где Ам.п, Аг.о - коэффициент оттаивания соответственно мохорастительного покрова и грунта основания;
ам.п, аг.о - коэффициент уплотнения соответственно мохорастительного покрова и грунта основания;
Ро - нагрузка на основание от веса уплотняющих средств и веса насыпи, МПа;
hг.о1, hг.о2 - толщина слоя грунта основания, оттаивающего соответственно при отсыпке второго и третьего слоев насыпи, см.
Значения Ам.п, ам.п, Аг.о аг.о принимают согласно приложению 4. Учитывая, что влажность грунтов основания после уплотнения уменьшается, в расчетах по формулам (10) и (11) настоящего приложения следует принимать = 0,7; = 0,8.
Давление на оттаивающие грунты основания определяют по формулам:
а) от веса отсыпанного слоя насыпи и собственного веса оттаивающего грунта основания:
(12)
где - плотность грунта насыпи, кг/см3;
hн - толщина (в уплотненном состоянии) отсыпанного слоя насыпи, см;
- плотность мохорастительного покрова (торфа), кг/м3;
- толщина мохорастительного покрова, см;
б) от уплотняющих средств:
(13)
где ?? - напряжения, возникающие в слое грунта от уплотняющих средств на расчетной глубине (принимают по табл. 2 настоящего приложения), Па;
Рп - давление в пневматических шинах уплотняющих средств, Па;
- коэффициент динамичности; x = 1,5.
Глубину оттаивания hг.о грунтов основания, увеличивающуюся по мере производства земляных работ, определяют непосредственными измерениями или ориентировочно рассчитывают по формуле
(14)
где Vг - скорость оттаивания грунта, см/сут; принимают по табл. 3 настоящего приложения;
Тот.г - время оттаивания слоя грунта, сут; принимают в зависимости от сроков отсыпки слоев земляного полотна.
Таблица 2
|
Относительная глубинах) ?? |
Напряжение ??, 104 Па |
Относительная глубинах) |
Напряжение ??, 104 Па |
|
0 |
9,80 |
2,5 |
3,230 |
|
0,25 |
9,80 |
3,0 |
2,450 |
|
0,50 |
10,39 |
4,0 |
1,470 |
|
0,75 |
10,49 |
5,0 |
0,980 |
|
1,00 |
9,51 |
7,0 |
0,490 |
|
1,50 |
6,66 |
10,0 |
0,345 |
|
2,00 |
4,61 |
20,0 |
0,098 |
х)Относительная глубина равна отношению расстояния от поверхности насыпи до расчетного сечения nр к радиусу круга, равновеликого площади отпечатка спаренного колеса r.
Таблица 3
|
Грунт |
Скорость оттаивания, см/сут, в дорожно-климатической подзоне |
||
|
|
11 |
12 |
13 |
|
Супесь |
3,0 - 4,3 |
3,5 - 4,8 |
5,7 - 7,2 |
|
Суглинок |
2,3 - 3,4 |
2,9 - 4,3 |
4,4 - 6,8 |
|
Глина |
1,4 - 3,0 |
2,4 - 4,0 |
2,8 - 5,2 |
Пример 1. На местности 2-го типа проектируют насыпь высотой 2 м с возведением на полную высоту в зимний период из крупнообломочного грунта. Естественное основание представлено глинистым грунтом влажностью 0,9Wт. Толщина слоя мохорастительного покрова 15 см.
Требуется определить ориентировочную строительную осадку грунтов основания.
Расчет ведут по формуле (5) настоящего приложения:
При логарифмировании получаем
lg Sг.о = lg 3,31+1,95×0,9×0,43429.
По таблицам десятичных логарифмов мантисса lg 3,31 = 0,5197, тогда
lg Sг.о = 0,5197+0,7627=1,2823.
По таблицам десятичных антилогарифмов находим Sг.о = 19,2 см.
Пример 2. При тех же исходных данных, но при отсутствии мохорастительного покрова требуется определить строительную осадку грунтов основания.
Расчет ведут по формуле (5) настоящего приложения:
lg Sг.о = lg 1,05+3,550,9×0,43429.
lg Sг.о = 0,02+1,3885=1,4085.
По таблицам десятичных антилогарифмов Sг.o = 25,62 см.
Пример 3. На 1-м типе местности проектируют насыпь высотой 1 м с возведением в зимний период из сыпучемерзлого песка. Естественное основание представлено легкой супесью влажностью 0,65Wт.
Характеристики грунта основания, полученные по материалам изысканий: Wест = 15,8%; ?? = 1,68 т/м3; Wт = 24,6%; о = 0,83.
Согласно теплотехническому расчету глубина оттаивания грунта основания hг.о составит 2 м.
Требуется определить строительную осадку грунта основания.
