После снятия мохорастительного покрова с дорожной полосы и устройства водоотводных канав за год до начала основных работ влажность супесчаного грунта основания в результате осушения снизилась до 16%.
Дорожная одежда включает двухслойный асфальтобетон толщиной 10 см на щебеночном основании толщиной 15 см, подстилаемом слоем гравийно-песчаной смеси толщиной 15 см. Земляное полотно предусмотрено отсыпать из крупнозернистого песка. Требуется определить высоту насыпи.
Расчет ведут по формуле (8) настоящего приложения.
Поскольку насыпь состоит из трех слоев, то определяют глубину оттаивания каждого слоя:
верхнего (покрытие) - по формуле (2), где = 3 м (по рис. 1 настоящего приложения), поправочный коэффициент на влажность (1%) KW = l,l; Kп = 1,30:
НС1 = 3,0??1,11,30 = 4,3 м;
нижнего (основание) - по формуле (3), где = 3м (по рис. 1 настоящего приложения), поправочный коэффициент на влажность (5%) КW = 0,98:
НС2 = 3,0??0,98 = 2,94 м;
нижнего (грунт земляного полотна) - по формуле (4), где = 2,8 м (по рис. 3 настоящего приложения поправочный коэффициент на влажность (8%) песчаного грунта, подстилаемого глинистым, КW = 0,92:
НС3 = 2,8??0,92 = 2,56 м.
Определяют глубину предварительного оттаивания грунта основания до возведения земляного полотна по рис. 2 настоящего приложения, поправочный коэффициент на влажность (16%) КW = 0,96:
НТ = 2,2??0,96 = 2,16 м
По формуле (6) настоящего приложения для трехслойной конструкции
Допустимая осадка Sдоп = 0,04 м (см. п. 2 настоящего приложения).
Относительная осадка е = 0,05 по графику (см. рис. 6 настоящего приложения) при влажности 16% и Jп = 7.
Осадку грунтов S, после предварительного оттаивания рассчитывают по формуле (9), определив по табл. 2 настоящего приложения коэффициенты Ао, и ао (Ао = 0,03; ао = 0,005 м2/т):
Высота насыпи
Учитывая, что толщина дорожной одежды 0,4 м, земляное полотно нужно отсыпать на высоту
Н = 1,56 - 0,40 = 1,16 м.
Приложение 5Обязательное
Расчет насыпи на снегонезаносимость
1. Высоту снегонезаносимой насыпи Нс.н - определяют по формуле
(1)
где Кс - коэффициент, корректирующий высоту снежного покрова на метеостанции с его высотой на трассе;
hр.сн - расчетная высота снежного покрова, м, с учетом вероятности ее превышения 5% по данным ближайшей метеостанции;
??h - возвышение насыпи над снежным покровом, м; назначается для районов с метелевой деятельностью в зависимости от категории дороги: II - 0,7 м, III - 0,6 м, IV - 0,5 м, V - 0,4 м.
Показатель Kс определяют по данным снегомерных съемок по трассе во время зимних изысканий. Для более надежной корреляции количество снегомерных съемок в зимний период должно быть не менее 15.
При этом фиксируют даты проведения снегомерных съемок и сравнивают их с результатами снегомерных съемок на метеостанции в те же дни. Распределение снежного покрова по трассе устанавливают с привязкой к пикетам, и результаты замеров заносят в журнал по форме табл. 1 настоящего приложения.
С учетом полученных данных коэффициент Кс рассчитывают по формуле
(2)
где hс.т - высота снежного покрова на трассе, м;
hс.м - высота снежного покрова по метеоданным на дату снегомерных съемок на трассе, м.
Таблица 1
|
Время наблюдения |
Показатели снегомерных съемок |
||||||||||||
|
|
на трассе (пункт, км, ПК) |
на метеостанции (пункт) |
|||||||||||
|
Год |
Месяц |
Число |
Высота снежного покрова, м |
Плотность снега, г/см3 |
Скорость ветра V1,0, м/с |
Скорость ветра Vф, м/с |
Румб ветра |
Рельеф |
Высота снежного покрова, м |
Плотность снега, г/см3 |
Скорость ветра Vф, м/с |
Румб ветра |
Рельеф |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Значение Кс осредняют и вводят в формулу (1) настоящего приложения. При невозможности проведения зимних изысканий значение корректирующего коэффициента Kс для склоновых участков местности разрешается ориентировочно принимать по табл. 2 настоящего приложения.
