уменьшают толщину одного из слоев дорожной одежды до соблюдения условия Еаобщ = Етр, так как Еаобщ > Еобщ ?? Етр. Для этого исходя из нового значения модуля упругости на поверхности покрытия Еаобщ последовательно сверху вниз с использованием номограммы (см. рис. 4) определяют значения модулей упругости на поверхности каждого слоя дорожной одежды вплоть до слоя, толщину которого предполагается уменьшить. По той же номограмме находят его условную толщину h??i при найденном новом (увеличенном) значении модуля упругости на поверхности этого слоя и скорректированное значение этой толщины hia из выражения
.(3.3)
Последовательность расчета показана в приложении 3А.
3.2.5. Проверку прочности прослойки СМ проводят во всех случаях (независимо от величины Есм и выполняемых СМ функций) на действие строительных и эксплуатационных нагрузок в соответствии с критерием
,(3.4)
где ??а, Rрасч - соответственно напряжения, возникающие в СМ от действия колесной нагрузки, и расчетное значение прочности СМ, МПа; 0,01 - коэффициент приведения размерностей; 1,9 - коэффициент, зависящий от соотношения коэффициентов Пуассона грунта ??0 и СМ ??см (принято ??0 = ??см = 0,3); Р - удельное давление от колеса расчетного автомобиля, МПа;, Е0 - см. п. 3.2.2; - безразмерный параметр (табл. 2 приложения 2); Кр - коэффициент, определяемый из выражения Кp = Кn/m при значении К по п. 2.2.4; n = 0,7 для полиамидных и полиэфирных, n = 0,4 для полипропиленовых СМ (вводится, если СМ выполняют функции армирующей прослойки); m = 1,2 (вводится при укладке СМ на контакте крупнофракционный материал-грунт); Rp - прочность СМ по результатам испытаний (приложение 1А, Б), Н/см, ?? - толщина прослоек СМ.
При проверке прочности на действие строительных нагрузок принимают К = 1, а параметры На и Еаср (см. сноску к табл. 2 приложения 2) - равными параметрам отсыпаемого непосредственно на СМ слоя.
3.2.6. Расчет насыпей на слабом основании с прослойкой из СМ на контакте «насыпь - слабое основание» выполняют в соответствии с действующими нормативными документами, руководствуясь также дополнительными положениями:
при расчете дорожных одежд - расчетное значение относительной влажности слабого грунта основания может быть уменьшено на 5 - 10 %;
расчетную степень консолидации основания назначают с учетом п. 3.1.11;
при применении СМ для обеспечения устойчивости основания и откосов (п. 3.1.12) расчет устойчивости откосов проводят с учетом армирующего действия СМ (пп. 3.2.7, 3.2.8, 4.2) и оценивают соответствие механических характеристик СМ условиям его применения (пп. 3.2.9, 3.2.10).
3.2.7. Коэффициент запаса устойчивости откосов насыпи с прослойкой СМ на слабом основании насыпи рассчитывают по формуле
,(3.5)
где ??pi - предельное значение растягивающих напряжений для грунта (п. 4.2.3); n, ?? - количество и толщина прослоек СМ; Rдл - длительная прочность СМ (п. 3.2.8); Pi = ??iFiB - вес каждого из блоков, на которые разбивается откос над поверхностью скольжения; Fi, В, ??i, Li - соответственно площадь, толщина, удельный вес грунта блоков и длина поверхности скольжения в их пределах; ??i - угол наклона поверхности скольжения в пределах i-го блока.
Если прослойки СМ расположены также в теле насыпи, расчет выполняют по п. 4.2 Указаний, заменяя ??p на Rдл для прослойки, расположенной в основании насыпи.
