Страница 21: ВСН 84-89. Изыскания, проектирование и строительство автомобильных дорог в районах распространения вечной мерзлоты (46704)

Если , то условие (5) будет выполнено.

Пример расчета

Требуется запроектировать автомобильную дорогу III категории для населенного пункта, расположенного на 62° с.ш. (среднегодовая температура воздуха минус 3,3°С). Конструкция дорожной одежды: покрытие из плит ПАГ-14 (h1 = 0,14 м), основание из гравийного материала (h2 = 0,2 м). Для отсыпки насыпи используется супесь легкая (W = 17%, гр = 1,80 т/м3).

Дорога пересекает болото 1 типа, мощность торфяной залежи Нт.з = 4 м, торф верховой. Показатели торфяных грунтов по глубине болота:

до 2 м - влажность 700%,. плотность скелета ск1 = 0,13 г/см3, сопротивление сдвигу по крыльчатке Скр1 = 15 кПа;

от 2 до 4 м - влажность 800% , ск2 = 0,1г/см3, Скр2 = 10 кПа.

Параметры земляного полотна назначают предварительно согласно рекомендациям, изложенным в пп. 1 - 2 настоящего приложения: ширина земляного полотна для дороги III категории  = 12 м; при среднегодовой температуре воздуха минус 3,3°С согласно табл. 4 настоящего приложения толщина слоя грунта из легкой супеси принята ориентировочно  = l,l м. Тогда

м.

Толщина промороженного слоя торфяной залежи Нпр = 0,4 м назначена по табл. 1 настоящего приложения из условия обеспечения безопасности ведения работ. Болото не обводнено, следовательно, hп.в = 0, hвоз = 0,3 м.

Для определения толщины намораживаемой плиты Нн.п значения So и Sт приняты ориентировочно:

Согласно условию (1) настоящего приложения

Нн.п=0,3+0+1,1+0,16=1,56 м.

При такой толщине плиты условие (2) будет удовлетворено: 1,56+0,4 = 1,96 >Нд = 1,0 м (см. табл. 1 настоящего приложения).

Ширина намораживаемой плиты Вп определена из условия (3) при вб - 2 м:

Вп = 16,3+2??2 = 21 м >Вус.

Для принятых предварительно параметров земляного полотна условие (4) будет удовлетворено: 1,1+0,4+1,56 = 3,06 м>Нуп = 3,0 м (см. табл. 2 настоящего приложения).

Расчет осадки талого слоя торфяной залежи So производят по формуле (7), предварительно установив значения n, р , Еср:

а) коэффициент n = 0,18 по рис. 1 настоящего приложения при

б) удельную нагрузку на торфяное основание р определяют по формуле (10) настоящего приложения:

р=[9,8(6??0,142,5+60,22,0)+0,5(12,0+16,3)9,81,12,05+219,81,0(0,3+1,1)]/21=31 кПа;

в) усредненный модуль деформации рассчитывают по формуле (8) настоящего приложения, предварительно установив значения Е1 и Е2 по формуле (9):

Подставив в формулу (7) настоящего приложения значения n, p и Еcр, определяют осадку талого слоя торфяной залежи

Среднемесячные температуры воздуха для заданного пункта, (среднемесячные значения суммарной солнечной радиации Qc, а также среднемесячные приведенные температуры воздуха tпрi, рассчитанные по формуле (11), приведены в табл. 10 настоящего приложения. При расчете tпрi принято: т = 23,2 Вт/(м2С); КА = 0,5 по графику (см. рис. 2) при А = 25% (цементобетонное покрытие).

Таблица 10

По данным табл. 10 определяют средние приведенные температуры воздуха за летний (tп.л) и зимний (tп.з) периоды по формуле (12) настоящего приложения, предварительно рассчитав коэффициенты Ал(з) и Вл(з) по формулам (13) настоящего приложения"

По формуле (14) определяют продолжительность периодов л и з с положительными и отрицательными температурами воздуха:

л = 730[0,9+(5-1)+0,9] = 4234 ч;

??з = 730[0,1+(7-1)+0,1] = 4526 ч.

Проверка: л + з = 24×365 = 8760 ч = 4234 + 4526 = 8760 ч.

Теплотехнические характеристики материалов дорожной конструкции определены по табл. 8 и приведены в табл. 11 настоящего приложения.

Для расчета глубины оттаивания намороженной торфяной плиты предварительно вычисляют по формулам (15) значения S, ??, Kг.

Таблица 11

По номограмме рис. 3 настоящего приложения при  = 2,80 м-1 и Кг = 17,7 находят глубину оттаивания однородного массива легкой супеси h = 2,75 м. При  = 1,1 м глубина оттаивания торфяной плиты сверху по формуле (16) настоящего приложения составит

что превышает допустимую глубину из условия обеспечения требуемой прочности конструкции (см. п. 1 настоящего приложения). Поэтому следует увеличить толщину слоя минерального грунта, определив его при условии

 = 2,75-40,35 = 1,35 м.

Для проверки условия (5) настоящего приложения необходимо произвести расчет глубины промерзания конструкции, предварительно вычислив значения S, , Кг.

По номограмме рис. 3 настоящего приложения при ?? = 3 м-1 и Кг = 20,6 находят глубину промерзания однородного массива из супеси h =3,1 м и вычисляют толщину промерзания торфяной плиты под слоем грунта  = 1,35 м:

 поэтому условие (5) будет удовлетворено.

