Примечания. 1. Величины интенсивности пучения, приведенные в табл. 1, определены расчетом для грунта с плотностью скелета γск =1,6 г/см3. Интенсивность пучения грунтов с другим значением γск можно определять по формуле , где fi, γск - соответственно интенсивность пучения и плотность скелета исследуемого слоя грунта.

2. W - большая из величин влажностей грунта: Wo, вычисленной по формуле (6), или Wе (естественной), установленной по данным замеров в природных условиях.

3. Wр - влажность данного слоя грунта на границе раскатывания.

Пример 2. Определить ожидаемую влажность грунта по глубине после набухания и пучения по следующим исходным данным Wт = 48, Wр = 25, W = 28,  = 2,74 т/м3, hр = 2 м.

Предварительно вычисляем:

плотность скелета грунта

пористость

плотность грунта

γ = γск (1 + 0,01W) = 1,55 (1 + 0,28) = 2,0 т/м3;

показатель свободного набухания

ано = 0,35∙0,27 = 0,095;

давление набухания

рн = 0,6∙48∙0,095 = 2,7 кг/см2.

Далее расчет проводят в табличной форме для глубин 0; 0,5; 1,0; 2,0 м. Результаты расчета приведены в табл. 2.

Таблица 2

Показатель (используемые формулы)

Величина показателя для глубин, м

0

0,5

1,0

2,0

p = γh, кг/см2

0

0,1

0,2

0,4

анр (ф. 7)

0,095

0,055

0,043

0,032

γа (ф. 12)

1,42

1,47

1,49

1,50

Wа (ф. 13)

34

32

30

30

f (табл. 1)

0,200

0,137

0,087

0,087

Wо (ф. 6)

48,5

41,0

36,5

35,5

В данном примере для поверхностного слоя грунта условие Wo < Wт не выполняется, поэтому требуется предусмотреть меры по укреплению этого слоя.

Возможность образования сплывов на этом откосе можно проверить согласно пп. 2 - 4 настоящей методики с использованием данных о состоянии грунта.

Продолжая пример 2, определим коэффициенты устойчивости откоса высотой 10 м, крутизной 1:2,5, при расположении поверхностей скольжения на различных глубинах. Результаты расчетов сведены в табл. 3.

Полученные значения коэффициента устойчивости k показывают, что длительная устойчивость откоса с возможностью образования двух поверхностей смещения (на глубинах 0,5 и 1,5 м) при k < kд не обеспечена. Поэтому необходимо предусмотреть мероприятия по укреплению откоса.

Таблица 3

Показатели (используемые формулы, рисунки)

Величины показателей для глубин, м

0,5

1,0

1,5

41,0

36,5

35,5

ε = W0

1,12

1,00

0,97

0,70

0,48

0,46

0,197

0,224

0,234

Сн (рис. 3)

0,18

0,27

0,31

Ср (ф. 4)

0,030

0,084

0,100

н (ф. 5)

14°10

15°15

16°00

р (ф. 3)

12°10

13°15

14°00

tg p

0,215

0,237

0,250

ξ = h1/Н

0,05

0,10

0,20

A (рис. 1)

54

31

19

В (рис. 1)

1,00

1,00

1,02

k

0,78

1,60

1,29

Приложение 10

Обязательное

Указания по проектированию, строительству и эксплуатации фильтрующих насыпей

1. Общие положения

1.1. Настоящие Указания предназначены для использования при проектировании, строительстве и эксплуатации железных дорог в различных природных условиях. Они развивают и дополняют соответствующие положения действующих нормативных документов по проектированию, строительству и эксплуатации водопропускных сооружений.

1.2. Фильтрующая насыпь (ФН) является разновидностью малого водопропускного сооружения, состоящего из фильтрующей части, выполняемой в виде наброски из камня, размещаемой в теле дорожной насыпи, слоя сопряжения фильтрующей части с основанием сооружения и изоляции ее поверхностей.

1.3. ФН, аналогично мостам и трубам, рекомендуется размещать в местах пересечения трассой дороги водотоков, а также ложбин, логов и других локальных понижений местности согласно требованиям СНиП II-39-76.