2. В районах со слабо выраженной метелевой деятельностью, где преимущественно распространены снегопады, необходимое возвышение насыпи над снежным покровом h определяют из условия размещения снега в придорожной полосе по графику, приведенному на рис. 1 настоящего приложения.
Таблица 2
|
Характеристика местности |
Значения корректирующего коэффициента Кех) |
||
|
Расположение трассы на склоне |
Условия обтекания |
Крутизна склона |
|
|
Вблизи вершины |
Наветренная сторона |
1:15 - 1:50 |
0,30 |
|
Верхняя часть склона |
То же |
>1:15 |
0,55 |
|
|
|
1:20 |
0,80 |
|
Нижняя часть склона |
-??- |
1:10 - 1:100 |
0,8 - 1,0 |
|
У основания склона |
-??- |
>1:30 |
1,2 - 1,3 |
|
|
|
1:100 |
2,0 |
|
|
Подветренная сторона |
>1:40 |
>2,0 |
х) Значения Кс даны относительно высоты снежного покрова на открытых равнинных участках местности.
Рис. 1. Зависимость необходимого возвышения насыпи ??h от высоты снежного покрова из условия размещения снега, убираемого с дороги. Цифры на кривых - категория дороги
Пример расчета
Проектируется дорога III категории с шириной земляного полотна поверху В = 12,0 м. Трасса проложена в тундровом районе с объемом снегопереноса более 600 м3/м по наветренному пологому склону косогора (крутизна 1:50). По данным ближайшей метеостанции, расположенной на местности с равнинным рельефом, высота снежного покрова в год изысканий была 45 см, а с вероятностью превышения 5% - 67 см.
По исходным данным, видно, что район строительства характеризуется сильной метелево-ветровой деятельностью. Требуется определить высоту насыпи по условиям снегонезаносимости.
Расчет ведут по формуле (1) настоящего приложения.
Исходные параметры определяют следующим образом: ??h = 0,6 м - для дороги III категории; hр.см = 0,67 м - с вероятностью превышения 5%. Значение Кс может быть определено по табл. 2 настоящего приложения (ввиду отсутствия данных снегомерной съемки на трассе): Кс = 0,8.
Высота снегонезаносимой насыпи
Нс.н = 0,8??0,67+0,6 = 1,15 м.
При отсутствии снегопереноса h (из условия размещения снега на придорожной полосе) определяют по рис. 1 настоящего приложения для дороги III категории:
??h = 0,4м.
Тогда
Нс.н = 0,8??0,67+0,4=0,95 м.
При проектировании принимают большее значение высоты насыпи, т.е. Нс.м = 1,15 м.
Пример расчета толщины снежного покрова с вероятностью превышения 5%
В районе строительства автомобильной дороги устанавливают по данным наблюдений ближайшей метеостанции в течение 10 лет максимальную высоту снежного покрова . Например, значения колебались от 36 до 65 см. Во время изысканий дороги высота снежного покрова на станции равнялась 50 см.
Полученные значения располагают в убывающем порядке и вычисляют период эмпирической повторяемости Тэ (табл. 3 настоящего приложения).
Таблица 3
|
, см |
m |
n + 0,4 |
m - 0,3 |
Тэ |
|
65 |
1 |
- |
0,7 |
14,9 |
|
61 |
2 |
- |
1,7 |
6,1 |
|
55 |
3 |
- |
2,7 |
3,9 |
|
50 |
4 |
- |
3,7 |
2,8 |
|
48 |
5 |
- |
4,7 |
2,2 |
|
45 |
6 |
10,4 |
5,7 |
1,8 |
|
43 |
7 |
- |
6,7 |
1,6 |
|
40 |
8 |
- |
7,7 |
1,4 |
|
39 |
9 |
- |
8,7 |
1,2 |
|
36 |
10 |
- |
9,7 |
1,1 |
На основании полученных данных и Тэ строят в логарифмических координатах lg - lg Тэ эмпирическую кривую распределения максимальных высот снежного покрова (рис. 2 настоящего приложения).
