Методические рекомендации по защите откосов песчаных насыпей от размыва в условиях Казахстана (48318)

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ (СОЮЗДОРНИИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЗАЩИТЕ ОТКОСОВ ПЕСЧАНЫХ НАСЫПЕЙ ОТ РАЗМЫВА В УСЛОВИЯХ КАЗАХСТАНА

Москва 1980

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЗАЩИТЕ ОТКОСОВ ПЕСЧАНЫХ НАСЫПЕЙ ОТ РАЗМЫВА В УСЛОВИЯХ КАЗАХСТАНА. Союздорнии. М., 1980.

Даны рекомендации по защите неподтапливаемых откосов насыпей, сооружаемых из мелких песков с применением битумной эмульсии, высокосмолистых нефтей, нетканого синтетического материала «дорнит», решетчатых конструкций. Разработаны конструкции защиты откосов с учетом особенностей климатических условий для пяти районов Казахстана. Приведены требования к проектированию конструкций; определена область их применения; изложены характеристики используемых материалов, технология работ по укреплению откосов насыпей от размыва.

Предисловие

В песчаных пустынях Казахстана земляное полотно возводят из мелких несвязных (барханных) песков. При отсутствии надлежащей защиты на откосах насыпей из таких песков образуются эрозионные деформации. Они сопровождаются разрушением обочин на ширину до 1,5 - 2 м, что представляет большую опасность для движения автомобильного транспорта.

Деформации откосов и обочин возникают вследствие формирования на проезжей части продольного стока воды (на участках дороги с продольным уклоном более 20 ‰) при выпадении ливневых дождей в весенний период (апрель - май). Этому способствуют занижение поперечных уклонов проезжей части и обочин, наличие келейности на покрытиях (особенно на гравийных и щебеночных) и углублений между кромкой покрытия и обочинами. В результате увеличивается вероятность повреждения в местах выхода сосредоточенных потоков на откос. Это вызывает необходимость предусматривать, наряду с мероприятиями по защите от выдувания, защиту откосов от размыва поверхностной водой.

«Методические рекомендации по защите откосов песчаных насыпей от размыва в условиях Казахстана» разработаны в дополнение «Указаний по проектированию земляного полотна железных и автомобильных дорог» СН 449-72 (М., Стройиздат, 1973) и «Технических указаний по проектированию и сооружению земляного полотна автомобильных дорог в песчаных пустынях» ВСН 77-75 (Минтрансстрой, М., 1975).

В «Методических рекомендациях» использованы основные положения «Технических указаний по применению сборных решетчатых конструкций для укрепления конусов и откосов земляного полотна» ВСН 181-74 (М., «Оргтрансстрой», 1974).

При составлении настоящих «Методических рекомендаций» использованы результаты опытного строительства и исследований по эрозионной устойчивости откосов песчаных насыпей, проведенных Казахским филиалом Союздорнии, а также результаты исследований, выполненных в Союздорнии инж. Ю.М. Львовичем и канд. техн. наук А.Г. Полуновским, по применению решетчатых конструкций и нетканого синтетического материала «дорнит».

«Методические рекомендации» составлены канд. техн. наук А.М. Каменевым с участием инженеров А.Г. Селиверстова и Р.Г. Абулханова (Казахский филиал Союздорнии).

Общие положения

1. Настоящие «Методические рекомендации» предназначены для выбора и назначения конструкций защиты неподтапливаемых откосов насыпей, сооружаемых из мелких песков, в климатических условиях песчаных пустынь Казахстана.

2. Вероятность образования эрозионных деформаций на откосах для различных районов Казахстана неодинакова, поэтому проектировать конструкции защиты откосов от размыва необходимо с учетом разделения территории Казахстана на климатические районы (табл. 1, рис. 1).