1.4. ФН целесообразно отдавать предпочтение в случаях размещения сооружения:

а) в пределах железных дорог III и низших категорий, притрассовых автомобильных дорог;

б) на кратко- и долговременных обходах в пределах железных дорог I и II категорий;

в) на водотоках с расчетным расходом 5 м3/с и менее;

г) на слабых и просадочных основаниях большой мощности, в том числе на участках залегания подземного льда, при которой типовые конструкции и технология строительства фундаментов мостов и труб практически не применимы, без осуществления сложных противодеформационных мероприятий и устройств, требующих значительных материальных, трудовых и энергетических затрат при строительстве и эксплуатации дороги;

д) в пределах равнинных участков местности (марь, тундра и т.п.) на пересечениях локальных понижений в местах залегания льдонасыщенных вечномерзлых грунтов и подземного льда, где по действующим нормам размещать водопропускное сооружение не требуется, но посредством продольных водоотводных канав перехват и отвод поверхностной воды от земляного полотна не может быть обеспечен, вследствие чего не исключается возможность образования водоемов у подошвы насыпи, возникновение термокарста и связанных с ним длительных и неравномерных осадок земляного полотна;

е) в пределах слабопересеченных участков местности с наличием прочных, неразмываемых грунтов основания, где требуется увеличивать высоту насыпей с 1 м (достаточных по условиям норм проектирования продольного профиля и земляного полотна) до 4 м, необходимых для размещения труб;

ж) на переходах с наличием сильно засоленных агрессивных грунтовых и поверхностных вод;

з) в районах с сейсмичностью 8 и более баллов;

и) в различных условиях, не перечисленных в пп. 1.4 и 1.5, при равенстве строительной стоимости сравниваемых вариантов проектируемого сооружения.

1.5. ФН не рекомендуется применять:

в районах с активным развитием эрозионных процессов и оврагообразованием, в том числе в районах с широким распространением лессовидных грунтов;

на периодических водотоках, в непосредственной близости от которых расположены выемки, прорезающие массивы глинистых грунтов, а также естественные склоны местности и пахотные участки, когда известные конструктивные решения по устройству илоудерживающих ограждений не могут предохранить ФН от заиливания с достаточной надежностью;

на пересечениях водотоков, переносящих в период паводков большое количество древесного мусора, промышленных и бытовых отходов;

на постоянных водотоках, являющихся естественными путями миграции рыбы, а также используемых для передвижения плавсредств.

1.6. По гидравлическому режиму ФН могут быть безнапорными и напорными. Напорной называют ФН, в которой ее входное отверстие полностью заполнено водой, а расчетный уровень водотока превышает верх сооружения (рис. 1, a). Безнапорной является ФН, внутри которой вода ограничена свободной поверхностью, называемой поверхностью насыщения или (в продольном сечении) кривой депрессии (рис. 1, б).

1.7. ФН применимы в качестве незаглубленного фундамента одно- или многоочковой водопропускной трубы. При таком конструктивном решении ФН называют комбинированной (КФН) и на нее распространяются все положения настоящих Указаний.

Рис. 1. Конструктивные схемы ФН:

а - работающей в напорном режиме; б - то же в безнапорном; 1 - дорожная насыпь; 2 - изоляция (геотекстиль); 3 - ФЧ сооружения; 4 - укрепление основания, назначаемое в зависимости от вида грунтов и скорости течения в пределах сооружения (мощение камнем; слой щебня, втрамбованный в грунт, песчаная или галечно-гравийная подушка, геотекстиль и т.д.); 5 - кривая депрессии водотока в пределах сооружения

1.8. Решение по выбору типа проектируемого сооружения (мост, труба, ФН или КФН) рекомендуется принимать на основе технико-экономического сравнения возможных вариантов.

1.9. Для ликвидации застоев поверхностной воды, возникающих у подошвы откосов насыпи в условиях временной и постоянной эксплуатации железных дорог или на притрассовых автомобильных дорогах, целесообразно применять дренирующие прорези (ДП), размещаемые аналогично ФН в теле насыпи. Размеры ДП назначают конструктивно, без гидравлического расчета; проектируют, строят и эксплуатируют ДП согласно настоящим Указаниям, как и ФН.

2. Проектирование

2.1. Для проектирования ФН необходимо иметь следующие исходные данные:

величины расчетного расхода воды и продольного уклона лога или русла;

поперечное сечение лога или русла;

высоту и конструкцию насыпи в месте расположения ФН;

вид грунта, слагающего русло, в естественных условиях;

характеристику растительно-дернового покрова в пределах русла;

местоположение запасов камня (выемка, карьер), намечаемого для строительства ФН;

физико-технические характеристики камня (генезис, морозостойкость, размокаемость, размываемость).

