Страница 7: Изыскания и проектирование автомобильных дорог на многолетнемерзлых грунтах. Учебное пособие (46562)

Таблица 8.3

Значения допустимой влажности глинистых грунтов Wp

(в долях от оптимальной)

Примечание. В табл. 8.2 и 8.3 приведены данные А.С. Плоцкого.

Таблица 8.4

Значения оптимальной влажности

Примечание. В таблице приведены данные А.С. Плоцкого

Таблица 8.5

Наименьшие значения коэффициента уплотнения грунта Ку

Примечания: 1. Большие значения Ку принимают для цементобетонных покрытий.

2. Таблица разработана В.А. Давыдовым.

При большем содержании пылеватых и глинистых частиц, чем указано в табл. 8.1, грунты применяют для отсыпки лишь нижней части насыпи, а верхняя должна быть отсыпана из непылеватых грунтов на толщину не менее 0,8 - 1,0 м (считая от поверхности покрытия).

Для получения необходимой прочности земляного полотна грунты должны быть уплотнены до требуемой плотности.

Наименьший коэффициент уплотнения грунта в насыпях назначают в зависимости от расположения слоя грунта в насыпи по высоте, типа покрытия и дорожно-климатического района (табл. 8.5).

8.2. Конструкции земляного полотна

8.2.1. Конструкции земляного полотна по первому принципу проектирования

Проектирование по первому принципу ведут на особо сложных по мерзлотно-грунтовым условиям участках (3-й тип местности) с низкотемпературной вечной мерзлотой на глинистых сильнопросадочных грунтах с влажностью выше предела текучести, когда оттаивание грунта основания не допускается, так как может привести к недопустимым деформациям и разрушению дорожной одежды.

При проектировании автомобильных дорог по принципу обеспечения мерзлого состояния грунтов основания земляное полотно конструируют в насыпях (безрезервный поперечный профиль) из несцементированных обломочных грунтов с обязательным сохранением в неразрушенном состоянии мохорастительного покрова в основании насыпи и на всей дорожной полосе (рис. 8.1, тип I).

В лесистой местности ширина просеки не должна превышать ширины основания насыпи. Для предохранения мохорастительного покрова от разрушения целесообразно предусматривать в нижней части прослойки из дренирующих грунтов мелких фракций (не крупнее 50 - 100 мм) толщиной 0,3 - 0,5 м (рис. 8.2, тип II).

При необходимости уменьшения высоты насыпи или наличии дешевых местных теплоизоляционных материалов в основание земляного полотна укладывают теплоизоляционные прослойки различной толщины (рис. 8.2, тип III) из местных строительных материалов, обладающих коэффициентом теплопроводности и достаточной прочностью (уплотненные мох и торф, нестроевая древесина, шлак и другие местные или привозные теплоизоляционные материалы).

Рис. 8.1. Поперечные профили насыпи на льдонасыщенном основании:

1 - несцементированный обломочный грунт; 2 - мохорастительный покров; 3 - верхняя граница вечной мерзлоты (ВГВМ) до постройки насыпи; 4 - ВГВМ после постройки насыпи

Рис. 8.2. Поперечные профили насыпи на льдонасыщенных грунтах:

1 - мохорастительный покров; 2 - защитный слой из дренирующего грунта мелких фракций; 3 - несцементированный обломочный грунт; 4 - термоизоляция из мха (назначаются на основе теплотехнического расчета); 5 - ВГВМ до постройки насыпи; 6 - ВГВМ после постройки насыпи

Если высокие насыпи сооружают в две стадии, то на первой (зимней) стадии применяют только несцементированные обломочные грунты (рис. 8.3, типы IV и V), а на второй (летней) - допускаются глинистые грунты. В таких случаях верхнюю часть насыпи отсыпают из щебеночного или гравийного материалов слоем не менее 0,5 м (см. рис. 8.3, тип IV).

На косогорных участках (не круче 1:5) земляное полотно проектируют в насыпи, иногда (на участках не положе 1:10) предусматривают подунасыпи-полувыемки. Во избежание нарушения мерзлотного режима местности, увеличения глубины оттаивания и снижения устойчивости сооружения уступы на косогоре не устраивают.

