23. Легкую насыпь сооружают по индивидуальному проекту с соответствующим технико-экономическим обоснованием, учитывающим наличие, отпускную цену, дальность возки и условия транспортировки материала, отсыпаемого в насыпь.
Конструкция с распределяющей плитой
24. Распределяющую плиту в насыпи земляного полотна устраивают из песка или песчано-гравийной смеси, обработанных цементом, с получением материала типа тощего бетона. Основанием для плиты служат непосредственно глины или песчаный выравнивающий слой. Дорожную одежду, включая нижний слой основания, укладывают прямо на плиту.
Устройство распределяющей плиты позволяет уменьшить расчетную нагрузку на основание, снизить напряжение в основании от временной нагрузки, достигнуть требуемой степени уплотнения материала во всех слоях дорожной одежды.
25. Насыпь с распределяющей плитой может быть запроектирована в тех случаях, когда:
- иольдиевые глины выходят на поверхность и не имеют торфяного покрова;
- горизонт грунтовых вод при самом высоком положении не достигает подошвы плиты;
- обеспечено минимальное возвышение бровки насыпи по условию снегозаносимости или предусмотрены специальные мероприятия по защите участка от снежных заносов в период эксплуатации дороги;
- имеются местные грунты, пригодные для устройства плиты.
Целесообразность устройства насыпи с распределяющей плитой требует технико-экономического обоснования.
26. Толщину распределяющей плиты назначают исходя из условия, что минимальная высота насыпи, при которой в основание не передаются напряжения от подвижной нагрузки, равна 2,5 м.
Именно такой высоте насыпи и должна быть эквивалентна распределяющая плита, уложенная непосредственно на иольдиевые глины II и III группы. Требуемую толщину плиты в этом случае определяют по формуле:
(18)
где hпл - толщина плиты;
Ен - модуль упругости материала насыпи;
Епл - модуль упругости материала распределяющей плиты.
При наличии в основании глин I группы и укладке плиты на выравнивающий слой песка требуемую толщину плиты находят по формуле:
(19)
где hк - толщина корки;
hп.с - толщина подстилающего слоя.
27. Модуль упругости материала распределяющей плиты в зависимости от заполнителей, содержания цемента и от технологии устройства плиты может быть принят в пределах от 50000 до 100000 кгс/см2. При этих условиях толщина плиты обычно равна 20 - 30 см.
28. Распределяющую плиту не следует рассматривать как часть дорожной одежды, а включение ее в дорожную конструкцию не дает оснований для уменьшения толщины дорожной одежды. В расчетах дорожной одежды модуль упругости (деформации) основания, представленного распределяющей плитой, может быть принят для земляного полотна на остальных участках.
Все слои дорожной одежды, устраиваемой по распределяющей плите, рекомендуется выполнять из битумо- или цементосвязных материалов.
28. Распределяющую плиту (рис. 1) устраивают на ширину насыпи поверху. Дорожную одежду укладывают непосредственно на плиту, а обочины присыпают местным дренирующим грунтом. Плита имеет постоянную по поперечному сечению толщину. Поперечный уклон придают ей за счет соответствующей планировки поверхности песчаного выравнивающего слоя, на который укладывают смесь.
Рис. 1. Конструкция земляного полотна с распределяющей плитой:
1 - дорожная одежда; 2 - распределяющая плита; 3 - песчаный выравнивающий слой
30. Технология устройства распределяющей плиты включает следующие операции: снятие растительного слоя; отсыпку выравнивающего слоя; укладку и уплотнение грунта, укрепленного цементом; устройство дорожной одежды; присыпку обочин.
При снятии растительного слоя и корчевке пней особое внимание следует обращать на то, чтобы не повредить корки иольдиевых глин ножом или гусеницами дорожно-строительных машин. При работе на глинах нельзя допускать пробуксовку гусениц, вызывающую прорыв корки, нарушение структуры грунта и его разжижение.
31. Выравнивающий слой отсыпают из дренирующего морозостойкого материала непосредственно на поверхность глин и прикатывают легким катком. Поверхности слоя придают двускатный профиль с поперечным уклоном 2 %, соответствующий профилю распределительной плиты и покрытия.
