Страница 6: ВСН 84-89. Изыскания, проектирование и строительство автомобильных дорог в районах распространения вечной мерзлоты (46704)

Для сохранения грунта основания в мерзлом состоянии плиты пенопласта следует размещать преимущественно на глубине, составляющей 1/3 глубины сезонного оттаивания грунта насыпи, но не выше критической отметки. Критическая глубина определяется исходя из того, что пенопласт должен быть предохранен от раздавливания, а деформация сжатия не должна превышать 10%.

При дефиците торфяных грунтов для устройства теплоизолирующего слоя допускается проектировать насыпи по первому принципу с использованием мерзлых грунтов, в том числе глинистых, в нижней части (рис.5).

3.40. На участках с мелкими буграми пучения высотой до 1,0 - 1,5 м и диаметром до 4 - 6 м, относящихся к 3-му типу местности, насыпи проектируют по первому принципу, предусматривая нижнюю часть на 0,2 м выше бугра пучения из талого глинистого грунта (рис. 6, тип 6) или устройство теплоизолирующего слоя из искусственного материала по выравнивающему песчаному слою. В пределах откосов теплоизоляция должна быть уложена в два слоя (рис. 6, тип 7). Крутизну откосов назначают 1:2 при использовании крупнообломочных грунтов, 1:3 - песчаных. При отсутствии искусственных материалов необходимо применять торфяные грунты.

Рис.5. Поперечный профиль насыпи с мерзлым грунтом в нижней части:1 - песчаный грунт; 2 - мерзлый глинистый грунт; 3 - ВГВМ в естественных условиях: 4 - то же, после постройки насыпи

3.41. На плоскобугристых торфяниках, представляющих собой комплекс бугров высотой до 1 м, разделенных мочажинами шириной до 4 м и полосами стока, насыпи проектируют по первому принципу в соответствии с поперечными профилями, приведенными на рис.7. Для выравнивания ВГВМ предусматривают заполнение всех мочажин торфом в пределах ширины дорожной полосы (с запасом на осадку торфа). При пересечении полос стока толщина торфяного слоя в нижней части насыпи должна быть постоянной, равной не менее 0,3 м в уплотненном состоянии (см. рис.7, тип 9). Крутизну откосов назначают 1:2 при использовании песчаных грунтов, 1:1,5 - крупнообломочных.

Рис.6. Поперечные профили насыпи на местности с мелкими буграми пучения:1 - грунт насыпи; 2- супесь, суглинок, глина; 3 - мохорастительный покров; 4 - плиты из пенополистирола (пенопласта); 5 - льдоминеральное ядро бугра пучения; 6 - ВГВМ в естественных условиях; 7 - то же, после постройки насыпи

Рис.7. Поперечные профили насыпи на плоскобугристом торфянике:тип 8 - при совпадении с торфяными буграми и мочажинами; тип 9 - при совпадении с полосами стока; 1 - грунт насыпи; 2 - насыпной торф; 3 - ВГВМ в естественных условиях; 4 - то же, после постройки насыпи

3.42. На участках с крупными (высотой более 1,5 м и диаметром более 6 м) буграми пучения насыпи необходимо проектировать по первому принципу, предусматривая удаление бугров на глубину залегания торфа в примыкающих к ним мочажинах, последующее заполнение образовавшегося котлована торфом на всю глубину с запасом на его осадку (рис. 8). Крутизну откосов назначают 1:3 при использовании песчаных грунтов, 1:2 - крупнообломочных.

Тип 10

Рис.8. Поперечный профиль насыпи на крупном бугре пучения:1 - грунт насыпи; 2 - естественный контур удаляемого бугра пучения; 3 - торф, уложенный взамен удаленной части бугра; 4 - сезоннопромерзающий торф мочажин; 5 - положение ВГВМ до постройки насыпи; 6 - то же, после постройки насыпи

3.43. Высоту насыпей, проектируемых с теплоизолирующим слоем из торфа в основании, рассчитывают по методике, приведенной в обязательном приложении 4.