Рис. 2. Распределение максимальных высот снежного покрова
Принимая Тр = 20 лет (5% обеспеченности), lg Тр = 1,3, по полученному графику путем экстраполяции устанавливают, что lg = 1,83, тогда по таблицам десятичных логарифмов = 67,6 см.
Приложение 6Обязательное
Расчет насыпей на промороженных основаниях
1. Прочность и устойчивость насыпи на промороженном основании (см. рис. 20) обеспечиваются при соблюдении следующих условий:
; (1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
где Нн.п - толщина намораживаемой плиты из торфа, м;
Нвоз - требуемое возвышение торфяной плиты над расчетным уровнем воды на болоте, м; hвоз??0,2 м;
hп.в - расчетная толщина слоя поверхностных или длительно (более 20 сут.) стоящих вод на болоте, м;
Sо - осадка талого слоя торфяной залежи под действием веса дорожной конструкции и подвижной нагрузки, м;
Sт - осадка намороженного слоя торфа при максимальном оттаивании его в период строительства, м;
Sт=0,4hот.п;
hот.п - глубина оттаивания намороженной торфяной плиты в период строительства, м;
hот.п??0,4 м;
Нпр - толщина промороженного слоя торфяной залежи из условия обеспечения безопасности работ, м (табл. 1 настоящего приложения);
Нд - минимальная толщина мерзлого основания из условия обеспечения деформационной устойчивости в период строительства и стабилизации осадки, м (см. табл. 1 настоящего приложения);
Вп - требуемая ширина намораживаемой торфяной плиты в период строительства, м;
- ширина минеральной части насыпи понизу, м;
вб - ширина бермы, м; вб2 м;
Byс - минимальная ширина плиты, при которой обеспечивается устойчивость конструкций в период стабилизации осадок, м; на болотах 1 типа Вус?? 20 м, II и III типов - Byс24 м;
hгр - толщина минеральной части насыпи под обочиной, м;
Hуп - высота насыпи, при которой исключаются недопустимые упругие деформации (табл. 2 настоящего приложения);
- глубина оттаивания намороженной торфяной плиты сверху в средний многолетний год, м;
hдоп - допустимая глубина оттаивания торфяной плиты сверху из условия обеспечения требуемой прочности конструкции в процессе эксплуатации, м; для дорог II категории - 0,1 - 0,15 м, III - 0,25 - 0,3 м, IV-V - 0,35 - 0,4 м;
hпр - глубина промерзания многослойной дорожной конструкции сверху, м;
- глубина оттаивания намороженной плиты снизу за счет притока тепла из талой торфяной залежи, м; обычно 0,15 м;
hод - толщина дорожной одежды, м;
- толщина слоя минерального грунта под дорожной одеждой, м;
- глубина оттаивания многослойной дорожной конструкции сверху в наиболее теплый (расчетный) год, м;
hпред - минимальная толщина намороженной торфяной плиты из условия обеспечения прочности и устойчивости конструкции в период ее эксплуатации, м (табл. 3 настоящего приложения).
Таблица 1
|
Сопротивление сдвигу верхнего слоя торфяной залежи, кПа |
Нд, м |
Нпр, м |
|
>9,8 |
1,00 |
0,40 |
|
4,9 - 9,8 |
1,15 |
0,45 |
|
<4,9 |
1,30 |
0,50 |
Таблица 2
|
Тип дорожной одежды |
Минимальное значение Нуп, м, при исходной мощности торфяной залежи, м |
|||
|
|
1 |
2 |
4 |
6 |
|
Капитальный |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
3,0 |
|
Облегченный |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
|
Переходный |
1,2 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
2. Верхняя часть насыпи из минерального грунта должна не только воспринимать нагрузки, передающиеся через дорожную одежду, но и обеспечивать благоприятный тепловой режим мерзлого основания: в летний период не допускать оттаивания торфяной плиты на глубину более величины hдоп, в зимний период допускать понижение температуры торфа в плите. Поэтому толщину слоя минерального грунта следует определять по теплотехническому расчету, руководствуясь рекомендациями пп. 4 - 7 настоящего приложения.
