ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ ПО ОСУШЕНИЮ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД

И ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Основные положения

5.1. Дренажная конструкция (дренирующий слой и водоотводящие устройства) необходима при традиционных конструкциях дорожных одежд со слоями из зернистых материалов на участках с земляным полотном из слабофильтрующих грунтов (пылеватых песков, непылеватых песков с коэффициентом фильтрации менее 0, 5 м/сут, глинистых грунтов) во II дорожно-климатической зоне при всех схемах увлажнения рабочего слоя земляного полотна, в III зоне - при 2-й и 3-й схемах, в IV и V зонах - только при 3-й схеме (табл.5.1).

Таблица 5.1

(СНиП 2.05.02-85, прил.2 табл.13)


Схема увлажнения рабочего слоя	Источники увлажнения	Условия отнесения к данному типу увлажнения

	Атмосферные осадки	Для насыпей на участках 1-го типа местности по условиям увлажнения. Для насыпей на участках местности 2-го и 3-го типов по условиям увлажнения при возвышении поверхности покрытия над расчетным уровнем грунтовых и поверхностных вод или над поверхностью земли, более чем в 1, 5 раза превышающем требования табл.5.2.
		Для насыпей на участках 2-го типа при расстоянии от уреза поверхностной воды (отсутствующей не менее 2/3 летнего периода) более 5-10 м при супесях; 2-5 м при легких пылеватых суглинках и 2 м при тяжелых пылеватых суглинках и глинах (меньшие значения следует принимать для грунтов с большим числом пластичности; при залегании различных грунтов - принимать большие значения).
		В выемках в песчаных и глинистых грунтах при уклонах кюветов более 20‰ (в I-III дорожно-климатических зонах) и при возвышении поверхности покрытия над расчетным горизонтом грунтовых вод более чем в 1, 5 раза превышающем требования табл.5.2. При применении специальных методов регулирования водно-теплового режима (капилляропрерывающие, гидроизолирующие, теплоизолирующие и армирующие прослойки, дренаж и т.п.), назначаемых по специальным расчетам.
	Кратковременно стоящие (до 30 сут) поверхностные воды; атмосферные осадки	Для насыпей на участках 2-го типа местности по условиям увлажнения при возвышении поверхности покрытия не менее требуемого по табл.5.2 и не более чем в 2 раза превышающем эти требования и при крутизне откосов не менее 1: 1, 5 и простом (без берм) поперечном профиле насыпи. Для насыпей на участках 3-го типа местности при применении специальных мероприятий по защите от грунтовых вод (капилляропрерывающие слои, дренаж), назначаемых по специальным расчетам, отсутствии длительно (более 30 сут) стоящих поверхностных вод и выполнении условий предыдущего абзаца. В выемках в песчаных и глинистых грунтах при уклонах кюветов менее 20‰ (в I, II зонах) и возвышении поверхности покрытия над расчетным уровнем грунтовых вод более чем в 1, 5 раза превышающем требования табл.5.2.
	Грунтовые или длительно (более 30 сут) стоящие поверхностные воды; атмосферные осадки	Для насыпей на участках 3-го типа местности по условиям увлажнения при возвышении поверхности покрытия, отвечающем требованиям табл.5.2, но не превышающем их более чем в 1, 5 раза. То же, для выемок, в основании которых имеется уровень грунтовых вод, расположение которого по глубине не превышает требований табл.5.2 более чем в 1, 5 раза.

Таблица 5.2 (СНиП 2.05.02-85, табл.21)


Грунт рабочего слоя	Наименьшее возвышение поверхности покрытия, м, в пределах дорожно-климатических зон
	II	II	IV	V
Песок мелкий, супесь легкая крупная, супесь легкая	1, 1/0, 9	0, 9/0, 7	0, 75/0, 55	0, 5/0, 3
Песок пылеватый, супесь пылеватая	1, 5/1, 2	1, 2/1, 0	1, 1/0, 8	0, 8/1, 5
Суглинок легкий, суглинок тяжелый, глины	2, 2/1, 6	1, 8/1, 4	1, 5/1, 1	1, 1/0, 8
Супесь тяжелая пылеватая, суглинок легкий пылеватый, суглинок тяжелый пылеватый	2, 4/1, 8	2, 1/1, 5	1, 8/1, 3	1, 2/0, 8
Примечание. 1. Над чертой - возвышение поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод, верховодки или длительно (более 30 сут) стоящих поверхностных вод, под чертой - то же, над поверхностью земли на участках с необеспеченным поверхностным стоком или над уровнем кратковременно (менее 30 сут) стоящих поверхностных вод.

