Страница 3: ВСН 49-86. СН 49-86. Указания по повышению несущей способности земляного полотна и дорожных одежд с применением синтетических материалов (41717)

При небольшой распределяющей способности дорожной одежды (дороги с переходным типом покрытия) и отсутствии необходимости выполнения СМ других функций возможно устройство защитных прослоек только в пределах полос наката (рис. 1, г). Такое решение не следует применять, если грунт под СМ имеет повышенную влажность.

3.1.6. Прослойки СМ в качестве защитных целесообразно использовать также для обеспечения принятой технологии устройства слоя основания - п. 3.1.7 (песчаного дренирующего слоя - п. 5.1.2), улучшения работы сборных железобетонных покрытий - п. 3.1.8.

3.1.7. Защитные прослойки из СМ для обеспечения принятой технологии устройства основания целесообразны в сложных условиях строительства: грунты земляного полотна повышенной влажности, значительная интенсивность движения в период строительства. Они выполняют свои функции только в период строительства дороги и могут создаваться из относительно недолговечных рулонных материалов - несинтетических или включающих в значительном объеме несинтетические компоненты. В частности, защитные прослойки на период строительства могут быть устроены из дешевых рулонных бумажных материалов (приложение 6).

3.1.8. Защитные прослойки из СМ под швами сборных железобетонных плит позволяют исключить выплески песка из-под плит при нарушении его динамической устойчивости, предотвратить размыв песка под швами и кромками покрытия. Полосы СМ, шириной не менее половины ширины плиты, укладывают как под продольные, так и под поперечные швы, причем в последнем случае их выводят на откосную часть (рис. 1, д). Следует применять нетканые СМ толщиной более 3,5 мм, с коэффициентом фильтрации более 50 м/сут и прочностью более 70 Н/см.

Прослойки из СМ при двухстадийном строительстве устраивают на второй стадии после завершения консолидации грунта при перекладке плит. На дорогах IV категории они заменяют монтажный слой из песко-цемента и основание из песчано-гравийной смеси при обеспеченной морозоустойчивости конструкции.

3.1.9. Прослойки из СМ для укрепления обочин применяют в качестве армирующих, защитных, дренирующих элементов. Их укладывают только в пределах краевой укрепительной полосы (рис. 1, е), если нет необходимости в выполнении ими дренирующих (гидроизолирующих) функций и не ставится задача защиты обочины от эрозии, или в противном случае на всю ширину обочины с выводом на откосную часть (рис. 1, ж). Для обеспечения лучших условий работы конструкции укрепления, обочины допустимо в отдельных случаях устраивать прослойки СМ с обратным уклоном (рис. 1, з), если это не будет способствовать дополнительному увлажнению земляного полотна (например, укладка СМ, водопроницаемых только в направлении, нормальном к плоскости полотен (сетки, тканые CM) - на водопроницаемое основание).

При выборе места расположения СМ в конструкции укрепления обочин (уровень заложения, размещение по ширине) следует учитывать положения пп. 3.1.2 - 3.1.6 Указаний. Если применяемый СМ выполняет функции гидроизолирующей прослойки и занимает не менее 2/3 ширины обочины, при расчете дорожной одежды проезжей части величина расчетной влажности грунтов земляного полотна может быть снижена на 0,04 (в долях от Wт) во II-III и на 0,02 в IV-V дорожно-климатических зонах.

3.1.10. При строительстве постоянных и временных дорог в районах распространения слабых грунтов (торф, переувлажненные минеральные грунты) целесообразно применение прослоек из СМ в качестве армирующих, дренирующих и защитных элементов в нижней части (основания) насыпей, параметры которых выбираются согласно положениям действующих документов. Их устройство позволяет снизить объемы земляных работ (исключение в ряде случаев необходимости удаления слабых грунтов, сокращение расхода привозных грунтов), обеспечить устойчивость основания и откосов насыпей, сократить сроки консолидации основания дорог. Устройство прослоек также исключает (уменьшает) взаимопроникновение материалов насыпи и грунта основания, улучшает условия отсыпки и уплотнения насыпи, что облегчает технологию производства работ, сокращает потери материала насыпи.