Таблица 1

Конструкции укрепления откосов песчаных насыпей

3. Для обеспечения устойчивости неподтапливаемых откосов насыпей из мелких песков на участках образования сосредоточенных размывов откосы рекомендуется укреплять:

пропиткой поверхности песка битумной эмульсией или высокосмолистой нефтью;

нетканым синтетическим материалом «дорнит» для дорожного строительства;

решетчатыми конструкциями из сборных элементов.

Рис. 1. Деление территории Казахстана на климатические районы:

4. Для предотвращения непосредственного воздействия климатических факторов на откос, укрепленный битумной эмульсией или нефтью, поверх битумопесчаного (2 - 2,5 см) или нефтепесчаного (4 - 6 см) слоя укладывают защитный слой из местных каменных материалов, глинистых грунтов или мелкого (барханного) песка (рис. 2).

Рис. 2. Схема защиты откосов путем укрепления их битумной эмульсией или нефтью с устройством защитного слоя из глинистых грунтов и каменных материалов (а), мелкого песка (б)

1 - дорожная одежда; 2 - защитный слой; 3 - битумопесчаный (нефтепесчаный) слой на откосах

5. При укреплении откосов нетканым материалом «дорнит» его полотнище укладывают на поверхность откоса параллельно (рис. 3) или перпендикулярно (рис. 4.) оси дороги с перекрытием стыков внахлестку.

6. Величина перекрытия соседних полотнищ должна составлять на продольных стыках 0,15 - 0,2 м, на поперечных - 0,25 - 0,3 м. В местах стыковки полосы крепят к откосу с помощью металлических Г-образных шпилек длиной 400 мм и диаметром 8 - 10 мм. Шпильки устанавливают на продольных стыках через 1 м при продольной укладке и через 1,5 м при поперечной. Расстояние между шпильками на поперечных стыках - 0,4 м (см. рис. 3).

Рис. 3. Схемы продольной укладки нетканого материала одной полосой (а), двумя или несколькими полосами (б):

1 - защитный слой на обочине и откосах; 2 - нетканый материал; 3 - шпильки

Рис. 4. Схемы поперечной укладки нетканого материала:

1 - защитный слой; 2 - нетканый материал; 3 - шпильки

7. Полотнище «дорнита» закрывают сверху защитным слоем, для устройства которого применяют те же материалы, что и для укрепления откосов битумной эмульсией или нефтью (см. п. 5 настоящих «Методических рекомендаций»).

8. Решетчатые конструкции*) из сборных железобетонных или армированных цементогрунтовых элементов, образующих на поверхности откоса решетку с ячейками заданного размера, крепят к поверхностным слоям грунта откоса металлическими штырями или железобетонными свайками, забиваемыми в узлах стыков (рис. 5).

*) Решетчатые конструкции разработаны Союздорнии совместно с Союздорпроектом и ТюмИСИ.

9. Для защиты откосов песчаных насыпей от размыва в условиях Казахстана применяют два варианта защиты (варианты № 1 и 5) в соответствии с «Методическими рекомендациями по выбору решетчатых конструкций для укрепления конусов и откосов земляного полотна автомобильных дорог» (Союздорнии, М., 1973).

10. Сборные элементы могут иметь диагональное или прямоугольное расположение в конструкции укрепления. Для обеспечения устойчивого положения решетки на откосе у подошвы насыпи устанавливают бетонный или железобетонный упор (см. рис. 5, а). Упор может быть монолитным (сечением 3040 см) или из сборных блоков (размером 3040250 см). В качестве упора могут служить сами сборные элементы решетки, укладываемые в виде сплошного пояса (см. рис. 5, б).

Рис. 5. Схемы укрепления откосов насыпи решетчатыми конструкциями со специальным упором (а) и без него (б):

1 - защитный слой на обочине; 2 - штыри металлические; 3 - решетка из сборных элементов; 4 - упор бетонный

11. Металлические штыри выполняют из арматуры периодического профиля диаметром 20 - 30 мм, железобетонные свайки - диаметром 50 - 80 мм. Длина штырей и сваек должна быть не менее 500 мм.

