Для заданного грузооборота и типа автомобиля приведенная интенсивность - 56 автомобилей Н-13 (табл. 6).
Требуемый эквивалентный модуль деформации Етр. = 231 кг/см2 (по графику на рис. 2 при λ = 0,055 и μ = 1,0).
Модули деформации: грунта земляного полотна Е0 = 130 кг/см2 (табл. 9), гравийного материала Е1 = 500 кг/см2 (табл. 10А).
Согласно графику на рис. 5 (15) при Ен = Е0 = 130 кг/см2 и Ев = Етр = 231 кг/см2 необходимая толщина гравийного покрытия - 21 см (табл. 11).
Примечание. Покрытие толщиной 24 см по условиям производства работ должно устраиваться в два слоя, но в связи с тем, что для нижнего и верхнего слоев используется один и тот же материал, расчет ведется по схеме однослойной дорожной одежды.
Если для нижнего слоя используется гравийный материал, отличный от гравийного материала верхнего слоя, расчет ведется по схеме двухслойной дорожной одежды.
При многослойных дорожных одеждах. Рассматривается вариант, когда толщина всех слоев, кроме верхнего, назначается по конструктивным соображениям.
На графике для модуля слоя Е11 по оси абсцисс откладывается модуль деформации грунта земляного полотна Е0 и в полученной точке восстанавливается перпендикуляр до пересечения с кривой, соответствующей толщине 1-го (нижнего) слоя h1. Точка пересечения сносится на ось ординат, по которой определяется модуль деформации по верху 1-го слоя Е΄в, равный модулю деформации по низу 2-го слоя Н˝н.
Затем на графике для модуля слоя Е˝΄1 по оси абсцисс откладывается Е˝н, в полученной точке восстанавливается перпендикуляр до пересечения с кривой, соответствующей толщине 2-го слоя h2, точка пересечения сносится на ось ординат и определяется модуль деформации по верху 2-го слоя Е˝в = Е˝΄н и т.д. до определения модуля деформации по низу последнего (верхнего) слоя Еnн.
После этого на графике для модуля верхнего слоя Еn1 по оси абсцисс откладывается значение Еnн, а по оси ординат - требуемый модуль деформации Етр, найденный по графику на рис. 2.
По точке с координатами (Еnн, Етр) определяется необходимая толщина верхнего слоя.
ПРИМЕР. Лесовозная дорога строится в Красноярском крае (климатическая зона II). Расчетный грузооборот - 300 тыс. м3 в год. Расчетный автомобиль МАЗ-509. Вывозка осуществляется в течение 285 дней в году.
Предусматривается покрытие из гравийного материала 3 класса, укрепленного битумом способом смешения на дороге, на основании из грунта, укрепленного известью (толщина стабилизированного слоя - 20 см, добавка извести - 10 %).
Требуется запроектировать дорожную одежду для участков дороги, проходящих в насыпях по ТУ, в местности, относящейся по характеру и степени увлажнения к типу 2, при суглинистых грунтах.
Модули деформации: грунта Е0 = 80 кг/см2 (табл. 9), грунтоизвести Ен1 = 800 0,7 = 560 ≈ 550 кг/см2 (применительно к табл. 10, примеч. 4), гравийного материала, укрепленного вяжущими Ев1 = 1000 0,7 = 700 кг/см2 (табл. 10А, примеч. 1 и 2).
Приведенная интенсивность движения - 340 автомобилей Н-13 (табл. 6). Требуемый эквивалентный модуль деформации (при λ = 0,055 и μ = 1,0) - 302 кг/см2.
Согласно графику на рис. 5 (14), при Е0 = 80 кг/см2 и толщине слоя h1 = 20 см, Е΄в = 170 кг/см2.
Согласно графику на рис. 5 (15), при Е˝н = 170 кг/см2 и Етр = 300 кг/см2, верхний слой покрытия должен быть толщиной 19 см.
По покрытию устраивается двойная поверхностная обработка толщиной 2 см (табл. 11).
Глава 2. Проектирование гравийных и грунтогравийных покрытий
Требования к материалам. Гравийные дорожные покрытия проектируются по принципу смесей.
Для устройства гравийных покрытий применяется карьерный гравийный материал или искусственно составленная смесь, соответствующие оптимальным гравийным смесям, приведенным в табл. 12.