32. Цементогрунтовую смесь для распределительной плиты можно приготовить как на месте, так и в стационарных установках. Укладка смеси возможна по схеме «на себя» сразу на всю ширину или же (при необходимости сохранения сквозного проезда по земляному полотну) на половину ширины как по схеме «на себя», так и «от себя». Уложенную в плиту смесь уплотняют виброуплотняющими средствами или катками на пневматических шинах. Уход за распределительной плитой ведется обычными способами, выбор которых определяется конструкцией нижнего слоя основания дорожной одежды (посыпка песком, обработка битумной эмульсией при основании из битумогрунта и т.п.). После завершения схватывания плиты на нее укладывают дорожную одежду и присыпают обочины. Для присыпки обочин используют тот же материал, что и для подстилающего слоя.
Насыпь с пригрузочными бермами
33. Пригрузочные бермы целесообразно устраивать в тех случаях, когда необходимо повысить устойчивость основания по условию п. 17, а, в то время как условие п. 17, б обеспечено. Устойчивость основания насыпи с бермами рассчитывают в соответствии с пп. 171 - 177 «Методических указаний». Дополнительно расчет должен включать проверку выполнения условия п. 17, б, заключающуюся в построении эпюры σ1 по оси насыпи и в сравнении ее с эпюрой Рстр по глубине толщи.
На участках возможного подтопления берм или развитой поверхностной заболоченности следует учитывать эффект взвешивания берм.
34. Выбор конструкции с бермами обязательно обосновывают технико-экономическим сравнением вариантов с учетом наличия грунтов, пригодных для отсыпки в насыпь, возможности и стоимости их разработки и транспортировки. При сравнении необходимо иметь в виду возможность конкурирующих решений (песчаные сваи, распределяющая плита, легкая насыпь).
Насыпь с песчаными сваями
35. Устройство песчаных свай в основании насыпи позволяет:
а) уменьшить нормальные напряжения, действующие в слабом грунте (условие п. 17, б), частично передав давление через сваи на прочные подстилающие породы;
б) снизить максимальные сдвигающие напряжения, действующие в слабом грунте, улучшив тем самым условия работы иольдиевых глин в основании на сдвиг (условие п. 17, а);
в) снизить величину конечной осадки иольдиевых глин и перекрывающих их торфов, сократив тем самым время протекания интенсивной части осадки насыпи;
г) увеличить плотность и снизить влажность иольдиевых глин в основании за счет введения несжимаемого песчаного объема, что способствует возрастанию прочностных показателей (сцепления и угла внутреннего трения);
д) повысить устойчивость основания в случае возможного нарушения устойчивости по схеме сдвига по фиксированной поверхности скольжения благодаря частичной замене глины на поверхности скольжения песчаным грунтом с высоким углом внутреннего трения;
е) ускорить осадку торфа, перекрывающего глину, за счет дренирования торфяной толщи песчаными сваями, работающими при соответствующем заполнении как вертикальные дрены.
36. Конструкцию насыпи с песчаными сваями применяют независимо от положения горизонта грунтовых вод и от наличия торфяного слоя, перекрывающего глины.
37. Для устройства свай требуется привозной грунт, хотя и в значительно меньшем объеме, чем, например, для пригрузочных берм. Кроме того, для внедрения свай требуются специальные механизмы, поэтому конструкции насыпи со сваями, так же как и все остальные перечисленные выше конструкции, должны проектировать индивидуально с соответствующим технико-экономическим обоснованием.
38. Если иольдиевые глины перекрыты торфами мощностью свыше 3 м, осадку которых необходимо ускорить, сваи в пределах торфяного горизонта или на всю длину выполняют как вертикальные дрены. Подобная конструкция позволяет совместить эффект перераспределения напряжения с эффектом ускорения осадки за счет сокращения пути фильтрации воды из основания. В этом случае грунты для заполнения свай и для рабочей платформы должны удовлетворять тем же требованиям, которые предъявляются к грунтам в конструкции с вертикальными дренами.
39. Устойчивость насыпи со сваями с учетом дополнительного обжатия глин при внедрении свай следует оценивать коэффициентом стабильности, определяемым по формуле:
(20)
(расчет выполняют для оси симметрии)
где Pz - вертикальные напряжения, возникающие в грунте межсвайного пространства;
Pх - горизонтальные напряжения, возникающие в межсвайном объеме за счет бокового обжатия иольдиевой глины;
Сс - невосстанавливающаяся часть сцепления;
Р - предварительное обжатие глин за счет внедрения свай.
Величину предварительного обжатия определяют по компрессионной кривой как напряжение, необходимое для уменьшения коэффициента пористости иольдиевой глины от значения 0 (в природном состоянии) до величины ??1, определяемой по выражению
(21)
где m - сближение свай, равное отношению диаметра свай к расстоянию между ними в свету; .