5.2. Схему увлажнения на участках дороги, где в придорожной полосе застаивается вода, определяют с учетом расстояния от бровки земляного полотна до уреза воды, застаивающейся осенью в придорожной полосе. Величину безопасного расстояния можно определить по специальной методике. При отсутствии фактических данных, необходимых для расчета, следует принимать для супесей равной 10 м, для суглинков легкий и пылеватых - 3 м, для суглинков тяжелых и глин - 2 м.

5.3. Дренажная система дорожной одежды включает: плоскостной горизонтальный дренаж, дополняемый, если требуется, прикромочным дренажом, а также поперечным дренажом мелкого заложения.

При устройстве всех слоев дорожной одежды из монолитных материалов в качестве плоскостного горизонтального дренажа при соответствующем технико-экономическом обосновании допускается применять вместо дренирующего слоя прослойку из геотекстиля толщиной не менее 4 мм с коэффициентом фильтрации не менее 50 м/сут с выпуском полотнищ на откосы насыпи на высоту не менее 0, 5 м. Выбор геотекстиля в этом случае производится по специальным указаниям.

5.4. Проектирование мероприятий по дренированию дорожной одежды осуществляют в такой последовательности:

а) дорогу разделяют на типичные участки по виду продольного профиля и природным условиям (характер рельефа местности, наличие водотоков, пересекающих дорогу и др.) с учетом особенностей конструкции земляного полотна (насыпь высотой, отвечающей СНиП, выемка, насыпь ниже требуемой по СНиП, переходный участок от насыпи к выемке) и дорожной одежды (наличие монолитных слоев основания, а также морозозащитных или теплоизоляционных слоев из укрепленных материалов), обеспеченности материалами для дренирующего слоя, дренажных труб и геотекстиля; осуществления мер по ограничению притока воды в дорожную конструкцию;

б) для типичных участков определяют количество воды, поступающей в основание за сутки и за расчетный период с учетом предусмотренных мер по ограничению притока воды в дорожную конструкцию;

в) намечают вариант дренажных конструкций;

г) обосновывают расчетом толщину дренирующею слоя, необходимую в данных условиях, или определяют, каким значением коэффициента фильтрации должен обладать дренирующий материал в заданной дренажной конструкции.

При проектировании дренирующего слоя, необходимо, помимо осушения, учитывать необходимость обеспечения сдвигоустойчивости самого зернистого материала и прочности всей дорожной конструкции.

5.5. Дренажную конструкцию нужно проектировать с учетом объема притока воды, поступающей в основание дорожной одежды в расчетный период, фильтрационной способности материала дренирующего слоя и конструкции земляного полотна.

5.6. Выбор каждого конкретного мероприятия по регулированию притока должен сопровождаться технико-экономическим сравнением вариантов.

Комбинированный плоскостной горизонтальный дренаж является универсальным мероприятием для большинства участков дорог.

Поперечный дренаж мелкого заложения устраивают для поперечного перехвата воды, движущейся в дренирующем слое вдоль дороги, на участках с продольным уклоном свыше 20‰, также с затяжными продольными уклонами, превышающими поперечные, в местах вогнутых вертикальных кривых и в местах уменьшения продольных уклонов.

5.7. Дренирующий слой, работающий по принципу осушения, необходимо устраивать из песчаных грунтов или высокопроницаемой скелетной смеси (щебня или гравия) открытого типа (с незаполненными пустотами), отвечающих определенным требованиям по водопроницаемости, и укладывать этот слой под дорожной одеждой на всю ее ширину. При этом необходимо обеспечить выходы дренирующего слоя на откос. Дренирующий слой устраивают также с дренажными трубами для сбора и быстрого отвода воды за пределы земляного полотна. Следует предусматривать противозаиливающую защиту дрен и дренирующих слоев, а также недопущение замерзания воды в выпусках труб.