Таблица 12
Гравийные оптимальные смеси
|
Конструктивный слой |
№ смеси |
Количество частиц (в % по весу), проходящих через сито с отверстиями в мм |
|||||||
|
|
|
70 |
40 |
20 |
10 |
5 |
2,5 |
0,63 |
менее 0,05 |
|
Покрытие |
1 |
- |
100 |
60 - 80 |
45 - 65 |
30 - 55 |
20 - 45 |
15 - 35 |
7 - 20 |
|
|
2 |
- |
100 |
80 - 95 |
65 - 90 |
50 - 75 |
35 - 65 |
20 - 45 |
8 - 25 |
|
|
3 |
- |
- |
- |
90 - 100 |
70 - 85 |
45 - 75 |
25 - 55 |
8 - 25 |
|
Основание |
1 |
100 |
- |
20 - 40 |
20 - 35 |
15 - 25 |
10 - 15 |
5 - 10 |
0 - 3 |
|
|
2 |
100 |
- |
40 - 60 |
35 - 50 |
20 - 35 |
15 - 25 |
5 - 15 |
0 - 5 |
|
Подстилающий слой |
1 |
100 |
- |
60 - 80 |
35 - 75 |
25 - 60 |
15 - 50 |
10 - 30 |
0 - 3 |
|
|
2 |
- |
- |
90 - 100 |
60 - 90 |
30 - 70 |
20 - 55 |
15 - 40 |
0 - 3 |
Примечания: 1. Граница текучести фракций менее 0,63 мм для смесей, используемых в покрытиях, должна быть не более 25, а число пластичности - не более 6.
2. Для гравия 3 и 4 классов гранулометрический состав должен определяться после предварительного испытания на сжатие в стальном цилиндре при удельном давлении 150 кг/см2.
3. Для районов с избыточным увлажнением содержание частиц размером менее 0,05 мм принимать по нижнему пределу, для сухих районов - по верхнему пределу.
ГРАФИКИ для определения толщины слоев дорожной одежды
Нагрузка Н-13
(Рис. 5)
Класс гравия определяется по потерям при испытании его в полочном барабане согласно табл. 13.
Таблица 13
Классы гравия и показатели истираемости
|
Петрографическая характеристика преобладающих разностей гравия |
Класс гравия |
Потери при испытании в полочном барабане в % по весу не более |
|
Средне- и мелкокристаллические изверженные породы и гнейсы, мраморовидные твердые, плотные, прочные, кристаллические или скрытокристаллические известняки, окварцованные песчаники или смеси этих пород |
1 |
20 |
|
Крупнокристаллические изверженные породы и гнейсы, твердые, плотные и прочные известняки, песчаники с ясно выраженной структурой или смеси этих пород; слабых пород до 7 % |
2 |
30 |
|
Изверженные породы и гнейсы с заметными следами выветривания, твердые известняки с остатками организмов, прочные, плотные песчаники с зернистой структурой, прочные сланцы или смеси этих пород; слабых и выветрелых пород до 10 % |
3 |
45 |
|
Изверженные породы с ясно выраженным выветриванием и изменением естественной окраски, гнейсы с прослойками слюды, неплотные известняки, непрочно сцементированные песчаники и непрочные сланцы или смеси этих пород; очень слабых и выветрелых пород более 10 % |
4 |
55 |
По соображениям экономики и удобства производства работ целесообразно применять естественные карьерные материалы, не требующие прогрохотки. Если естественный гравийный материал данного карьера не отвечает поставленным требованиям, необходимо произвести соответствующую прогрохотку (например, удалить слишком крупные зерна) либо составить оптимальную смесь непосредственно на дороге смешением карьерного материала с грунтом земляного полотна или материала двух карьеров между собой (с участием грунта земляного полотна или без него).
Оптимальная гравийная смесь может быть создана искусственно по одной из следующих схем:
Схема 1. - при наличии в карьере недопустимо крупных фракций производят отгрохотку этих фракций. Объем карьерного материала, пропускаемого через грохот, определяют по формуле:
где Q - требуемый объем гравийного материала оптимального состава в м3;
x - процентное содержание в карьерном материале фракций, подлежащих отгрохотке.
Для проверки соответствия зернового состава, полученного после прогрохотки материала, оптимальным гравийным смесям производят перерасчет процентного содержания оставшихся фракций по формуле:
где а и а1 - процентное содержание каждой фракции соответственно до и после прогрохотки.
Схема 2 - при наличии двух карьеров с различными гравийными материалами неоптимального состава, при смещении которых можно получить оптимальную смесь. Гравийный материал из 1-го карьера в объеме Q1 и из 2-го карьера в объеме Q2 вывозят на дорожное полотно и здесь тщательно перемешивают.