В низовой части откоса насыпи защищают от теплого воздействия основания присыпкой из мохоторфа или другого теплоизоляционного материала (например, пенопласта, полистирола и др.) (рис. 8.4, тип VI).

8.2.2. Конструкции земляного полотна по второму принципу проектирования

Проектирование по второму принципу ведут на сложных по мерзлотно-грунтовым условиям участках (2-й тип местности) с низкотемпературной вечной мерзлотой на глинистых и песчаных просадочных грунтах с влажностью менее предела текучести, когда прогнозируют оттаивание грунтов естественного основания с учетом допустимых деформаций покрытия в процессе эксплуатации дороги.

При проектировании автомобильных дорог по принципу ограничения глубины оттаивания грунтов основания, исходя из допустимых деформаций, земляное полотно конструируют в соответствии с поперечными профилями, приведенными на рис. 8.1 - 8.4. Допускается возводить земляное полотно из местных глинистых грунтов с закладкой сосредоточенных или притрассовых резервов (рис. 8.5, типы VII, VIII). При этом запрещается убирать или разрушать мохорастительный покров в основании насыпи.

В случае маловлажных грунтов естественного основания и при небольшой высоте насыпи (до 1,5 м) резервы можно располагать непосредственно у подошвы насыпи (см. рис. 8.5, тип VIII).

Рис. 8.3. Поперечные профили насыпей на льдонасыщенном основании, сооружаемые в две стадии (зимнюю и летнюю):

1 - щебень или гравий по расчету на прочность (но не менее 0,5 м); 2 - глинистый грунт; 3 - несцементированный обломочный грунт; 4 - мохорастительный покров; 5 - ВГВМ до постройки насыпи; 6 - ВГВМ после постройки насыпи

Рис. 8.4. Поперечный профиль насыпи на льдонасыщенном косогоре крутизной менее 1:5:

1 - несцементированный обломочный грунт; 2 - мохорастительный покров; 3 - ВГВМ до постройки насыпи; 4 - ВГВМ после постройки насыпи; 5 - нагорный мерзлый валик; 6 - укрепление бетонными плитами на слое мохоторфа; 7 - теплоизоляция из мха или торфа толщиной не менее 0,5 м; 8 - глинистый грунт толщиной 15 - 20 см; 9 - дренирующая присыпка

Рис. 8.5. Поперечный профиль насыпи из местных глинистых грунтов:

1 - щебень или гравий по расчету на прочность (но не менее 0,5 м); 2 - глинистый грунт из притрассовых резервов; 3 - земляная берма; 4 - мохорастительный покров; 5 - резерв; 6 - водоотводная канава; 7 - ВГВМ до постройки насыпи; 8 - ВГВМ после постройки насыпи

На сырых участках местности (2 тип) целесообразно предусматривать между подошвой насыпи и внутренней бровкой резерва земляные бермы шириной 3 - 5 м. Поверхность бермы должна иметь уклон в сторону резерва (см. рис. 8.5, тип VIII).

На косогорных участках (круче 1:5) земляное полотно низовой части нужно поддерживать специальными подпорными стенками, предусматривая их заглубление в вечномерзлый грунт по расчету на выпучивание (рис. 8.6, тип IX).

На затапливаемых участках и на подходах к мостам и другим искусственным сооружениям земляное полотно возводят из несцементированных обломочных грунтов. Бровка земляного полотна должна быть выше уровня расчетного горизонта воды на высоту волны с набегом на откос, но не менее 0,5 м. В случае низкого расчетного горизонта воды верхнюю часть насыпи можно отсыпать из глинистых грунтов. При этом высоту нижней части насыпи из несцементированных обломочных грунтов назначают по расчету (высота подпора воды плюс высота набега волны на широких поймах), во всех случаях она должная быть выше расчетного горизонта воды не менее чем на 0,5 м (рис. 8.7, тип X).

