 Новости
|
|
Разработка выемок в глинистых грунтах
Ниже представлен типовой образец документа. Документы разработаны без учета Ваших персональных потребностей и возможных правовых рисков. Если Вы хотите разработать функциональный и грамотный документ, договор или контракт любой сложности обращайтесь к профессионалам.
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
СОЮЗДОРНИИ
МЕТОДИЧЕСКИЕ
РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО РАЗРАБОТКЕ ВЫЕМОК В ГЛИНИСТЫХ ГРУНТАХ
ВЛАЖНОСТЬЮ ВЫШЕ ОПТИМАЛЬНОЙ И ИСПОЛЬЗОВАНИЮ ЭТИХ ГРУНТОВ ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ НАСЫПЕЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
ВО II и III ДОРОЖНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ ЗОНАХ
Утверждены зам. директора Союздорнии
канд. техн. наук В. М. Юмашевым
Одобрены Главным техническим управлением
(письмо № 37-03-105/14 от 18.02.87 г.)
Составлены на основе исследований Союздорнии, выполненных в целях комплексного подхода к проектированию и строительству автомобильных дорог с использованием глинистых грунтов, влажность которых выше оптимальной, для повышения качества и надежности строительства.
Приведены требования к назначению допустимых коэффициентов увлажнения глинистых грунтов при их использовании в насыпях. Даны рекомендации по инженерно-геологической оценке грунтов, залегающих в выемках. Рассмотрены требования к рабочей документации по проектированию выемок и насыпей из грунтов повышенной влажности. Разработаны принципы назначения конструкций земляного полотна из грунтов с влажностью выше оптимальной, а также приведены типовые и индивидуальные конструкции.
Для индивидуальных решений предложена комплексная оценка устойчивости и стабильности земляного полотна насыпей и выемок, на основе которой, рекомендуется назначать конструктивные мероприятия для обеспечения надежности насыпей из грунтов повышенной влажности, а также допустимые коэффициенты увлажнения. Рассмотрены особенности организации и технологии сооружения земляного полотна из грунтов повышенной влажности с учетом выбора машин и снижения их производительности; даны мелиоративные и конструктивные решения по осушению грунтов повышенной влажности и переувлажненных.
Предисловие
Настоящие Методические рекомендации разработаны в соответствии с планом научно-исследовательских работ по теме 3Р-86-02.02 и предназначены для использования при проектировании и строительстве земляного полотна автомобильных дорог из местных глинистых грунтов с влажностью выше оптимальной во II и III дорожно-климатических зонах.
Методические рекомендации составлены на основе и в развитие СНиП 2.05.02-85 и СНиП 3.06.03-86 с учетом выполненных теоретических и экспериментальных работ, полевых обследований автомобильных дорог во II и III дорожно-климатических зонах, а также отечественного и зарубежного опыта строительства. В разработанный документ включены новые решения по инженерно-геологической оценке грунтов, залегающих в выемках; предложен комплексный подход к проектированию и назначению типовых и индивидуальных конструкций земляного полотна в зависимости от его типа, вида грунта и степени его влажности.
При разработке технологических решений приняты во внимание особенности подготовительных, основных и укрепительных работ при использовании существующего парка землеройно-транспортных и грунтоуплотняющих машин с учетом регламента их работы в зависимости от состава и степени влажности разрабатываемого в выемках грунта. Один из разделов посвящен современным способам осушения грунта.
Выполнение рекомендаций должно способствовать расширению возможностей сооружения надежного и стабильного земляного полотна из глинистых грунтов, влажность которых выше оптимальной. Экономический эффект от применения предложенных рекомендаций составит до 100 тыс. руб. на 1 км дороги.
1. Общие положения
1.1. Настоящие Методические рекомендации предназначены для применения при проектировании и строительстве земляного полотна из глинистых грунтов с влажностью выше оптимальной, получаемых при разработке выемок, и использовании этих грунтов для возведения насыпей во II и III дорожно-климатических зонах.
1.2. В Методических рекомендациях регламентируется использование грунтов с влажностью выше оптимальной и предлагаются конкретные конструктивные и технологические решения Для условий типового и индивидуального проектирования.
