемещается от тёплого грунта к границе промерзания в отдельных крупных порах, при температурах ниже 0 образуются кристаллы льда, которые постепенно увеличиваются в объеме притягивая к себе влагу. Перемещение влаги наиболее интенсивно происходит при температурах от 0 до 3⁰С. В грунте ЗП в результате этих процессов образуется линзы льда, вызывающие морозное пучение на поверхности грунта. Для 2-3 климатической зоны перепад температур от 6 до -3, -5⁰С. Явление довольно частое и продолжительное в осенний период. Поэтому процесс влагонакопления продолжается всю осень и заканчивается при постоянных морозах.

Регулирование вводно-теплового режима зем. полотна. Одним из способов является обеспечение требуемого возвышения поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод, а также над поверхностью земли с необеспеченным стоком (таб.21 СНиП 2.05.02-85*). Кроме того, необходимо обеспечивать требуемое уплотнение рабочего слоя зем. полотна в процессе производства работ.

Требование, характеризующие коэф. уплотнения зем. полотна. Рабочий слой зем. полотна должен выполняться из непучинистых или слабопучинистых дренажных грунтов.

⇐ Предыдущая 2 3 4 5 678 9 10 11 Следующая ⇒