Рис. 8.6. Поперечный профиль насыпи на косогоре (круче 1:5):

1 - подпорная стенка; 2 - несцементированный обломочный грунт; 3 - мохорастительный покров; 4 - мерзлотный валик; 5 - укрепление бетонными плитами на слое из мохоторфа; 6 - нагорная водоотводная канава; 7 - ВГВМ до постройки насыпи; 6 - ВГВМ после постройки насыпи

Высокие насыпи на затопляемых участках конструируют в соответствии с рис. 8.8 (типы ХI - ХII).

8.2.3 Конструкции земляного полотна в выемках

Как отмечалось выше, выемку в зоне вечной мерзлоты допускается проектировать главным образом на участках местности с благоприятными грунтово-гидрогеологическими условиями (скальные, щебенистые и гравелистые грунты) при отсутствии линз и прослоек льда (рис. 8.9, тип ХIII).

В случае разработки выемок в сложных грунтово-гидрогеологических условиях (сырые места) их нужно проектировать с соответствующим обеспечением теплоизоляции откосов, заменой переувлажненных грунтов песчаным или другим качественным материалом, с устройством в основании дорожной одежды морозозащитных слоев (рис. 8.10, тип ХIV).

Мелкие выемки раскрывают или разделывают под насыпь для повышения их устойчивости и улучшения их снегозаносимости (рис. 8.10, тип ХV). Во всех случаях должен обеспечиваться надежный водоотвод из выемки.

Толщину заменяемого в выемках грунта следует определять на основании теплотехнического расчета из условия обеспечения требуемой устойчивости дорожной конструкции.

В отдельных случаях при неблагоприятных грунтово-мерзлотных условиях следует устраивать закюветные полки шириной 1,5 - 2 м и уположение откосов выемки. Крутизну откосов выемок, устраиваемых в неблагоприятных гидрогеологических и мерзлотно-грунтовых условиях, следует назначать по индивидуальным проектам.

8.2.4. Конструкции земляного полотна по третьему принципу проектирования

Проектирование по третьему принципу ведут на легкоосушаемых просадочных грунтах с влажностью менее предела текучести на участках высокотемпературной сплошной и островной вечной мерзлоты. Его применяют главным образом на сырых участках местности, когда предусматривается заблаговременное оттаивание вечномерзлых грунтов, осушение дорожной полосы и упрочнение грунтов основания за счет их предпостроечной осадки при оттаивании.

Рис. 8.7. Поперечный профиль на затопляемом участке (насыпь высотой до 12 м, глубина воды на пойме до 4 м):

1 - щебень или гравий по расчету на прочность; 2 - глинистый грунт; 3 - несцементированный обломочный грунт; РГВ - расчетный горизонт воды (конструкция применима при глубине воды до 2 м); 4 - ВГВМ до постройки насыпи; 5 - ВГВМ после постройки насыпи

Рис. 8.8. Поперечные профили насыпи на затапливаемой пойме (насыпь высотой до 12 м, глубина воды на пойме до 4 м); обозначения те же, что и на рис. 8.7

Рис. 8.9. Поперечный профиль выемки в скальных грунтах:

1 - нагонная водоотводная канава; 2 - растительный слой; 3 - легковыветривающаяся скальная порода; 4 - выветривающаяся скальная порода

Рис. 8.10. Поперечные профили в слабольдонасыщенных грунтах:

1 - щебень или гравий; 2 - глинистый грунт основания; 3 - укрепление бетонными плитами на слое мохоторфа; 4 - термоизоляция из мха по расчету; 5 - ВГВМ до устройства выемки; 6 - ВГВМ после устройства выемки; 7 - водоотводная канава; 1 : m и 1 : n - по расчету на снегозаносимость; 8 - мерзлотный валик

При проектировании автомобильных дорог по принципу обеспечения оттаивания и осушения грунтов основания с учетом допускаемых деформаций земляное полотно конструируют в насыпях (рис. 8.11, типы ХVI, ХVII). При этом необходимо не менее чем за год до начала основных работ расчистить дорожную полосу от леса и кустарника, сплошь снять мохорастительный покров в пределах дорожной полосы и устроить водоотводные канавы.