Примечание. Верхнее значение в таблице берется при Есм??600 Н/см, нижнее - при 350£Есм<600 Н/см
Таблица 4
Значения коэффициента фильтрации в плоскости полотна СМ на начало периода стабилизации заиления Ксф (к п. 5.2.3)
Поперечный уклон земляного полотна, i |
Удельная нагрузка от колеса автомобиля на уровне земляного полотна п, МПа |
Коэффициент фильтрации в плоскости полотна СМ на начало периода стабилизации заиления Ксф, м/сут |
0,02 |
0,2 |
81 |
|
0,04 |
57 |
|
0,06 |
33 |
0,03 |
0,02 |
79 |
|
0,04 |
61 |
|
0,06 |
42 |
0,04 |
0,02 |
77 |
|
0,04 |
65 |
|
0,06 |
52 |
Примечание. Значения Ксф справедливы для CM, отвечающих требованиям п. 5.1.2.
Таблица 5
Число нагружений на момент стабилизации заиления Nс (тыс. автомобилей) (к п. 5.2.3)
W/WT |
0,6 - 0,7 |
0,8 - 0,9 |
|||||||
nn, % |
20 |
40 |
60 |
80 |
20 |
40 |
60 |
80 |
|
r, г/м3 |
i = 0,02 |
||||||||
300 |
29,8 |
31,9 |
34,0 |
36,1 |
35,5 |
37,6 |
39,7 |
41,8 |
|
400 |
23,5 |
25,6 |
27,7 |
29,8 |
29,2 |
31,3 |
33,4 |
35,5 |
|
500 |
17,2 |
19,3 |
21,4 |
23,5 |
22,9 |
25,0 |
27,1 |
29,2 |
|
600 |
8,2 |
10,3 |
12,4 |
14,5 |
16,6 |
18,7 |
20,8 |
22,9 |
|
r, г/м3 |
i = 0,03 |
||||||||
300 |
32,8 |
34,9 |
37,0 |
39,1 |
38,4 |
40,5 |
42,6 |
44,7 |
|
400 |
26,5 |
28,6 |
30,7 |
32,8 |
32,1 |
34,2 |
36,3 |
38,4 |
|
500 |
20,2 |
22,3 |
24,4 |
26,5 |
25,8 |
27,9 |
30,0 |
32,1 |
|
600 |
13,0 |
16,0 |
18,1 |
20,2 |
19,5 |
21,6 |
23,7 |
25,8 |
|
r, г/м3 |
i = 0,04 |
||||||||
300 |
35,7 |
37,8 |
39,9 |
42,2 |
41,2 |
43,3 |
45,4 |
47,5 |
|
400 |
29,4 |
31,5 |
33,6 |
35,7 |
34,9 |
37,0 |
39,1 |
41,2 |
|
500 |
23,1 |
25,2 |
27,0 |
29,4 |
28,6 |
30,7 |
32,8 |
34,9 |
|
600 |
16,6 |
18,9 |
21,0 |
23,1 |
20,3 |
24,4 |
26,6 |
28,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Примечание. i - см. табл. 4, W/WT - расчетная влажность грунта земляного полотна; nn - содержание в грунте частиц размером менее 0,05 мм; - масса СМ (на 1 м2 полотна по ГОСТ 15902.1-80).
Таблица 6
Значение коэффициента (к п. 5.2.3)
Массовая доля содержания песчаных частиц в грунте |
Значение коэффициента при Nобщ - Nс, тыс. автомобилей |
||
|
200 |
500 |
3000 |
30 |
0,96 |
0,90 |
0,82 |
50 |
0,98 |
0,95 |
0,90 |
75 |
0,99 |
0,98 |
0,95 |
Таблица 7
Время работы дренажа в расчетный период года tг, сут (к п. 5.2.3)
Тип местности по увлажнению |
Группы грунтов в дорожно-климатических зонах |
|||||||||
|
II |
III |
IV |
|||||||
|
А |
Б |
В |
Г |
A и Б |
В |
Г |
А и Б |
В |
Г |
1 |
8 |
10 |
12 |
9 |
7 |
10 |
8 |
0 |
0 |
0 |
2 |
8 |
17 |
20 |
14 |
10 |
15 |
12 |
14 |
30 |
13 |
3 |
17 |
23 |
26 |
15 |
16 |
20 |
13 |
13 |
15 |
8 |
Примечание. Группы грунтов: А - пески пылеватые, супеси легкие и тяжелые (непылеватые); Б - суглинки тяжелые и пылеватые, глины; В - суглинки легкие и пылеватые; Г - супеси пылеватые.