При устройстве дренирующих слоев, работающих по принципу поглощения, требуется устраивать более мощные слои из песчаного грунта и принимать в расчет на прочность дорожной одежды значения прочностных характеристик песчаного грунта с учетом более продолжительного периода его нахождения в неблагоприятном расчетном состоянии.

5.8. Для устройства дренирующего слоя, работающего по принципу осушения, следует применять материалы с коэффициентом фильтрации не менее 1 м/сут. Материал с коэффициентом фильтрации 1-2 м/сут целесообразно принимать на участках, где он одновременно выполняет дренирующие и морозозащитные функции.

Расчет дренирующего слоя

5.9. Целью расчета дренажной конструкции является определение требуемой толщины дренирующего слоя из дискретных материалов. При проектировании дренирования дорожных одежд в районах сезонного промерзания грунтов учитываются два расчетных этапа работы дренажных конструкций. Первый относится к периоду, когда основание дорожной одежды под серединой проезжей части уже оттаяло, а дренирующий слой у ее краев находится еще в мерзлом состоянии, и водоотводящие устройства не работают. Второй расчетный этап относится ко времени, когда дренирующий слой полностью оттаял и водоотводящие устройства начали нормально работать.

5.10. В зависимости от конкретных условий дренажная конструкция может быть рассчитана на один из трех вариантов работы:

- работа на осушение;

- работа на осушение с периодом запаздывания отвода воды;

- работа на поглощение.

5.11. Полную толщину дренирующего слоя определяют по формуле:

, (5.1)

где - толщина слоя, полностью насыщенного водой, м;

- дополнительная толщина слоя, зависящая от капиллярных свойств материала и равная для песков крупных 0, 10-0, 12 м, средней крупности 0, 14-0, 15 м и мелких 0, 18-0, 20 м. Во всех случаях полную толщину дренирующего слоя следует принимать не менее 0, 20 м.

5.12. Для дренирующего слоя, работающего по принципу осушения величину , устанавливают с помощью номограмм рис.5.1 и 5.2 в зависимости от длины пути фильтрации и расчетной величины притока воды в дренирующий слой на 1 м , определяемой по формуле:

, [м /м ], (5.2)

где - осредненное (табличное) значение притока воды в дренирующий слой при традиционной конструкции дорожной одежды, отнесенное к 1 м проезжей части, м /м (табл.5.3);

- коэффициент «пик», учитывающий неустановившийся режим поступления воды из-за неравномерного оттаивания и выпадения атмосферных осадков (табл.5.4);

- коэффициент гидрологического запаса, учитывающий снижение фильтрационной способности дренирующего слоя в процессе эксплуатации дороги (табл.5.4);

- коэффициент, учитывающий накопление воды в местах изменения продольного уклона, определяемый при одинаковом направлении участков профиля у перелома по номограмме рис.5.3;

- коэффициент, учитывающий снижение притока воды при принятии специальных мер по регулированию водно-теплового режима (табл.5.5).

Рис.5.1. Номограмма для расчета толщины дренирующего слоя из песков мелких и средней крупности,

а также крупнозернистых с коэффициентом фильтрации менее 10 м/сут.

При односкатном поперечном профиле [м /м]; при двухскатном поперечном профиле

[м /м]; - ширина проезжей части, м;

- длина пути фильтрации, равный при односкатном профиле и 0, 5 при двухскатном

Рис.5.2. Номограмма для расчета дренирующего слоя из крупных песков с коэффициентом фильтрации

более 10 м/сут. - длина пути фильтрации в м, равная при односкатном профиле и 0, 5 при двухскатном;

- поперечный уклон низа дренирующего слоя; - коэффициент фильтрации, м/сут

Рис.5.3. Номограмма для определения коэффициента увеличения объема воды в дренирующем слое

в местах изменения вогнутого профиля:

, - продольные уклоны выше и ниже перелома профиля;