3.2.8. Значения длительной прочности СМ Rдл (по п. 3.2.7) назначают по результатам испытаний (см. приложение 1В). При использовании данных приложения 5 за Rдл принимают: для нетканых иглопробивных CM - 1,2??д, для остальных - ??д. Для СМ, не пошедших в таблицу приложения 5, можно ориентировочно принимать:
для тканых материалов, жестких сеток из полиамидного, полиэфирного сырья Rдл = 0,7/Rр/??, полипропиленового Rдл = 0,4/Rр/??;
дли нетканых иглопробивных СМ из полиамидного, полиэфирного сырья Rдл = 0,5/Rр/??, полипропиленового Rдл = 0,2/Rр/??, Rр - предел прочности СМ, определяемый по приложению 1А.
В любом случае величина Rдл не должна превышать значения КRр/?? (см. п. 2.2.4).
3.2.9. Приближенную оценку соответствия механических характеристик СМ, отвечающих требованиям табл. 2.2, условиям применения для нетканых иглопробивных и других сильно деформируемых материалов (??0??30 %) выполняют в соответствии с выражением
,(3.6)
где f - см. п. 3.2.2, m1, H - соответственно заложение откоса и высота насыпи, S - осадка насыпи, определяемая по действующим нормативным документам; ??0 - общее относительное удлинение СМ при разрыве (назначается после испытаний по методике приложения 1А или по паспортным данным).
В случае применения жестких СМ с ??0<30% для армирования основании (п. 3.1.12) такую оценку выполняют исходя из условий восприятия ими всего усилия, соответствующего растягивающим напряжениям ??х в нижней части насыпи
,(3.7)
где H - высота насыпи; ??, ?? - удельный вес и угол внутреннего трения грунта насыпи; остальные обозначения по п. 3.2.8, т.е. величина ??х не должна превышать значения Rдл (Rдл - см. п. 3.2.8).
3.2.10. При укладке СМ в основание насыпи на лежневой настил (п. 3.1.14) должно быть проверено соблюдение условия
,(3.8)
где lп - размер пустот (щелей), перекрываемых СМ, см; Р - давление песчаной засыпки на прослойку, МПа.
3.3. Особенности технологии производства работ
3.3.1. При устройстве прослоек из СМ в применяемые технологии дополнительно вводятся операции:
подготовка подстилающего прослойку грунта;
транспортировка, распределение по участку рулонов СМ, их укладка и при необходимости соединение;
Отсыпка на СМ материала вышележащего слоя, его распределение и уплощение.
Общая технологическая схема устройства прослоек из СМ приведена на рис. 5.
3.3.2. Подготовка подстилающего СМ грунта состоит в профилировании его поверхности и уплотнении. Коэффициент уплотнения грунта должен соответствовать нормативным требованиям, поверхность не должна иметь колеи, ям и других неровностей глубиной более 5 см.
Рис. 5. Общая технологическая схема устройства прослоек из СМ:
а - продольная укладка СМ; б - поперечная укладка СМ, 1 - 9 - рулоны (полотна) СМ; 10 - установка для соединения СМ, 11 - бульдозер; 11 - автомобиль-самосвал
Рис. 6. Способы укладки CM (а, б) и отсыпка на поверхность СМ материала, лежащего выше слоя (в):
1 - рулоны СМ; 2 - уложенные полотна СМ; 3 - зона перекрытия, 4 - анкеры, 5 - место соединения полотен
При устройстве прослойки из CM в основании насыпи, сложенном слабыми грунтами, подготовка может не выполняться, если отсутствует опасность повреждения СМ. При наличии глубокой колеи или ям их засыпают грунтом, планируют автогрейдером или бульдозером. Кустарник, деревья вырубают и спиливают на одном уровне с поверхностью. В этом случае корчевка пней может не проводиться. Если в момент производства работ на участке имеются поверхностные воды, то отсыпают защитный слой из местного грунта толщиной 20 - 30 см, но не менее чем на глубину подтопления.
3.3.3. Рулоны CM транспортируют к месту производства работ непосредственно перед укладкой и распределяют по длине участка работ через расстояние, соответствующее длине полотна в рулоне.