Таблица 8
Значение снижений влажности W по сравнению с расчетной за счет применения СМ (к п. 5.2.1)
Расчетный коэффициент фильтрации CM Крф, м/сут |
Коэффициент фильтрации песка, Кпф, м/сут |
Значение снижения влажности W по сравнению с расчетной для грунтов |
|
|
|
суглинков |
супесей |
20 |
1 |
0,04 |
0,09 |
|
3 |
0,02 |
0,02 |
40 |
1 |
0,04 |
0,10 |
|
3 |
0,03 |
0,03 |
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ДОРОЖНЫХ КОНСТРУКЦИЙ С ПРОСЛОЙКАМИ ИЗ СИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
А. Пример расчета дорожной одежды, усиленной прослойкой из СМ (к п. 3.2 Указаний). Требуется выполнить расчет дорожной одежды на участке дороги с переходным типом покрытия во II дорожно-климатической зоне, усиленной прослойкой из СМ (п. 1 приложения 5).
Исходные данные. Местность по условиям увлажнения - 2-й тип. Грунт земляного полотна - суглинок легкий.
Расчетная нагрузка - автомобиль группы А, приведенная интенсивность движения 110 авт/сут, общий модуль упругости Еобщ=112 МПа. Расчет дорожной одежды без прослойки из СМ выполнен в соответствии с ВСН 46-83, расчетные характеристики и толщины слоев:
расчетная относительная влажность грунта 0,9WТ, Егр=24 МПа;
основание - песок мелкий, Е2=100 МПа, h2=20 см;
покрытие - щебень 2-го класса по принципу заклинки, Е1=350 МПа, l1=23 см.
Корректировка толщин дорожной одежды:
проверяют соблюдение условий п. 3.2.2: Есм=350 Н/см и п. 3:
МПа,
где Е0=44 МПа (из номограммы рис. 4 при Е0/Е1 = Егр/Е2 = 0,24; h/D = h2/D = 0,54; Еобщ/Е1 = Е0/Е2 = 0;44; E0 = 0,44E2;
приводят конструкцию к двухслойной: СМ расположен непосредственно под покрытием, поэтому параметры верхнего слоя Еср/Е1 = 350 МПа, Н = h1 = 23 см, нижнего слоя Е0 = 44 МПа;
определяют Еаобщ = Еобщ/2 = 112/0,930 = 120 МПа, где Еобщ = 112 МПа, 2 равно 0,930 по табл. 3 приложения 2 при Н/D = 0,62, E0 = 44 МПа, Еср/Е0 = 350/44=8;
определяют значение условий толщины слоя hi (из номограммы рис. 4, принимая Еобщ/Е1 - Еаобщ/Е1 = 0,34; Е0/Е1 - Е0/2 = 0,12; h1D = hiD = 0,80; hi = 0,80D = 30 см);
определяют новое значение толщины слоя щебня при устройстве в его основании прослойки из СМ [выражение (3.3)]:
см.
Проверка прочности прослойки CM [по условию (3.4)]:
определяют напряжение в СМ от действия колесной нагрузки:
МПа,
где Eсм, , Е0 - см. корректировку толщин, = 0,116 из табл. 2 приложения 2 при hэ/D = 28/37 = 0,76;
см
(см. примечание к табл. 2 приложения 2); Р = 0,6 МПа;
определяют расчетное значение прочности СМ:
МПа,
где Rр, - см. п. 1 таблицы приложения 5; Кp = Кn/m = 0,290,7/1,2 = 0,17 (n, m см. п. 3.2.5, К = 0,29 из табл. 1 приложения 2);
так как а = 0,035 МПа< Rрасч = 0,29 МПа, условие (3.4) проверки прочности на период эксплуатации соблюдено;
проверяют соблюдение условия (3.4) в период строительств, поскольку прослойку из CM устраивают непосредственно под покрытием из щебня, значения а в период строительства и эксплуатации равны, а условие (3.4) записывается в виде
,
где Кp = Кn/m = 10,7/1,2 = 0,58.
Прочность СМ достаточна для создания прослойки в данных условиях.
Б. Пример расчета дренирующего слоя с прослойкой из СМ (к п. 5.2 Указаний). Требуется назначить толщину дренирующего слоя, работающего по методу осушения на участке дороги II категории по II дорожно-климатической зоне.
Исходные данные. Местность по условиям увлажнения относится к 1-му типу. Грунт земляного полотна - суглинок пылеватый. Согласно кривой зернового состава количество глинистых частиц (d<0,005 мм) 20%, пылеватых (d=0,05 - 0,005 мм) 40%, песчаных (d=2 - 0,05 мм) 40%. Расчетная влажность грунта Wp = 0,9WT.
Ширина земляного полотна равна 15 м, поперечный уклон i = 0,04.