- коэффициент фильтрации, м/сут; - коэффициент пористости дренирующего слоя

Таблица 5.3


Дорожно- климатическая	Схема увлажнения рабочего слоя	Объем воды, поступающей в основание дорожной одежды
зона	земляного полотна	Супесь легкая и песок пылеватый	Суглинок и глина	Суглинок пылеватый	Супесь пылеватая
		15/2, 5	20/2	35/2	80/3, 5
II		25/3	50/3	80/4	130/4, 5
		60/3, 5	90/4	130/4, 5	180/5
III		10/1, 5	10/1, 5	15/2	30/3
		15/2	25/2	30/2, 5	40/3
		25/2, 5	40/2, 5	50/3, 5	60/4
IV и V		20/2	20/2	30/2, 5	40/3
Примечания: 1. В числителе дан общий объем воды (в литрах на квадратный метр), поступающий в основание за весь расчетный период, в знаменателе - за сутки ( ). Для насыпей, возведенных из непылеватых грунтов, высотой более, чем требуется по СНиП (табл.5.2), во II дорожно-климатической зоне принимают = 1, 5 л/(м ·сут). 2. При наличии разделительной полосы для участков, проходящих в нулевых отметках, насыпей высотой менее чем требуется по CНиП, во II зоне расчетные значения повышают на 20%.

Таблица 5.4


Дорожно- климатическая зона	Схема увлажнения	для непылеватых грунтов	Пылеватые грунты

II		1, 5	1, 5	1, 0/1, 0
II		1, 5	1, 6	1, 2/1, 2
		1, 6	1, 7	1, 3/1, 2
		1, 4	1, 5	1, 0/1, 0
III		1, 4	1, 5	1, 1/1, 0
		1, 5	1, 6	1, 2/1, 1
III и IV		1, 5	1, 3	1, 1/1, 0
Примечания: 1. Для непылеватых грунтов = 1, 0. 2. В числителе указаны значения для дорог I и II категорий, а в знаменателе - для III и IV категорий.

Таблица 5.5

Коэффициент уменьшения притока воды в дренирующий слой


Мероприятие	Дорожно- климатическая	Грунт
	зона	Супесь	Легкий суглинок	Тяжелый суглинок, глины
Укрепление обочин (по отношению к неукрепленным) в условиях 1-й схемы	II	0, 45	0, 30	0, 15
увлажнения	III	0, 40	-	-
	IV	0, 35	-	-
Монолитные слои основания с пористостью материала до 5%	I, II, III	0, 10	0, 10	0, 10

5.13. Полная толщина дренирующего слоя, работающего по принципу поглощения, определяется по формуле:

, (5.3)

где - расчетное количество воды в л/м , накапливающейся в дренирующем слое за весь расчетный период (табл.5.3);

- коэффициент заполнения пор влагой в материале дренирующего слоя к началу оттаивания (табл.5.6);

- пористость материала, в долях единицы.

Таблица 5.6


Толщина дренирующего слоя, см	Значение во II дорожно-климатической зоне при пористости , равной
	0, 4	0, 36	0, 32	0, 28
До 20	0, 4	0, 5	0, 6	0, 7
20-40	0, 35	0, 4	0, 5	0, 6
Более 40	0, 3	0, 35	0, 45	0, 55
Примечание. В III дорожно-климатической зоне величину следует уменьшить на 20%.

5.14. Дренирующий слой в конструкции с прикромочным дренажем, усиливающим процесс движения воды в песке мелкой и средней крупности, рассчитывают с помощью номограмм (рис.5.4).

Рис.5.4. Номограмма для расчета дренирующего слоя в конструкции с прикромочным дренажем:

а - мелкий песок; б - песок средней крупности

По номограммам рис.5.1. 5.2 и 5.4 можно также определять требуемые значения коэффициента фильтрации дренирующего слоя при известных других параметрах дренажной конструкции.

5.15. Полную толщину дренирующего слоя (в метрах), работающего по принципу осушения с периодом запаздывания отвода воды, достаточную для временного размещения в его порах поступающей в конструкцию в начальный период ее оттаивания воды, определяют по формуле:

, (5.4)

где - средняя продолжительность запаздывания начала работы водоотводящих устройств, принимаемая для II дорожно-климатической зоны равной 4-6 сут, для III дорожно-климатической зоны равной 3-4 сут (большее значение - для мелких песков);

- коэффициент заполнения пор влагой в материале дренирующего слоя к началу оттаивания (табл.5.6);

- расчетное значение воды, поступающей за сутки (формула).

5.16. На участках, где длина пути фильтрации > 10 м, дренирующий слой должен быть рассчитан на поглощение всего количества воды, поступающей за весь расчетный период.