Рис. 2. Прослойки из CM в нижней части и основании насыпи постоянных (а, б) и временных (в, г, д) дорог:

1 - СМ; 2 - насыпь; 3 - слабое основание; 4 - местный грунт (торф); 5 - лежневой настил

3.1.11. При устройстве насыпей постоянных дорог для решения задачи ускорения консолидации грунтов (уменьшения сроков до устройства покрытия) применяют нетканые иглопробивные СМ толщиной более 3,5 мм (толщина под нагрузкой от веса насыпи не менее 2 мм), отвечающие требованиям по водопроницаемости. Прослойку из СМ устраивают непосредственно на слабом грунте - по всей ширине подошвы насыпи с запасом не менее 1,0 м в каждую сторону (рис. 2, а). Полотна СМ укладывают с перекрытием в, назначаемым с учетом осадки насыпи (в = 0,15+0,2S, м), рассчитанной в соответствии с действующими нормативными документами. Ориентировочные значения осадок S (м) для насыпей высотой 2 - 3 м, возводимых на болотах глубиной до 8 м приведены в табл. 3.1.

Подобное решение рекомендуется применять, если коэффициент фильтрации песка нижней части насыпи менее 1 м/сут. Расчетную степень консолидации основания, по достижении которой допустимо устройство покрытия, можно в этом случае снизить до 0,95 от требуемой нормами для дорог не выше III категории.

Таблица 3.1

3.1.12. Обеспечение устойчивости основания и откосов постоянных дорог достигается путем увеличения жесткости нижней части насыпи. В этом случае должна быть обеспечена равнопрочность устраиваемой прослойки из СМ в поперечном направлении (п. 3.3.4). СМ укладывают в один или в два слоя, объединяя их в обойму (рис. 2, б). Устойчивость откосов оценивают по методике п. 3.2.7.

3.1.13. Конструкции по рис. 2, а, б применяют на дорогах II - V категорий на болотах I, II типов, а для дорог I категории с асфальтобетонным покрытием на болотах I типа. Минимальную высоту насыпи назначают из условий снегозаносимости, возвышения низа дорожной одежды над уровнем поверхностных вод и исключения упругих колебаний от проходящего транспорта.

Нижняя часть насыпи постоянных дорог может быть возведена при применении СМ из местных грунтов в следующих случаях:

на дорогах III - V категории на болотах I, II типов. Местный грунт связный с Кw??1,2 (Кw - коэффициент переувлажнения, отношение фактической влажности к оптимальной). СМ укладывают на поверхность местного грунта (аналогично рис. 2, г);

на дорогах IV-V категорий на болотах I, II типов. Местный грунт связный с Кw>1,2 или торф сильноразложившийся влажностью до 400 - 500%. Местный грунт заключают в замкнутую обойму (см. рис. 2, б).

Толщину верхней части насыпи назначают в этих случаях расчетом исходя из исключения упругих колебаний от проходящего транспорта, но не менее 1,0 м для дорог с асфальтобетонным и 1,2 м с цементобетонным покрытием. Толщину нижней части насыпи назначают из условия возвышения низа дорожной одежды над уровнем поверхностных вод или поверхности слабого основания с учетом осадки насыпи.

3.1.14. При устройстве временных автомобильных дорог, подъездов, обеспечении проезда на период строительства в сложных грунтово-гидрологических условиях СМ укладывают непосредственно на основание (рис. 2, в), в нижней части насыпи (см. рис. 2, г) или на лежневой настил, фашинную выстилку (рис. 2, д). При этом:

насыпь по рис. 2, в устраивают на болотах I типа глубиной до 4 м, сложенных плотным торфом, на минеральных грунтах повышенной влажности, если толщина насыпи по условию обеспечения проезда (п. 3.1.15) превышает осадку насыпи за период эксплуатации не менее чем на 0,2 м (на подтопляемых участках - не менее чем на глубину поверхностных вод +0,2 м). При возможности подтопления целесообразно отгибать край СМ на откос с анкеровкой его в теле насыпи;

насыпь на рис. 2, г устраивают на глубоких болотах I типа, сложенных торфом малой и средней влажности, на болотах II типа и в перечисленных выше случаях, когда условие превышения толщины насыпи над осадкой за период эксплуатации не соблюдается. Нижняя часть насыпи может быть отсыпана из местного торфяного грунта с обязательным его уплотнением;

насыпь толщиной 0,6 - 0,7 м по рис. 2, д устраивают на болотах II - III типов, сложенных сильносжимаемым слаборазложившимся торфом и на болотах сплавинного типа.

Минимальную толщину насыпей (см. рис. 2, в, г) по условию обеспечения проезда (hп) назначают по расчету или ориентировочно по табл. 3.2.

Таблица 3.2

Примечание. Общая продолжительность периодов эксплуатации дороги с названной интенсивностью до одного года; меньшие значения толщин принимают для насыпей из песчано-гравийных смесей оптимального состава, большие - для насыпей из мелких непылеватых песков.