Рис. 2. Схема устройства ФН на слабом основании, в том числе на марях:

а - продольный разрез; б - поперечный разрез ФН, сооружаемой до возведения прилегающих участков земляного полотна; в - то же после возведения насыпи; г - то же, сооружаемой в условиях эксплуатации дороги; 1 - входной оголовок ФЧ, выступающий за плоскость откосов дорожной насыпи в виде берм шириной l; 2 - дорожная насыпь; 3 - ФЧ сооружения; 4 - изоляция верха и боков ФЧ (синтетический нетканый материал типа дорнит); 5 - кривая депрессии водного потока в пределах ФЧ сооружения; 6 - выходной оголовок ФЧ; 7 - изоляция верха и боков подушки и откосов подходных участков насыпи; 8 - растительно-моховой покров; 9 - подушка из песка или галечно-гравийного грунта высотой над верхом кочек под основной площадкой h, отсыпаемая на поверхность растительно-мохового покрова; 10 - условный уровень верха кочек; 11 - откосы подходных участков насыпи до возведения ФЧ сооружения; 12 - откосы оголовков ФЧ сооружения; Бп - отметка бровки полотна

2.2. В продольном сечении ФН проектируют в зависимости от назначаемого гидрологического режима работы сооружения и степени размывания грунтов основания, применительно к схемам, приведенным на рис. 1, 2.

2.3. Поперечное сечение ФН назначают трапецеидальным, прямоугольным или иной формы, в зависимости от сроков выполнения строительных работ и естественного очертания лога, русла водотока и других мест трассы, где размещается проектируемое сооружение. При строительстве новых дорог проектируют преимущественно трапецеидальным, размещая большое основание внизу (рис. 2, б) в случае опережающего строительства ФН или вверху (рис. 2, в) - при опережающем выполнении земляных работ по возведению насыпи.

В случае производства работ по устройству ФН в условиях эксплуатации существующей дороги целесообразно назначать прямоугольное поперечное сечение сооружения (рис. 2, г) или другой формы в зависимости от вида и конструкции заменяемого сооружения и с учетом технологии производства работ (см. п. 1.9).

2.4. Размеры поперечного сечения фильтрующей части (ФЧ) сооружения назначают с учетом результатов гидравлического расчета (рекомендуемое приложение 11).

2.5. На водотоках с расчетным расходом более 10 м3/с целесообразно рассматривать варианты применения комбинированных водопропускных сооружений с их размещением:

а) по вертикали - КФН (рис. 3). При этом нижняя часть сооружения - ФН предназначена для пропуска водотока при меженном уровне воды и части расхода во время паводков, а верхняя часть над ФН - труба (одна или более (по расчету) должна обеспечивать пропуск части расхода во время паводков;

Рис. 3. Схема устройства комбинированной ФН (поперечный разрез):

1 - дорожная насыпь; 2 - ФЧ сооружения; 3 - изоляция (синтетическое полотно типа дорнит) верха и боков ФЧ сооружения; 4 - водопропускная труба; 5 - изоляция (синтетическое полотно типа дорнит) поверхности основания; 6 - естественная поверхность; 7 - слой сопряжения ФЧ сооружения с основанием (подушка из песка или галечно-гравийного грунта (при наличии растительно-мохового покрова); слой щебня, втрамбованный в грунт основания (при отсутствии растительно-мохового покрова, мощение и т.д.), назначаемый в зависимости от скорости течения водотока в сооружении и вида грунта основания

б) по горизонтали (ФН + мост), когда ФН размещают на пересечениях стариц и рукавов основного русла в пределах широких пойм реки, для пропуска меженных вод и части расхода во время паводков; мост - через основное русло реки для пропуска основного расхода водотока, плавсредств и плывущих предметов (льда, деревьев и т.д.).

2.6. На водотоках с расчетным расходом 0,5 м3/с и менее размеры поперечного сечения ФЧ назначают конструктивно с учетом намечаемых организации и способа производства работ по возведению прилегающих участков насыпи и водопропускного сооружения (ФН, КФН или ДП).