Рис. 10. Конструкция оснований под куст скважин на вечномерзлых грунтах с просадочностью в пределах 0,03 - 0,15 и болотах II, III типов
Тип 3. Насыпь из одноразмерных песков с устройством в верхней части прослойки из СНМ. (рис. 11, 12), отсыпаемая на поверхность болот I, II, III типов, а также на заторфованные и вечномерзлые грунты. Конструкция применяется в случае, если толщина насыпи с учетом осадки превышает 1,5 м.
Рис. 11. Конструкция автомобильной дороги на болотах I - III типов при расчетной толщине насыпного слоя более 1,5 м и отсыпке насыпи из одноразмерных песков
Рис. 12. Конструкция кустового основания на болотах I - III типов при расчетной толщине насыпного слоя более 1,5 м и отсыпке насыпи из одноразмерных песков
Тип 4. Песчаная насыпь на сплошном деревянном настиле, поверх которого уложена прослойка из СНМ (рис. 13, 14). Конструкция применяется на болотах III-А типа при общей мощности торфяных грунтов, относящихся к типу 3, не более 2,5 м.
3.2. При определении объемов работ необходимо предусматривать объемы песка и торфа на компенсацию сжимаемой части слабого основания.
Рис. 13. Конструкция автомобильной дороги на болотах III типа при использовании древесины (слани) и СНМ в основании насыпи
Рис. 14. Конструкция кустового основания на болотах III типа при использовании древесины (слани) и СНМ в основании насыпи
Объемы следует определять из выражений:
1. Для дорог:
а) конструкции по типам 1, 3
V1 = 0,85S4ВhpL; (2)
б) конструкции по типу 2
V2 = 0,85S[В + 4(hр + h)]L; (3)
2. Для кустовых оснований-конструкций по типам 1, 2, 3
V3 = FS, (4)
где V1 и V2 - соответственно объемы песка и торфа, необходимые для компенсации осадки участка дороги, м3;
V3 - объем грунта (песка, торфа), необходимый для компенсации осадки основания под куст скважин, м3;
0,85 - поправочный коэффициент, учитывающий очертание нижней части насыпи дороги;
S - величина осадки, м;
В - ширина земляного полотна поверху, м;
hр - рабочая высота песчаной части насыпи, м;
L - протяженность участка дороги, м;
(hр + h) - высота насыпи (с использованием торфа в нижней части выше поверхности болота (рис. 15), м;
F - площадь кустового основания, м2.
Коэффициенты относительного уплотнения (Ку) для грунтов принимать по данным лабораторных работ, при их отсутствии рекомендуется для песков - 1,05, для торфов - 1,5.
3.3. В общем случае (рис. 15) величина конечной осадки для торфяных грунтов определяется по номограмме (рис. 16).
Рис. 15. Расчетная схема определения на болотах величин конечных осадок
При этом прежде находится толщина эквивалентного слоя (Нэкв.) торфяных грунтов в основании земляного полотна (рис. 17). Нагрузка по основанию земляного полотна для песчаной насыпи и насыпи с использованием торфа в основании определяется соответственно их выражений:
р1 = 0,1[γhр + S(γ - 1)]; (5)
р2 = 0,1(γhр + γтh), (6)
где р1, р2 - величины нагрузок по основанию насыпи из песка и насыпи с торфом в нижней части, кгс/см2;
γ, γт - объемные веса песка и торфа, отсыпаемых в насыпь, г/см3.
Рис. 16. Номограмма для определения величин конечных осадок (сплошная стрелка показывает последовательность определения осадок для песчаной насыпи, пунктирная - для конструкции с торфом в нижней части; γоб песка 1,8 г/см3)
Рис. 17. График приведения четырехслойной системы к однослойной, эквивалентной по сжимаемости (пример расчета к рис. 15)
Последовательность определения величины конечной осадки следующая:
1. По заданному инженерно-геологическому разрезу (выполненному в соответствии с табл. 1) находится величина эквивалентного слоя. Порядок определения показан на рис. 17.
2. По формулам (5), (6) вычисляется величина нагрузки от земляного полотна на уровне поверхности болота.
3. По найденным величинам эквивалентного слоя и нагрузки от земляного полотна определяется величина конечной осадки. Последовательность нахождения представлена на рис. 16.
3.4. Расчет конструкций с использованием СНМ предусматривает определение такой толщины насыпного слоя, которая обеспечивает образования:
- недопустимой по глубине колеи в результате уплотнения слабого грунта в зоне воздействия напряжений от повторного приложения транспортной нагрузки (определяется при строительстве на торфяных грунтах);
- колеи за счет выдавливания слабых грунтов в основании насыпного слоя в зоне воздействия напряжений от транспортной нагрузки.