Расчет ведут по формуле (6) настоящего приложения.
По приложению 4 ао = 0,408 МПа-1. Тогда
Пример 4. На местности 2-го типа проектируют насыпь высотой 2 м с возведением в зимний период на полную высоту из сыпучемерзлого песчаного грунта. Естественное основание представлено глиной пылеватой с влажностью 0,88Wт. Характеристики грунта основания, полученные по материалам изысканий: Wест = 28,2%; ?? = 1,91 т/м3; о = 1,04.
Согласно теплотехническому расчету глубина оттаивания грунта основания hг.о составит 1 м.
Требуется определить строительную осадку грунта основания, если в нижней части насыпи предусмотрен слой из геотекстиля.
Расчет ведут по формуле (7) настоящего приложения.
По приложению 4 Ао = 0,06, ао = 1,02 МПа-1.
Тогда
Пример 5. На вечномерзлых торфяниках проектируют насыпь высотой 1,5 м с возведением на полную высоту в зимний период. Характеристики торфяника, полученные при изысканиях: Wс = 6%; ?? = 0,13 т/м3,
Согласно теплотехническому расчету глубина оттаивания hг.о торфа составит 1 м.
Требуется определить строительную осадку торфяного грунта.
Расчет ведут по формуле (8) настоящего приложения.
Из табл. 1 при Wс = 6% и ?? = 0,13т/м3 получаем при давлении насыпи 0,01 МПа е = 0,24:
Приложение 8Обязательное
Проектирование и строительство водопропускных труб
1. При проектировании и строительстве водопропускных труб в зоне вечной мерзлоты необходимо руководствоваться СНиП 2.05.03-84, СНиП III-43-75, "Инструкцией по проектированию и постройке металлических гофрированных водопропускных труб" ВСН 176-78 (ЦНИИС. М., 1979) и Дополнением № 1 к ней, а также настоящими нормами.
2. На дорогах 1 - V категорий предусматривают трубы капитального типа: бетонные, железобетонные и металлические гофрированные. Материалы бетонных и железобетонных труб должны соответствовать требованиям "Указаний по проектированию и строительству железобетонных и бетонных конструкций автодорожных и городских мостов и труб, предназначенных для эксплуатации в условиях низких температур (северное исполнение)" ВСН 155-69 (М., 1969), а металлических гофрированных труб - ВСН 176-78.
3. Применение труб предусматривают преимущественно на периодически действующих водотоках. Металлические гофрированные трубы допускается использовать также на постоянных водотоках при отсутствии наледеобразования на дорогах III - V категорий.
4. Отверстия труб рассчитывают по безнапорному режиму. Минимальное отверстие и высоту труб в свету назначают не менее 1,5 м.
Многоочковые трубы допускается проектировать с расположением очков в разных уровнях, размещая часть из них (как правило, одно) в уровне русла водотока, а остальные - на отметке выше уровня меженных вод. Количество рядом уложенных труб не ограничено.
5. При проектировании водопропускных труб предусматривают использование грунтов в основаниях по следующим принципам:
первый - обеспечить поднятие верхнего горизонта вечной мерзлоты до подошвы фундамента и сохранять его на этом уровне в течение всего периода эксплуатации сооружения;
второй - допускается образование талой прослойки между подошвой фундамента и верхним горизонтом вечной мерзлоты;
третий - использовать грунты основания в естественном талом состоянии.
6. Трубы следует проектировать, как правило, исходя из условия наименьшего нарушения естественного состояния мерзлых грунтов.
Во всех случаях, когда это возможно, необходимо избегать устройства котлованов, приемных колодцев, глубоких бетонных, железобетонных и других экранов, различных врезов в мерзлых грунтах и предусматривать подготовку основания подсыпкой с ее планировкой.
7. На водотоках, основание которых в пределах двойной мощности сезоннооттаивающего слоя представлено непросадочными грунтами, проектируют бесфундаментные трубы.
8. На водотоках, характеризующихся наличием слоя просадочных при оттаивании грунтов мощностью не более 2 м, предпочтение отдают бесфундаментным трубам или трубам с фундаментами мелкого заложения при условии, что суммарная величина осадки грунтов основания может быть компенсирована величиной строительного подъема. При невыполнении этого условия предусматривают полную или частичную замену слабого грунта грунтовой подушкой из щебеночных, гравийных или гравийно-песчаных материалов, имеющих оптимальную или близкую к ней влажность.
Размеры грунтовых подушек для бетонных и железобетонных труб принимают следующие:
а) длина на 1 - 1,5 м больше общей длины трубы с оголовками;
б) ширина не менее () для одноочковой трубы и не менее () для n - очковой трубы (где Нр - расчетная глубина оттаивания (промерзания) грунта под трубой, м; dтр - диаметр трубы, м; втр - расстояние между трубами, м).