Состав грузового движения на полосу с учетом перспективы: автомобили с нагрузкой на ось 10 т - 800 авт/сут, 7 т - 1700 авт/сут, 4 т - 2200 авт/сут. Приведенная интенсивность движения Nпр = 1456 авт/сут. Расчетный автомобиль - группа А.
Дренирующий слой создают из песка (Кпф = 2 м/сут, высота капиллярного поднятия hк = 0,4 м) с устройством прослойки из СМ дорнит Ф-2 ( = 600 г/м2).
Определение расчетного значения коэффициента фильтрации СМ в плоскости полотна Крф:
по номограмме (см. рис. 15) определяют п/Р = 0,07 для отношений Еср/Е0 и h/D, полученных заранее при выполнении расчета на прочность. Отсюда значение вертикальных нормальных напряжений на уровне земляного полотна п = 0,07??0,6 = 0,04 МПа (Р = 0,6 МПа - значение удельного давления на покрытие);
по табл. 4 приложения 2 для i = 0,04 и п = 0,04 МПа находят значение Кcф = 65 м/сут;
по табл. 7 приложения 2 для грунтов группы В, 3-го типа местности, II дорожно-климатической зоны находят tг = 20 сут;
по формуле (5.3) вычисляют общее число приложений нагрузки: Nобщ = NпрtрT = 1456??2018 =524,l тыс. при требуемом периоде эксплуатации дороги до капитального ремонта Т = 18 лет;
по табл. 5 приложения 2 для СМ с ?? = 600 г/м2, грунтов с W/WT = 0,9 и содержанием частиц размером менее 0,05 мм, nп = 60% находят число нагружений на момент стабилизации заиления Nc = 26,6 тыс.;
по формуле (5.4) находят
м/сут,
где коэффициент b = 0,00004 (см. рис. 16).
Определение толщины дренирующего слоя под прослойкой из СМ:
по формуле (5.1) определяют значение притока воды:
м3/м2 сут
для значения q = 5 л/м2 сут, Кп = 1,7 (табл. 18, 19 ВСН 46-83);
по номограмме (см. рис. 13) для lф = 7,5 м, Крф = 60 м/сут, Кпф = 2 м/сут, i = 0,04 и qp = 0,0085 находят расчетную глубину фильтрационного потока hр = 20 см;
по номограмме (см. рис. 14, а) для i = 0,04 и отношения hр/lф = 20/750 = 0,026 находят степень увлажнения С = 0,0027;
по номограмме (см. рис. 14, б) для lф = 7,5 м, i = 0,04, Кпф = 2 м/сут, С = 0,0027 находят толщину слоя, полностью насыщенного водой, hнас = 16 см;
по формуле (5.2) вычисляют толщину дренирующего слоя:
hд = hнас + hзап = 16 + 14 = 30 см,
где hзап = 14 см (см. п. 5.2.2).
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
ПРИМЕР РАСЧЕТА ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА ОТ ПРИМЕНЕНИЯ СМ
1. Расчет выполняется применительно к усилению активной зоны земляного полотна и нижних конструктивных слоев дорожных одежд синтетическим рулонным материалом СМ. Применение СМ позволяет сократить расход традиционных дорожно-строительных материалов, составляющих слои дорожной одежды автомобильной дороги.
2. Экономический эффект от применения СМ определяется сравнением приведенных затрат на устройство равнопрочных конструкций оснований из щебня М 800 толщиной слоя 20 см (базовый вариант - вариант 1) и из щебня М 800 толщиной слоя 12 см на прослойке из СМ (внедряемый вариант - вариант 2) при одинаковом сроке службы дорожной одежды.
3. Расчет выполняется в соответствии с Отраслевыми методическими указаниями по определению экономической эффективности использования в дорожном строительстве новой техники, изобретений и рационализаторских предложений (Гипродорнии. М., 1978).
4. Приведенные затраты по вариантам
З = С + ЕнК,
где С - себестоимость (табл. 1); К - капитальные вложения (табл. 2); Ен = 0,15.
Отсюда:
по варианту 1 (базовому) З1 = 48688,3 + 0,15??9300 = 50083,3 руб.;
по варианту 2 (внедряемому) З2 = 46007,3 + 0,156050 = 46914,8 руб.
5. Экономическая эффективность применения СМ в расчете на 10000 м2 (примерно 1 км дороги), определяемая как разность приведенных затрат, составляет
Э = З1 - З2 = 50083,3 - 46914,8 = 3168,5 руб.
При этом обеспечена экономия на 1 км дороги:
а) трудозатрат - п. 4 табл. 1 (578,6 - 385,7) = 192,9 чел.-дня;
б) щебня - п. 1 табл. 3 (2520 - 1512) = 1008 м3;
в) машино-смен автомобилей-самосвалов - п. 2, 3 табл. 2
машино-смены.