3.3.4. Укладку полотен выполняют, как правило, вдоль земляного полотна путем раскатки рулонов вручную звеном из трех дорожных рабочих. После раскатки первых метров краевую часть (по ширине) полотна прижимают к грунту двумя-тремя анкерами (стержни диаметром 3 - 5 мм) длиной 15 - 20 см с отогнутым верхним и заостренным нижним концами. При дальнейшей раскатке производят периодическое разравнивание полотна с небольшим продольным его натяжением и креплением к грунту анкерами (или другим способом) через 10 - 15 м (через 1,5 - 2,0 м при устройстве прослойки из CM на слабом основании). Крепление выполняют во избежание смещения полотна при действии ветровой нагрузки, укладке вышележащего слоя, а также для сохранения небольшого предварительного натяжения СМ. Полотна укладывают с перекрытием не менее 0,15 м (рис. 6, а) и при необходимости дополнительно соединяют. При устройстве прослойки из СМ в основании насыпи, сложенном слабыми грунтами, величину перекрытия назначают в соответствии с п. 3.1.11, но не менее 0,3 м.
Укладку полотен в поперечном направлении выполняют, если необходимо обеспечить равнопрочность полотна по ширине насыпи (устройство прослойки с целью обеспечения устойчивости слабого основания и откосов насыпи) и невозможно обеспечить надежное соединение отдельных полотен. Величина перекрытия полотен в этом случае должна быть не менее 0,2 - 0,3 м; полотна крепят к грунту анкерами, устанавливаемыми на ширине перекрытия через 1,5 - 2,0 м.
В тяжелых грунтовых условиях возможна также укладка СМ по принципу, указанному на рис. 6, б (п. 3.3.5).
Производительность работ по укладке полотен может быть определена исходя из следующих данных: скорость раскатывания рулонов при их ширине 1,5 - 2,0 м составляет 1500 - 2000 м3/ч; потери времени на выравнивание и анкеровку полотен составляют в среднем 0,18 - 0,20 ч на одно полотно при его длине 80 - 100 м. В зависимости от условий выполнения работ, ширины полотна СМ в рулоне производительность колеблется от 1000 (грунты повышенной влажности, ширина полотна 1,5 - 2,0 м) до 10000 м2/смену (ширина полотна 4,5 м, продольная укладка).
Рис. 7. Схема установки для соединения полотен СМ тепловым способом:
1 - колеса тележки; 2 - оси тележки; 3 - ручка тележки; 4, 11, 12 - соответственно ось колеса и шарнирный блок опоры; 5 - подвижная опора; 6 - направляющий конус; 7 - CM; 8 - газовый баллон; 9 - хомут; 10 - каркас, 13 - газовая горелка
3.3.5. Соединение отдельных полотен СМ выполняют одним из технологически возможных способов (тепловое соединение, сшивание, склеивание и т.д.), которые наиболее приемлемы для данного вида синтетического материала и окружающих условий. Для обеспечения прочного соединения краевые зоны полотна в этих случаях перекрываются на 0,1 м. При соединении тепловым способом может быть применена установка 1, схема которой приведена на рис. 7.
1 А. с. № 927524 (СССР).
При производстве работ в сложных грунтово-гидрологических условиях (например, наличие грунтов повышенной влажности) для облегчения выполнения работ, улучшения их качества целесообразно соединение полотен частично или полностью выполнять за пределами участка строительства (на производственной базе строительной организации, предприятия-изготовителя). В этом случае выполняют укладку полотен увеличенной ширины. Раскатывают одно полотно поверх другого с соединением по краю одним из названных способов, а также иглопробиванием (в условиях предприятия-изготовителя), с последующим свертыванием в рулон, транспортировкой и раскладкой полученного блока полотен на месте производства работ (см. рис. 6, б).
3.3.6. Отсыпку на СМ материала вышележащего слоя необходимо вести с таким расчетом, чтобы СМ находился под действием дневного света не более 5 ч. Перед отсыпкой грунта проверяют качество усложненной прослойки путем визуального осмотра и фиксации сплошности, величины перекрытия, качества стыковки полотен. Также оценивают визуально качество самого СМ. По результатам осмотра составляют акт на скрытые работы, где приводят результаты осмотра, данные о поставщике и характеристики СМ, указанные в паспорте на партию СМ или на этикетках рулонов, а также данные, полученные при приемке СМ (прежде всего массу 1 м2 и толщину). В случае несоответствия фактических данных приведенным в паспорте, на этикетке или общим требованиям (п. 2.2 Указаний) производство работ следует приостановить и провести контрольные испытания образцов СМ (п. 2.3 Указаний).