Размеры подушек для металлических гофрированных труб принимают по ВСН 176-78.
9. На водотоках, характеризующихся наличием слоя сильнопросадочных и просадочных грунтов мощностью более 2 м, предусматривают свайные фундаменты. Массивные бетонные фундаменты допускают только при соответствующем обосновании при отсутствии подруслового стока.
10. Минимальную глубину заложения фундаментов устанавливают в зависимости от расчетной глубины сезонного оттаивания грунтов основания Нр, их свойств (по СНиП 2.05.03-84) и типа фундамента:
свайного Нр +2 м, но не менее 3 м;
массивного бетонного - Нр, но не менее 1,5 м:
где - нормативная глубина сезонного оттаивания грунта, м; устанавливается по обязательному приложению 4;
mt - коэффициент теплового влияния конструкций на грунт основания, принимаемый для фундамента: массивного бетонного - 0,8, свайного, с плитой на поверхности грунта - 1,0;
Кw - поправочный коэффициент к нормативной глубине оттаивания грунта при его естественной влажности, устанавливаемой по обязательному приложению 4.
11. При проектировании труб в 11 дорожно-климатической подзоне применяют преимущественно первый принцип использования грунтов в основании, в 12 - второй, на всей территории зоны вечной мерзлоты - третий с учетом п. 7 настоящего приложения.
12. При использовании первого и второго принципов для уменьшения толщины грунтовой подушки предусматривают в основании теплоизолирующие слои по расчету.
13. Трубы следует проектировать с входными и выходными оголовками. При низких насыпях могут быть предусмотрены многоочковые безнапорные трубы без выходных оголовков. Металлические гофрированные трубы допускается проектировать без устройства оголовков при соблюдении требований п. 1.15 СНиП 2.05.03-84.
В остальных случаях предпочтительнее применять воротниковые оголовки, а при необходимости - портальные и раструбные с небольшим заглублением (до 0,4 - 0,5 м) в грунты основания.
14. На водотоках, основание которых в пределах двойной мощности сезоннооттаивающего слоя сложено непросадочными грунтами, конструкции укреплений подводящих и отводящих русел принимают в соответствии с типовыми решениями для обычных условий, исходя из гидравлических расчетов.
15. На всех водотоках отводящее русло, как правило, должно быть устроено с уклоном не менее 2%о.
Тип укрепления подводящих и отводящих русел, сложенных просадочными грунтами, принимают в зависимости от их уклона:
а) до 1% - бутовую кладку по слою теплоизоляции из мха, торфа толщиной до 20 см в плотном состоянии;
б) от 1 до 5% - цементобетон (сборный или монолитный) по слою теплоизоляции из мха, торфа толщиной до 30 см в плотном состоянии;
в) более 5% - быстротоки по слою теплоизоляции в соответствии с требованиями поз. "б".
16. На водотоках, основание которых сложено сильнопросадочными грунтами, тип укрепления принимают в зависимости от уклона русел:
до 1% - в соответствии с поз. "б" п. 15;
от 1 до 5% - в соответствии с поз. "в" п. 15;
более 5% - бетонные, металлические или деревянные лотки на сваях, заглубляемых в вечномерзлый грунт по расчету на выпучивание.
На местности с уклоном более 1% отводящие русла целесообразно укреплять по всей длине косогора, устраивая у его подножия гасители энергии водного потока.
17. Дополнительными мероприятиями, обеспечивающими устойчивость труб, являются:
максимальное сохранение мохорастительного покрова на расстоянии не менее 20 м от концевых звеньев трубы и не менее 20 м в каждую сторону от нее;
засыпка пазух в котлованах, подсыпка под фундаменты, устройство подготовок, под крепления русел водонепроницаемыми глинистыми грунтами;
устройство насыпей с уположенными откосами или бермами на расстоянии, равном четырехкратной высоте насыпи в каждую сторону от трубы;
устройство на откосах насыпи каменной наброски толщиной 1 - 1,5 м выше уровня верха трубы на 1 м или торфяной изоляции толщиной не менее 1м до уровня верха трубы, протяженность которых вдоль дороги равна четырем диаметрам трубы в каждую сторону от ее оси или оси крайних звеньев для многоочковых труб;
засыпка понижений в районе трубы глинистым грунтом в виде бермы высотой 0,2 - 0,3 м с уклоном ее верха 2 - 4% в сторону русла водотока с целью предотвратить застой воды и увеличить скорость ее протекания вдоль подошвы насыпи;
обеспечение в условиях большой снегозаносимости (в случаях, когда отверстие трубы полностью заносится снегом) проветривания труб в зимний период с помощью вентиляционных труб, концы которых выводят за пределы снежных отложений, или других устройств согласно Дополнению № 1 к ВСН 176-78.