В связи с тем, что толщина слоя минерального грунта по теплотехническому расчету  = 1,35 м больше, чем была принята предварительно ( = l,l м), необходимо уточнить параметры дороги:

ширина насыпи понизу

 = 12,0+21,5 (1,35+0,34) = 17,1 м;

ширина намораживаемой плиты

Уточнение осадки Sо:

при  по графику рис. 1 nт = 0,17;

р = [9,8(60,142,5+60,22)+0,5(12+17,1)×9,81,352,5+249,81(0,3+0,82)]/24=30,1 кПа;

Толщина намораживаемой плиты согласно условию (1) составит

Нн.п = 0,86+0,16+0,3+0 = 1,32 м.

Окончательно конструктивные параметры дороги (см. рис. 20) приняты: Нн.п = 1,32 м;  = 12,0 м;  = 17,1 м; Нпр = 0,4; Вп = 24 м;  = l,35 м; So = 0,86 м„ Sт = 0,16 м;  = 0,35 м;  = 0,1 м. При этих параметрах условия (1) - (6) выполнены, и расчет считается законченным.

Приложение 7Обязательное

Расчет строительной осадки грунтов основания и тела насыпей

1. В расчетах строительной осадки грунтов основания при сооружении насыпей следует учитывать время производства работ (лето, зима) и технологию возведения земляного полотна (на полную высоту или послойно).

2. На участках, где земляное полотно запроектировано по первому принципу, насыпь возводят на полную высоту в зимний период на промерзших грунтах деятельного слоя, которые в летний период не оттаивают. Строительная осадка в таких случаях протекает в результате обжатия мерзлого мохорастительного покрова под весом насыпи. Величина обжатия (строительная осадка) Sc = 0,5hм.п, где hм.п. - мощность (толщина) мохорастительного покрова, см.

3. На участках, где земляное полотно запроектировано по второму принципу, насыпь возводят на полную высоту как в зимний, так и в летний период.

При зимней отсыпке строительную осадку Sс определяют по следующим схемам:

насыпь возводят на полную высоту из сыпучемерзлого песчаного или крупнообломочного грунта на промерзших грунтах деятельного слоя:

Sc=Sг.о,                                                                    (1)

где Sг.о - осадка грунтов основания в результате их оттаивания на расчетную глубину и уплотнения в пределах этой глубины под действием собственного веса, веса насыпи и подвижной нагрузки, см;

насыпь возводят на полную высоту из сухо- и твердомерзлых грунтов, а также из талых песчаных или глинистых с комьями мерзлых грунтов на промерзших грунтах деятельного слоя:

Sc=Sт.н+Sг.о,                                                             (2)

где Sт.н - осадка в результате оттаивания и уплотнения грунта в теле насыпи, см.

При летней отсыпке строительную осадку определяют по схеме послойного возведения насыпи на оттаивающих грунтах деятельного слоя. Общая осадка слагается из суммы осадок, протекающих при отсыпке каждого слоя и доведении насыпи до проектной отметки:

Sc=Sг.о1+ Sг.о2+ Sг.о3+…+ Sг.оi,                                          (3)

где Sг.о1, Sг.о2, Sг.о3, …, Sг.оi - осадка грунтов основания соответственно при отсыпке первого, второго, третьего и i -го слоев насыпи.

4. Строительную осадку грунтов в теле насыпи на стадии проектирования определяют по формуле

                                                   (4)

где Нг - прогнозируемая глубина сезонного оттаивания грунта насыпи, см;

Ку - прогнозируемый минимальный коэффициент уплотнения сухо- или твердомерзлого грунта, принимаемый по табл. 10 настоящих норм;

Кот- прогнозируемый минимальный коэффициент уплотнения после оттаивания сухо- или твердомерзлого грунта, принимаемый по табл. 10 настоящих норм.

Строительную осадку тела насыпи на стадии строительства уточняют по формуле (5) настоящих норм (см. п. 3.67).

5. Строительную осадку грунтов основания при высоте насыпей до 2 м можно ориентировочно определять (на стадии рекогносцировочных изысканий) по формуле

                                                            (5)

где е - основание натурального логарифма; е = 2,72;

ам, вм - коэффициенты, учитывающие наличие или отсутствие мохорастительного покрова толщиной до 20 см на поверхности основания; для участков трассы с ненарушенным мохорастительным покровом ам = 3,81, вм = 1,95, без мохорастительного покрова или с сильно нарушенным - ам = 1,05, вм = 3,55;

Wотн - естественная влажность грунта основания, доли влажности на границе текучести. Wотн = 0,41,2

6. Строительную осадку глинистых грунтов основания на стадии составления рабочих чертежей следует определять в зависимости от типа местности по формулам:

для 1-го типа

                                             (6)

для 2-го типа

                                    (7)

где aо - коэффициент уплотнения грунтов основания (см. обязательное приложение 4);

Ао - коэффициент оттаивания грунтов основания (см. обязательное приложение 4);

hг.о - расчетная глубина оттаивания грунтов основания, см;

ро - удельное давление на поверхность грунта основания (от подвижной нагрузки и веса насыпи); для автомобильных дорог ро = 0,0735 МПа, при использовании геотекстиля в нижней части насыпи - ро = 0,049 МПа;

 - плотность грунта основания, кг/см3.

о - начальный коэффициент пористости грунта основания, доли единицы.

7. Строительную осадку торфяного грунта основания следует определять по формуле

                                                               (8)

где е - относительная осадка торфяного грунта основания при оттаивании под нагрузкой; устанавливают при инженерных изысканиях по ГОСТ 23908-79* и ГОСТ 23253-78. Допускается принимать е по табл. 1 настоящего приложения.

Таблица 1

8. Строительную осадку оттаивающих грунтов основания при послойной отсыпке насыпи в летний период определяют по следующим формулам:

                                              (9)

                          (10)

                                           (11)