Отсыпку материала на СМ ведут по способу «от себя» без заезда занятых на строительстве машин на открытое полотно. Толщина отсыпаемого слоя в плотном теле должна быть не менее 15 см, а при устройстве прослойки из СМ на слабом основании - не менее 20 см при разовом пропуске транспорта и не менее величин, указанных в табл. 3.2 при регулярном проезде автомобилей. Разравнивание отсыпаемого непосредственно на СМ материала ведут бульдозером с последовательной срезкой и надвижкой его не менее чем за три прохода (рис. 6, в).
3.3.7. При устройстве прослойки на слабом основании уплотнение отсыпанного слоя ведут средствами, выбранными с учетом несущей способности основания. Уплотнение начинают легкими катками и выполняют от середины к краям насыпи. Последующие операции выполняют без изменения.
При планировании производства работ следует руководствоваться положениями Технологических карт по устройству дорожных одежд и земляного полотна с применением рулонных синтетических текстильных материалов (Гидродорнии. М.: ЦБНТИ Минавтодора РСФСР, 1981), Технологической карты на возведение земляного полотна с прослойкой в основании насыпи из синтетических нетканых материалов (ВПТИТрансстрой, М.: Минтрансстрой СССР, 1985).
4. ПРИМЕНЕНИЕ СИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ
4.1. Конструктивные решения
4.1.1. Рулонные синтетические материалы применяют как для укрепления откосов земляного полотна (повышение местной устойчивости), так и для усиления грунтового массива (повышение общей устойчивости откосов).
4.1.2. При укреплении откосов СМ служит временным или постоянным элементом, выполняющим в первую очередь функции защиты и играющим роль: покрытия на откосе, замедляющего или предотвращающего его эрозию под действием воды и ветра; арматуры, повышающей устойчивость грунтов поверхностной зоны откоса; фильтра, предотвращающего вынос частиц грунтовыми водами. В первых двух случаях применимы сплошные или мелкосетчатые СМ (сетки), в третьем - сплошные дренирующие СМ обычно нетканого типа, отвечающие требованиям раздела 2.2 настоящих Указаний. Как правило, СМ используют в комбинации с другими типами, укрепления - биологическими, несущими, защитными и изолирующими.
4.1.3. CM применяют в сочетании с биологическими типами конструкций укрепления в виде посева трав различными способами (механизированный посев по предварительно нанесенному на откосы растительному грунту слоем 10 см с содержанием гумуса не менее 2%, гидропосев с мульчированием).
СМ укладывают непосредственно на поверхность откоса под растительный грунт (рис. 8, а) или с гидропосевом трав на его поверхность для создания более плотного травяного покрова, выравнивания влажностного режима. СМ укладывают на поверхность растительного грунта с засевом трав или с гидропосевом трав непосредственно на поверхность откоса под СМ в районах с неблагоприятными для развития травяного покрова климатическими условиями или при наличии интенсивного размыва грунта для защиты семян от вымывания, создания более благоприятного температурно-влажностного режима, защиты откоса от эрозии только на период формирования травяного покрова (CM - временный элемент, рис. 8, б). Если в последнем случае СМ должен служить в качестве постоянного элемента, над ним устраивают замыкающий слой из грунтовой засыпки толщиной не менее 5 см. В сочетании с верхним замыкающим слоем из засеянного травами растительного или дренирующего грунта толщиной 10 - 30 см нетканые СМ целесообразно использовать в выемках, сложенных глинистыми грунтами повышенной влажности, при выклинивающихся водоносных грунтах. Цель применения СМ, помимо защиты откосов от размыва поверхностными водами, - предотвращение выноса грунта и образования сплывов. СМ укладывают на поверхность откоса с выводом в траншейный дренаж (рис. 8, в).