Рис.9. Поперечный профиль насыпи на участках с грунтами III-IV категорий просадочности:1 - сезоннооттаивающий грунт основания; 2 - мохорастительный покров; 3 - промороженный или твердомерзлый глинистый грунт; 4 - теплоизолирующий слой из торфа или мохорастительного покрова; 5 - крупнообломочный или песчаный грунт; 6 - ВГМВ в естественных условиях; 7 - то же, после постройки насыпи

3.44. Высоту насыпей Н (м), проектируемых с теплоизолирующим слоем из искусственных материалов в основании, определяют по формуле

                                         (1)

где Нн - нормативная глубина сезонного оттаивания грунта насыпи, м; определяется по СНиП 2.02.04-88 или обязательному приложению 4;

h  - толщина теплоизолирующего слоя, м;

, Г, - коэффициенты теплопроводности соответственно теплоизоляционного материала и грунта насыпи, Вт/(мК); определяются по СНиП 2.02.04-88;

С, СГ - удельная теплоемкость соответственно теплоизоляционного материала и грунта насыпи, Дж/(кг??К); определяются согласно СНиП 2.02.04-88;

1,5 - коэффициент, м.

Ориентировочную высоту насыпей с теплоизолирующим слоем из искусственных материалов можно принимать по табл. 12.

3.45. В 11 дорожно-климатической подзоне при остром дефиците крупнообломочных грунтов, а также качественных талых, сыпуче- и сухомерзлых песчаных грунтов высокие насыпи (более 2,5 м) допускается проектировать по первому принципу с использованием в их нижней части глинистых грунтов, в том числе твердомерзлых, в соответствии с поперечным профилем, приведенным на рис. 9 (тип 11). При этом необходимо предусматривать удаление мохорастительного покрова в пределах подошвы насыпи, с тем чтобы обеспечить дополнительный приток холода от нижележащих вечномерзлых грунтов III-IV категорий просадочности.

Таблица 12

При дефиците торфяного грунта, применяемого для теплоизоляции откосов, насыпи проектируют с бермами (рис. 10, тип 12). Влажность глинистых грунтов должна соответствовать требованиям п. 3.20. Мохорастительный покров в пределах подошвы насыпи следует сохранять.

Рис.10. Поперечный профиль насыпи с бермами на участках с грунтами III-IV категорий просадочности:1 - крупнообломочный или песчаный грунт; 2 - теплоизолирующий слой из торфа, 3 - мерзлый грунт, в том числе глинистый; 4 - ВГВМ в естественных условиях; 5 - то же, после постройки насыпи; 6 - мохорастительный покров

3.46. Толщину уплотненного теплоизолирующего торфяного слоя, укладываемого на поверхность промороженного глинистого грунта, определяют по формуле

                                                      (2)

где , Нод, Нн - глубина сезонного оттаивания соответственно теплоизолирующего торфяного слоя, дорожной одежды, грунта в верхней части насыпи, м; определяют по методике обязательного приложения 4;

hод - толщина дорожной одежды, м;

hн - толщина верхней части (рабочего слоя) насыпи, м.

3.47. Ориентировочную толщину верхней части насыпи из крупнообломочного или песчаного грунта при капитальном типе дорожной одежды и различной толщи не теплоизолирующих слоев из торфа определяют по рис. 11. Во всех случаях толщина верхней части насыпи должна быть не менее 0,8 м по условию динамической устойчивости дорожной одежды.

Рис.11. Зависимость высоты верхней части насыпи от толщины теплоизолирующего слоя из уплотненного торфа и среднемесячной максимальной за летний период температуры воздуха с 5%-ной обеспеченностью (цифры на кривых, С)

3.48. Толщину нижней части насыпи из промороженных глинистых грунтов определяют по формуле

                                                       (3)

где Н - требуемая расчетная высота насыпи, м.

Заложение откосов назначают в зависимости от вида глинистого грунта и степени его влажности (табл. 13).

Таблица 13

3.49. Толщину теплоизолирующего торфяного слоя из (м) укладываемого на поверхность откосов для предотвращения оттаивания промороженного глинистого грунта в нижней части насыпи, рассчитывают по формуле

                                                             (4)

где НГ - глубина сезонного оттаивания глинистого грунта насыпи, м; определяется по СНиП 2.02.04-88 или обязательному приложению 4;

??из, м - коэффициенты теплопроводности соответственно мерзлых торфяного и глинистого грунтов насыпи, Вт/(мК); определяются согласно СНиП 2.02.04-88.

3.50. На косогорных участках крутизной до 1:5, сложенных грунтами IV-V категорий просадочности, насыпи проектируют из крупнообломочных и песчаных, в том числе мерзлых, грунтов с бермой из теплоизоляционного материала (мохорастительный покров или торфяной грунт) с низовой стороны (рис. 12). Высота бермы должна составлять не менее половины высоты насыпи, рассчитываемой по первому принципу (см. обязательное приложение 4). Крутизну откосов назначают 1:2.