Расчет ведется по двум условиям, из которых к строительству принимается наибольшее значение.
3.5. Расчет конструкций по условию исключения образования колеи за счет выдавливания выполняется для нагрузок от одиночного колеса (р0) с диаметром отпечатка Д0 на поверхности насыпного слоя толщиной hр, подстилаемого слабым грунтом, на поверхности которого уложена текстильная прослойка (рис. 20). Расчет сводится к проверке условия
рф ≤ ркр + Крт, (7)
где рф - суммарные вертикальные нормальные напряжения от транспортной нагрузки и от собственного веса конструкции на уровне поверхности слабой толщи, кгс/см2;
ркр - критическая (по условию бокового выпирания) нагрузка на поверхности слабой толщи, кгс/см2;
К - коэффициент распределения напряжений, устанавливаемый по графику (рис. 19);
рт - часть полных вертикальных напряжений, компенсируемая за счет растяжения текстильной прослойки, кгс/см2.
Рис 18. Номограмма для определения функций в зависимости от угла внутреннего трения слабого грунта
Суммарные вертикальные нормальные напряжения рф определяются по формуле
рф = р0К + рт, (8)
где р0 - удельное давление от расчетного колеса на поверхности насыпного слоя, кгс/см2.
Критическая нагрузка ркр на поверхности слабой толщи находится по формуле
ркр = (М3Д1γтрт + М2γhр + М1cc), (9)
где М1, М2, М3 - функции угла внутреннего трения слабого грунта (рис 18);
сс - сцепление слабого грунта, кгс/см2;
- диаметр загруженной площадки на глубине hр, см;
рт - часть нагрузки, воспринимаемая прослойкой, определяется методом последовательных приближений из равенства
(10)
где fср - средний коэффициент трения грунтов над прослойкой и под ней, fср = tgφср; φср = (φ0 + φн)/2;
φ0 - угол внутреннего трения грунта основания;
φн - угол внутреннего трения грунта насыпи;
Sдоп - допустимая колея, равная 0,1Д0, см;
Е - условный модуль деформации текстильной прослойки, для материала дорнит Е = 7,0 кгс/см2 (0,7 МПа).
Рис. 19. Номограмма для определения коэффициента распределения напряжений в зависимости от hр / Д0:
а - от 0 до 8,0; б - от 4,0 до 10,0
3.6. Расчет конструкции на допустимую глубину колеи сводится к проверке условия
Sф ≤ Sдоп, (11)
где Sф - фактическая осадка загруженной площадки, см;
Величины Sф устанавливаются по формуле
(12)
где Ec - расчетный модуль деформации слабого грунта, принимаемый по данным испытаний на компрессию, кгс/см2;
uк - расчетная степень консолидации, принимаемая равной 0,6.
Рис. 20. Расчетная схема для определения толщины насыпного слоя:
а - конструкция по типу 1; б - конструкция по типу 2; 1 - насыпной грунт; 2 - текстильная прослойка; 3 - слабое основание; 4 - насыпной торф
4. ТЕХНОЛОГИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА
4.1. Работы по строительству дорог и оснований под кусты скважин с применением СНМ включают в себя:
- подготовительные работы;
- отсыпку при необходимости (см. разд. 3) части насыпи или устройства лежневого настила;
- раскладку синтетического нетканого материала и устройство лежневого основания (на основаниях под кусты скважин);
- отсыпку земляного полотна.
4.2. В подготовительные работы входят восстановление и закрепление, оси дороги (площадки основания под куст скважин), полосы отвода и освоение ее. Закрепление выполняется так же, как и под обычные конструкции.
4.3. Освоение полосы заключается в удалении с нее снегорастительного покрова. Мелкий лес и кустарник удаляются продольно-поперечными проходами бульдозера (кустореза) с перемещением его в отвалы за пределы полосы строительства. Отходы сжигаются или закапываются.
Лес средней крупности или крупный валится бензопилами с последующей трелевкой тракторами на разделочные площадки. Оставшиеся пни срезаются на уровне поверхности земли (до 10 см). Порубочные остатки с разделочной площадки раскладываются в полосе освоения. На вечномерзлых грунтах мохорастительный слой рекомендуется сохранять.
4.4. На участках, где полоса осваивалась бульдозером, или на незалесенных участках раскладывается СНМ.
На участках, где лес валится пилами, предварительно перед укладкой СНМ отсыпается слой песка с минимальной толщиной 15 см. Для засыпки пней и выравнивания основания допускается использование слаборазложившихся торфяных грунтов.