За длину пути фильтрации принимается половина ширины дренирующегo слоя при двускатном поперечном профиле и полная ширина дренирующего слоя при односкатном.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

(обязательное)

РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ

П.1.1. При проектировании дорожных одежд в качестве расчетных принимают нагрузки, соответствующие предельным нагрузкам на ось расчетного двухосного автомобиля.

Если в задании на проектирование расчетная нагрузка не оговорена специально, за расчетную принимают нагрузку, соответствующую расчетному автомобилю группы А (табл.П.1.1).

Таблица П.1.1


Группа расчетной нагрузки	Нормативная статическая нагрузка на ось, кН	Нормативная статическая нагрузка на поверхность покрытия от колеса расчетного автомобиля, , кН	Расчетные параметры нагрузки
			, МПа	, см
А			0, 60	37/33
А			0, 60	39/34
А			0, 60	42/37
Примечание: В числителе - для движущегося колеса, в знаменателе - для неподвижного.

П.1.2. Данные о нагрузках, передаваемых на дорожное покрытие выпускаемыми серийно автотранспортными средствами следует принимать по специальным справочникам.

П.1.3. Значение суммарного коэффициента приведения определяют по формуле:

, (П.1.1)

где - число осей у данного транспортного средства, для приведения которого к расчетной нагрузке определяется коэффициент ;

- коэффициент приведения номинальной динамической нагрузки от колеса каждой из осей транспортного средства к расчетной динамической нагрузке.

П.1.4. Коэффициенты приведения нагрузок определяют по формуле:

, (П.1.2)

где - номинальная динамическая нагрузка от колеса на покрытие;

- расчетная динамическая нагрузка от колеса на покрытие;

- показатель степени, принимаемый равным:

4, 4 - для капитальных дорожных одежд;

3, 0 - для облегченных дорожных одежд;

2, 0 - для переходных дорожных одежд.

П.1.5. Номинальная динамическая нагрузка определяется по паспортным данным на транспортное средство с учетом распределения статических нагрузок на каждую ось:

, (П.1.3)

где - динамический коэффициент, принимаемый равным 1, 3;

- номинальная статическая нагрузка на колесо данной оси.

При определении расчетного значения номинальной статической нагрузки для многоосных автомобилей фактическую номинальную нагрузку на колесо, определяемую по паспортным данным, следует умножать на коэффициент , вычисляемый по формуле:

, (П.1.4)

где - расстояние в метрах между крайними осями автотранспортного средства;

, , - параметры, определяемые в зависимости от капитальности дорожной одежды и числа осей тележки по таблице П.1.2.

Таблица П.1.2.


Тележки	а	в	с
Двухосные	1, 7/1, 52	0, 43/0, 36	0, 5/0, 5
Трехосные	2, 0/1, 60	0, 46/0, 28	1, 0/1, 0
Примечание. В числителе - для капитальных и облегченных типов дорожных одежд, в знаменателе - для переходных.

П.1.6. Суммарный коэффициент приведения определяют в следующей последовательности:

- назначают расчетную нагрузку и определяют ее параметры: , и ;

- для каждой марки автомобилей в составе перспективного движения по паспортным данным устанавливают величину номинальной статической нагрузки на колесо для всех осей транспортного средства ;

- умножив полученные значения и расчетную нагрузку на динамический коэффициент, находят величины номинальных динамических нагрузок от колеса для каждой оси и величину расчетной динамической нагрузки ,

- по формуле (П.1.2) вычисляют коэффициент приведения номинальной нагрузки от колеса каждой из осей к расчетной;

- по формуле (П.1.1) вычисляют суммарный коэффициент приведения нагрузки от рассматриваемого типа автомобиля к расчетной нагрузке.

П.1.7. Допускается приближенно принимать суммарный коэффициент приведения по данным таблицы П.1.3.

Таблица П.1.3


Типы автомобилей	Коэффициент приведения к расчетной нагрузке
Легкие грузовые автомобили грузоподъемностью от 1 до 2 т	0, 005
Средние грузовые автомобили грузоподъемностью от 2 до 5 т	0, 2
Тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью от 5 до 8 т	0, 7
Очень тяжелые грузовые автомобили грузоподъемностью более 8 т	1, 25
Автобусы	0, 7
Тягачи с прицепами	1, 5

ПРИЛОЖЕНИЕ 2 (справочное)

⇐ Предыдущая 4 5 6 7 8910 11 12 13 Следующая ⇒