Процентное соотношение объемов Q1 и Q2 определяют аналитическим подбором (с проверкой полученных смесей по процентному содержанию каждой группы фракций) или графически, методом «подвижной линейки» (рис. 6).
На рис. 6 линии АБ и ВГ характеризуют гранулометрический состав гравийного материала 1-го и 2-го карьеров, а на подвижной линейке ЕД отложен в том же масштабе гранулометрический состав оптимальной смеси.
Положение линейки, при котором обозначенные на ней пределы содержания каждой фракции попадут в соответствующие им полосы, показывает процент содержания в оптимальной смеси материалов 1-го и 2-го карьеров (на рис. 6 соответственно 65 и 35 %).
При проектировании нужно иметь в виду, что суммарный объем материалов, вывезенных из двух разных карьеров для получения оптимальной смеси, должен быть несколько больше требуемого по проекту объема этой смеси, т.е. Q1 + Q2 = KQ, где K > 1. Это объясняется тем, что при смешении двух материалов заполняются имеющиеся у них пустоты.
Коэффициент K для практических целей следует принимать равным 1,1.
Схема 3 - при недостатке в карьерном материале мелких фракций, содержащихся в большом количестве в грунте земляного полотна. Работу выполняют в следующем порядке:
а) грунт земляного полотна разрыхляется на глубину
h1 = 0,01xhp,
где hp - толщина покрытия по расчету;
x - установленный процент добавки к карьерному материалу грунта земляного полотна;
б) разрыхленный грунт собирается в призму на оси дороги;
в) карьерный материал в объеме Q1 вывозится на дорогу, выгружается на призму разрыхленного грунта и тщательно перемешивается с ним.
Рис. 6. Графический метод расчета состава оптимальной гравийной смеси
В связи с тем, что при перемешивании карьерного материала и грунта грунт заполняет имеющиеся в гравийном материале пустоты, по аналогии со схемой 2 рекомендуется при проектировании потребный объем гравийной оптимальной смеси увеличивать на 10 %.
Схема 4 - при гравийном материале, содержащем избыточное количество каких-либо фракций (фракция А). Гравийное покрытие устраивают в следующем порядке:
а) карьерный материал в объеме Q1 полностью освобождается (прогрохоткой) от фракций А;
б) прогрохоченный карьерный материал в объеме Q΄1(1 - 0,01x) и естественный карьерный материал в объеме Q вывозится на дорожное полотно и тщательно перемешивается.
Подлежащий прогрохотке объем карьерного материала определяется по формуле:
а объем естественного карьерного материала Q2 по формуле:
Q2 = Q1 - Q(1 - 0,01x),
где Q - требуемый объем гравийного материала оптимального состава;
x - процентное содержание в карьерном материале фракций А;
??x - удаляемая часть фракций А в процентах.
Входящая в формулу величина ??x устанавливается подбором и проверяется перерасчетом процентного содержания каждой группы фракций в созданной смеси.
Новое процентное содержание каждой группы фракций определяется по формуле:
где n - содержание этой группы фракций в естественном гравийном материале.
Для группы фракций, удаляемых при прогрохотке, новое процентное содержание x1 определяется по формуле:
Если полученное процентное содержание каждой группы фракций не отвечает требованиям, предъявляемым к гравийной оптимальной смеси, принимают новое значение ??x и производят новый расчет.
Во всех приведенных схемах полученная расчетом смесь должна быть проверена на число пластичности.
Конструкция покрытия. Гравийные покрытия устраиваются, как правило, серповидного профиля. При устройстве покрытия на земляном полотне из хорошо дренирующих грунтов при толщине покрытия более 15 см и ширине обочин не менее 1 м применяется полукорытный профиль (раздел IV).
В зависимости от общей толщины, определяемой расчетом, гравийные покрытия строятся в один, два или три слоя.
При толщине гравийного покрытия в плотном теле более 20 см покрытие устраивается в 2 слоя, а при общей расчетной толщине более 40 см - в три слоя.
При большой дальности возки гравийного материала, в целях уменьшения его объема, покрытие можно укладывать на основание из местных грунтов, укрепленных органическими (битумами, дегтями, смолами) или неорганическими (цементом, известью) вяжущими материалами, а также минеральными добавками. Проектирование оснований из грунтов, укрепленных вяжущими материалами, осуществляется по указаниям, приведенным в главе 4.
Для обеспыливания гравийных покрытий дорожное полотно можно обрабатывать поваренной солью и хлористым кальцием.
Необходимые анализы. При проектировании гравийных покрытий необходимо иметь по каждому используемому карьеру:
а) гранулометрический и петрографический состав гравийного материала;