4.5. Рулоны СНМ раскатываются вдоль дороги или вдоль наибольшей стороны площадки под куст скважин в направлении от одного края полосы к другому. Полотнища СНМ рекомендуется укладывать со скреплением швов (сварка, сшивка, склеивание). В случае отсутствия оборудования по скреплению допускается укладывать его с взаимным нахлестом. Во всех случаях величина взаимного нахлеста должна соответствовать:
- 10 - 15 см при скреплении полотен между собой вне зависимости от ширины рулона;
- 50 - 30 см при укладке полотен внахлест без скрепления (большая величина принимается при ширине рулона 2,5 м и более, а также при устройстве конструкции на болотах).
4.6. Земляное полотно на болотах отсыпается по высотникам, установленным с учетом величин конечных осадок (рис. 21).
4.7. При строительстве дорог с использованием торфа в нижней части насыпи верху торфяной насыпи придается серповидное очертание (бульдозером болотной модификации) с превышением центральной части на величину конечной осадки плюс 0,25 - 0,35 м.
4.8. Технология строительства дороги на сланях с применением СНМ отличается от традиционной тем, что поверх деревянного настила устраивается прослойка из СНМ с учетом требований, перечисленных в п. 4.5.
4.9. Грунт земляного полотна отсыпается на СНМ зимой и летом только «от себя» (проезд транспорта по СНМ запрещен).
Рис. 21. Схема отсыпки насыпи на СНМ:
1 - высотник, устанавливаемый на высоту hр + S; 2 - контур земляного полотна после консолидации основания; 3 - контур земляного полотна на момент отсыпки
4.10. Земляное полотно отсыпается послойно, при этом:
- летом и на талое основание первый слой должен отсыпаться толщиной не менее 0,5 м, с уплотнением колесами движущегося транспорта и виброкатком;
- зимой толщина первого слоя определяется техническими возможностями уплотняющего механизма.
4.11. Технологические схемы строительства автомобильных дорог (наиболее характерные) с применением СНМ приведены на рис. 22 - 25.
4.12. Возможные сопряжения конструкций между собой приведены на рис. 26.
4.13. При строительстве оснований под куст скважин технология строительства в зависимости от сезона производства работ состоит из операций, приведенных в табл. 8.
Таблица 8
|
Технологические операции |
|
|
летом |
зимой |
|
Раскладка СНМ |
Отсыпка (если это целесообразно), разравнивание и уплотнение торфяных грунтов |
|
Отсыпка, разравнивание и уплотнение грунта на СНМ |
Устройство лежневого настила (под буровой станок и насосный блок и на участках, где не рекомендуется применение конструкций с СНМ (см. п. 3.1) |
|
Устройство лежневого настила (под буровой станок и насосный блок на участках, сложенных болотами II и III типов, - см. п. 3.1) |
Раскладка СНМ |
|
Отсыпка грунта на лежневый настил с разравниванием и уплотнением |
Отсыпка грунта на площади куста и уплотнение |
Рис. 22. Технологическая схема строительства автомобильной дороги и кустового основания с использованием СНМ в летний период (подготовительные работы рекомендуется выполнять зимой). Условия применения: болота I и II типов, заторфованные грунты, вечномерзлые торфяные грунты и минеральные грунты с льдистостью меньше 0,25
Рис. 23. Технологическая схема строительства автомобильной дороги с использованием СНМ на переувлажненных минеральных грунтах
Рис. 24. Технологическая схема строительства автомобильной дороги с использованием СНМ и торфа в нижней части насыпи (подготовительные работы и устройство торфяной части насыпи рекомендуется выполнять зимой). Условия применения: глубокие болота I типа и болота II типа при разработке торфа из боковых резервов
Рис. 25. Технологическая схема строительства автомобильной дороги и кустового основания с использованием СНМ и торфяных грунтов в нижней части насыпи. Условия применения: болота I - III типов, вечномерзлые грунты с льдистостью от 0,25 до 0,40 при разработке из сосредоточенных резервов
Рис. 26. Возможные сопряжения конструкций между собой:
а, б - сопряжение конструкций по типу 1 с грунтово-лежневой конструкцией (стрелкой показано направление потока строительства); в - сопряжение конструкций по типу 2 с грунтово-лежневой конструкцией; г - сопряжение конструкций по типам 1 и 2
4.14. При эксплуатации подъездных дорог и оснований под кусты скважин с применением СНМ запрещается (особенно летом) перетаскивание грузов, которые отдельными частями могут разрушить насыпной слой.