40. Вертикальное Pz и горизонтальное Px напряжение в основании со сваями, так же как и вертикальную ??z и горизонтальную x относительную деформацию грунта в межсвайном пространстве следует определять по таблицам (см. вклейку). Значения переменных Px, Pz, x, z даны в таблицах в долях от напряжении Р0 и относительных деформаций 0, возникающих в основании без свай в условиях компрессионного сжатия.
В качестве исходных расчетных показателей при составлении таблиц приняты:
0 - относительная осадка иольдиевой глины в условиях компрессионного опыта под нагрузкой от веса насыпи;
г - коэффициент бокового давления иольдиевой глины;
с - коэффициент бокового давления грунта сваи.
41. Величину сближения свай, характеризующую плотность их расположения, определяют подбором с подстановкой Pz и Px, соответствующих заданному сближению . Пример расчета насыпи с песчаными сваями приведен в приложении 2. Сближение назначают в интервале от 0,2 до 1,0. Диаметр свай определяют имеющимся оборудованием, в частности, диаметром обсадной трубы. В большинстве случаев диаметр свай равен 0,2 - 0,6 м.
42. Для засыпки свай применяют грунт, не содержащий включений крупнее четверти внутреннего диаметра обсадной трубы. Коэффициент фильтрации грунта для свай не нормируется, за исключением того случая, когда сваи работают одновременно и как дрены. Тогда коэффициент фильтрации грунта должен быть не менее 5 м/сутки.
43. Коэффициент бокового давления материала свай принимают независимо от влажности: для песков крупных 0,33; средней крупности 0,34; мелких и пылеватых 0,36.
Если известен угол внутреннего трения, то коэффициент бокового давления может быть определен по формуле
44. Коэффициент бокового давления иольдиевых глин устанавливают по результатам испытания на трехосное сжатие. Для приближенных расчетов значения коэффициента бокового давления принимают:
для глин I группы 0,10 - 0,20;
для глин II группы 0,30 - 0,40;
для глин III группы 0,40 - 0,45.
45. Коэффициент бокового давления торфов в зависимости от их влажности и степени разложения принимают в интервале от 0,20 до 0,50.
46. В расчетах мгновенной устойчивости основания с песчаными сваями необходимо учитывать площадь свай S, перерезаемых поверхностью скольжения:
(22)
где Рс и Рг - давления от веса насыпи, передаваемые на сваю и на глину;
с и w - угол внутреннего трения материала свай и глины в основании со сваями;
Ссв и Сw - сцепление материала свай и глины в основании со сваями.
47. Уплотнение иольдиевых глин и перекрывающих их торфов вследствие внедрения сваи и их деформации в процессе осадки основания определяют по формуле
(23)
где 0 и - коэффициенты пористости грунта в природном состоянии и в основании со сваями.
48. Влажность иольдиевых глин в основании со сваями может быть выражена через природную влажность:
(24)
где W0, W - влажности грунта в природном состоянии и при наличии свай;
- удельный вес слабого грунта;
z - относительная осадка основания со сваями, определяемая по таблицам (см. вклейку).
49. Сцепление и угол внутреннего трения иольдиевых глин в расчетах устойчивости необходимо принимать с учетом уплотнения глины сваями, т.е. при значениях влажности, отвечающих влажности глин в основании со сваями (п. 47). В этом случае величину сцепления и угол внутреннего трения определяют в зависимости от влажности w = f(W) и Cw = f(W) при лабораторных испытаниях иольдиевых глин на сдвиг по методике «плотности-влажности».
Технология устройства песчаных свай
50. Технология устройства песчаных свай на иольдиевых глинах включают три основных этапа: подготовительные работы, устройство свай, отсыпку насыпи.
51. Подготовительные работы включают расчистку полосы отвода, снятие растительного покрова, устройство рабочей платформы, разбивку свай и вывозку грунта для их заполнения.
Если иольдиевые глины перекрыты торфом, то при устройстве насыпей со сваями его не удаляют.
При мощности торфа свыше 3 м и жестких сроках сооружения дорожной одежды верхнюю часть свай и рабочую платформу для ускорения осадки выполняют из дренирующего материала.
52. При расчистке полосы и снятии растительного покрова необходимо принять меры, предотвращающие повреждение верхнего слоя иольдиевых глин рабочими органами и гусеницами землеройных машин. При выполнении работ бульдозерами нож бульдозера не доводится до поверхности глин на 5 см. Объем призмы волочения ограничивают с таким расчетом, чтобы исключить пробуксовку гусениц и связанное с ней повреждение кровли иольдиевых глин.