3.1.15. Параметры конструкций по пп. 3.1.13 и 3.1.14 принимаются согласно рекомендаций 1 и настоящих Указаний.

1 Методические рекомендации по применению нетканых синтетических материалов при строительстве автомобильных дорог на слабых грунтах. Союздорнии, М., 1981.

3.2. Методика расчета

3.2.1. Расчет дорожных конструкций с армирующими и защитными прослойками из CM в верхней части (активная зона земляного полотна, нижние конструктивные слои дорожной одежды, обочины) проводят в два этапа. На первом этапе рассчитывают конструкцию без прослоек. При этом:

дорожную одежду проезжей части дороги рассчитывают в соответствии с Инструкцией по проектированию дорожных одежд нежесткого типа BCН 46-83 Минтрансстроя СССР. М.: Транспорт, 1985, с учетом п. 3.1.9 Указаний;

конструкции укрепления обочин рассчитывают по Техническим указаниям по укреплению обочин автомобильных дорог BCН 39-79 Минавтодора РСФСР. М.: Транспорт, 1980.

На втором этапе после назначения вида материалов, количества и толщин слоев проводят корректировку (уменьшение) толщин, соответствующую усилению конструкции и результате применения СМ (пп. 3.2.2 - 3.2.5 Указаний). При этом:

оценивают по пп. 3.2.2 и 3.2.3 соответствие применяемого СМ требованиям по деформативности;

выполняют расчеты по п. 3.2.3 (защитные прослойки) и по п. 3.2.4 (армирующие прослойки - перерасчет толщин слоев);

оценивают по п. 3.2.5 соответствие прочности СМ действующим в конструкции напряжениям.

При уменьшении толщин слоев проводят также повторный расчет дорожной одежды, по сопротивлению сдвигу в грунтах, слабосвязных материалах и сопротивлению растяжению при изгибе монолитных слоев в соответствии с ВСН 46-83, причем при расчете дорожной одежды по сопротивлению сдвигу (п. 3.36 и 3.42 ВСН 46-83) величину активных напряжений сдвига в грунте, расположенном непосредственно под армирующей или защитной прослойкой из СМ (грунт земляного полотна, песок подстилающего слоя), уменьшают в 1,2 раза. Предварительно проводят расчет дренирующего слоя с СМ из условия осушения по п. 5.2, если СМ выполняют функцию дренирования.

3.2.2. Корректировку толщин и количества слоев дорожной одежды, проводят по п. 3.2.4, если СМ выполняют функции армирующих прослоек при условии, что Есм не менее 350 Н/см и удовлетворяется неравенство

,(3.1)

где 0,01 - коэффициент приведения размерностей; f - коэффициент, зависящий от методики определения Есм (f = 2 - для методики приложения 1А, f = 1 - для методики приложения 1Б и других методик, предусматривающих проведение испытаний в условиях сложного напряженного состояния); Есм - условный модуль упругости СМ, принимаемый по результатам испытаний или приложению 5, Н/см; ?? - толщина синтетического материала, см; Е0 - модуль упругости на поверхности лежащих под СМ грунтовых слоев (см. п. 3.2.4), МПа.

3.2.3. Если 150??Есм<350 Н/см и прослойку из СМ укладывают на контакте «крупнофракционный материал (щебень, гравий) - грунт», модуль упругости на поверхности грунта без расчета повышают в 1,2 раза. Корректировку толщин в этом случае не выполняют, а конечный эффект от применения СМ выражают в увеличении межремонтных сроков службы (п. 7.6).

3.2.4. Корректировку толщин проводят следующим образом:

приводят к двухслойной назначенную согласно ВСН 46-83 конструкцию дорожной одежды (рис. 3, а), границей между слоями которой является прослойка СМ (рис. 3, б). Верхний слой имеет параметры (обозначения по рис. 3):

;(3.2)

.

Рис. 3. Схемы к расчету по п. 3.2

Рис. 4. Номограмма к расчету по п. 3.2

Нижний слой имеет модуль упругости Е0, равный модулю упругости на поверхности лежащих под СМ грунтовых слоев. Значение Е0 находят по номограмме (рис. 4). При укладке СМ непосредственно на поверхность земляного полотна Е0 равен модулю упругости грунта земляного полотна;

определяют общий модуль упругости на поверхности покрытия дорожной одежды: Еаобщ = Еобщ/??1(2) где ??1(2) - коэффициент усиления, принимаемый по табл. 3 приложения 2 при известных значениях Еср, Н, Есм, Е0, D (D = 37 см);