3.51. При проектировании по второму принципу земляное полотно конструируют в соответствии с поперечными профилями, приведенными на рис. 3 - 10. Допускается проектировать земляное полотно из местных глинистых грунтов из притрассовых или сосредоточенных резервов (рис. 13). В таких случаях верхнюю часть насыпи толщиной не менее 0,5 м предусматривают из крупнообломочного или песчаного грунта. При этом запрещается удалять или разрушать мохорастительный покров в основании насыпи. Крутизну откосов назначают 1:2.

3.52. Положение, размер и очертания резервов назначают согласно СНиП 2.05.02-85. Крутизну откосов резервов необходимо принимать не более 1:1,5 с учетом рекультивации.

Рис.12. Поперечный профиль насыпи на льдонасыщенном косогоре (крутизна менее 1:5):1- мерзлотный валик; 2 - дренирующая присыпка слоем толщиной 0,3 - 0,4 м; 3 - каменное мощение; 4 - ВГВМ в естественных условиях; 5 - то же, после постройки насыпи; 6 - грунт насыпи, 7 - мохорастительный покров, 8 - торф; 9 - глинистый грунт слоем толщиной 0,15 - 0,20 м

Рис.13. Поперечный профиль насыпи на участках с грунтами II-III категорий просадочности:1 - щебень или гравий слоем толщиной по расчету на прочность (но не менее 0,5м); 2 - глинистый грунт; 3 - мохорастительный покров; 4 - ВГВМ в естественных условиях; 5 - то же, после постройки насыпи; 6 – бермы

3.53. На торфяных грунтах в районах лесотундры. При прерывистом и островном характере распространения вечной мерзлоты сливающегося типа (13 дорожно-климатическая подзона) насыпь допускается проектировать из крупнообломочных и песчаных грунтов по второму принципу в соответствии с поперечным профилем, приведенным на рис. 14.

Рис.14. Поперечный профиль насыпи на торфяных грунтах:1 - грунт насыпи; 2 - мохорастительный покров; 3 - вечномерзлый торф; 4 - ВГВМ в естественных условиях; 5 - то же, после постройки насыпи; 6 - укрепление верхней части откоса торфом; 7 - теплоизоляция откоса торфом

3.54. При проектировании по второму принципу разрешается конструировать насыпь с прослойками из геотекстильного материала.

Материал располагают в основании, теле и верхней части насыпи в виде плоских прослоек, обойм и полуобойм. Принцип работы и назначение прослойки, тип конструктивного решения зависят от степени просадочности грунта основания и типа грунта насыпи, сезона производства работ, а также от особенностей структуры и свойств геотекстильного материала.

3.55. Разделяющую прослойку следует предусматривать при проектировании насыпи на участках с грунтами II-III категорий просадочности.

При отсыпке насыпи в летний период прослойку располагают в основании (рис. 15, тип 17), чтобы уменьшить неравномерность осадки оттаивающего грунта основания и одновременно улучшить условия проезда построечного транспорта, отсыпки и уплотнения нижнего слоя земляного полотна. При отсыпке насыпи в зимнее время прослойку предусматривают на границе между нижней частью из мерзлого комковатого (глинистого или торфяного) грунта и верхней частью из сухо- или сыпучемерзлого песчаного грунта (рис. 15, тип 18), чтобы предотвратить проникание сыпучего материала верхней части насыпи в поры комковатого грунта, уменьшить неравномерность осадки и отвести воду за пределы насыпи при оттаивании грунта в летний период.

Полотна располагают сплошь по всей ширине насыпи с поперечным уклоном 4% и выпуском краев на откосы на 15 - 20 см.

Рис. 15. Поперечные профили насыпей с разделяющими геотекстильными прослойками:1 - грунт насыпи; 2 - слой геотекстиля; 3 - мерзлый комковатый (глинистый или торфяной) грунт в нижней части насыпи; 4 - ВГВМ в естественных условиях, 5 - то же, после постройки насыпи; 6 - мохорастительный покров

3.56. Армирующую прослойку следует предусматривать при проектировании насыпи на участках, сложенных грунтами III-V категорий просадочности, чтобы повысить общую устойчивость насыпи и предотвратить расползание ее боковых частей, включая откосы, в период оттаивания.

На участках с грунтами III категории просадочности прослойку проектируют в виде вогнутой полуобоймы (рис. 16, тип 19) со сплошной укладкой полотен в поперечном направлении в нижней части насыпи. Для насыпи высотой до 2 м, в зависимости от угла трения  геотекстильного материала по подстилающему грунту или (при отсутствии таких данных) от угла внутреннего трения подстилающего грунта минимальную длину ветви полуобоймы с каждой стороны насыпи принимают по табл. 14.