12. Ячейки решетчатых конструкций имеют размеры 1,0??1,0 и 1,5´1,5 м, сечение сборных элементов - 6??10 см (вариант № 1) и 10??10 см (вариант № 5). Для заполнения ячеек применяют гравийно-песчаные (щебеночно-песчаные) материалы и барханный песок, обработанный минеральными или органическими вяжущими (в том числе и нефтью). Толщину слоя гравийно-песчаного (щебеночно-песчаного) материала принимают равной высоте сборных элементов решетки (6 см для варианта № 1 и 10 см для варианта № 5), толщину слоя барханного песка, обработанного вяжущими, 5 - 6 см.

Область применения и принципы назначения конструкций защиты откосов

13. Рекомендуемые конструкции защиты откосов от размыва проектируют на участках насыпей с продольным уклоном i > 20 ‰ в климатических районах 2 - 5 (см. рис. 1):

на дорогах IV - V категорий при высоте насыпи более 1,5 м;

на дорогах I - III категорий при высоте насыпи 1 - 3 м.

На дорогах I - III категорий на насыпях высотой более 2 - 3 м необходимо устраивать в комплексе с предлагаемыми конструкциями продольные и водосточные лотки для сбора и отвода воды с проезжей части в соответствии с требованиями СНиП II-Д. 5-72.

14. Конструкции защиты от размыва обеспечивают водо- и ветроэрозионную устойчивость откосов - в этом случае предусматривать защиту откосов от развевания не требуется. На участках с водосточными лотками защиту откосов от развевания проектируют в соответствии с ВСН 77-75.

15. Длину и расположение участков насыпи, где надлежит предусматривать защиту откосов от размыва, устанавливают в соответствии с рис. 6 и пп. 16 - 17 настоящих «Методических рекомендаций».

16. Расстояние l1 от ближайшего перелома продольного профиля до начала участка с укрепляемыми от размыва откосами определяют по табл. 2.

17. Длину закрепляемого участка l2 находят как разность L1 - l1 , где L1 - расстояние между двумя смежными переломами продольного профиля. Длину закрепляемого участка l3 (см. рис. 6, б, в) определяют по табл. 3.

Таблица 2

Рис. 6. Схемы возможных переломов продольного профиля с различными по направлению и величине уклонами i2:

a - i  20 ‰; б - i2 < 20 ‰; в - i2 < 20 ‰

18. Конструкцию защиты откосов от размыва рекомендуется принимать по табл. 4. На дорогах IV - V категорий укрепление битумной эмульсией, нефтью, нетканым материалом проектируют только в верхней части откосов (см. табл. 4).

19. При использовании решетчатых конструкций крутизну откосов принимают 1:2 независимо от климатического района и высоты насыпи. Облегченный вариант решетчатых конструкций (вариант № 1) следует проектировать в климатических районах 2 - 3, вариант № 5 - в районах 4 - 5.

Таблица 3

Примечание. Над чертой приведены данные для покрытий усовершенствованного и переходного типов, устраиваемых с применением вяжущих материалов, под чертой - для покрытий переходного типа, устраиваемых без применения вяжущих материалов.

20. Толщину защитного слоя из местного (барханного) песка, глинистых грунтов и каменных материалов (гравийно-, щебеночно-песчаных), укладываемых на укрепленные эмульсией, нефтью, нетканым материалом откосы, а также наибольшую крутизну откосов назначают по табл. 5.

21. Для улучшения поверхностного водоотвода принимают максимально возможные поперечные уклоны проезжей части и обочин согласно табл. 6.

22. В целях обеспечения надежной защиты обочин от размыва необходимо использовать для устройства защитного слоя неукрепленные гравийно-песчаные (щебеночно-песчаные) материалы, а также глинистые грунты и барханные пески, укрепленные неорганическими и органическими вяжущими. Толщину защитных слоев из указанных материалов принимают по табл. 2 ВСН 77-75. Материалы для устройства защитного слоя на откосах и обочинах выбирают с учетом дальности возки на основе технико-экономических расчетов.

Таблица 4

Таблица 5