1.3. Грунты, применяемые для устройства земляного полотна насыпей, по степени влажности разделяют на следующие разновидности: нормальной влажности (от 0,9 оптимальной до допустимой), повышенной влажности (от допустимой влажности до предельной), переувлажненные (влажность выше предельной).
Под предельной понимается такая влажность грунта, при которой еще может быть достигнут коэффициент уплотнения 0,9 при использовании современных средств уплотнения. Значения допустимой влажности грунта, при которой могут быть приняты типовые решения, приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1
Грунт
Допустимый коэффициент увлажнения грунта Kw при требуемом коэффициенте уплотнения Kу
более 1
1-0,98
0,95
0,9
Песок пылеватый, супесь легкая крупная
1,3
1,35
1,60
1,6
Супесь легкая и пылеватая
1,2
1,25
1,35
1,6
Супесь тяжелая пылеватая, суглинок легкий и легкий пылеватый
1,1
1,15
1,30
1,5
Суглинок тяжелый и тяжелый пылеватый, глина
1,0
1,05
1,20
1,3
Примечания: 1. При возведении насыпей из непылеватых песков в летних условиях допустимая влажность не ограничивается.
2. При возведении насыпей в зимних условиях допустимая влажность песков и непылеватых супесей не должна, как правило, превышать 1,3 W0, супесей пылеватых и суглинков легких - 1,2 W0, других связных грунтов - 1,1 W0 (W0 - оптимальная влажность грунта).
1.4. В тех случаях, когда при проектировании и строительстве земляного полотна насыпей применяют индивидуальные решения согласно СНиП 2.05.02-85, допустимую влажность используемого в насыпи грунта устанавливают на основе комплексной оценки устойчивости и обеспечения стабильности земляного полотна (см. разд. 5).
При этом определяемая расчетом допустимая влажность не должна превышать значений, приведенных в табл. 1.1.
1.5. Влажность грунтов, уплотняемых только катками на пневматических шинах, не должна выходить за пределы значений, приведенных в табл. 1.2.
Таблица 1.2
Грунт
Коэффициент увлажнения Kw при требуемом коэффициенте уплотнения Kу
1-0,98
0,95
0,9
Песок пылеватый, супесь легкая крупная
Не более 1,35
Не более 1,60
-
Супесь легкая и пылеватая
1,25
1,85
1,6
Супесь тяжелая пылеватая, суглинок легкий и легкий пылеватый
1,15
1,20
1,3
Суглинок тяжелый и тяжелый пылеватый, глина
1,05
1,10
1,2
При возведении насыпей в зимний период и их уплотнении только катками на пневматических шинах допустимая влажность песков, супесей и суглинков легких и легких пылеватых не должна, как правило, превышать 1,25-1,15. Использование суглинков тяжелых и глин с влажностью выше оптимальной во II дорожно-климатической зоне в зимний период не рекомендуется. Для южных и юго-западных районов III дорожно-климатической зоны допустимая влажность указанных грунтов не должна превышать (1,05(1,1) Wo в зависимости от абсолютной отрицательной температуры воздуха и наличия атмосферных осадков.
1.6. Степень влажности грунта рекомендуется характеризовать коэффициентом увлажнения Kw, который представляет собой отношение фактической влажности грунта в источнике его получения или в теле насыпи We к оптимальной Wo:
(1.1)
Для ориентировочного определения коэффициента увлажнения оптимальную влажность допускается устанавливать по выражению
(1.2)
где ( - коэффициент, равный для песков и супесей 0,75-0,7, суглинков - 0,6-0,55, глин - 0,5-0,45;
WL - влажность на границе текучести, %.
При влажности грунта выше оптимальной максимально возможную плотность грунта (при уплотнении катками на пневматических шинах) можно считать достигнутой при содержании воздуха в порах песков и супесей 6 %, суглинков - 3 %, глин - 4 %.
При этом максимально возможную (при данной степени влажности) плотность сухого грунта (d (г/см3) ориентировочно рекомендуется определять по формуле
(1.3)
где (s - плотность частиц грунта, г/см3;
Vвозд - содержание воздуха в грунте при максимальной плотности, доли единицы;
(в - плотность воды в грунте, г/см ;
We - фактическая влажность грунта, доли единицы.
Для ориентировочных расчетов принимают следующие значения плотности частиц грунта и содержания воздуха в грунте (табл. 1.3).
Таблица 1.3
Грунт
(s, г/см3
Vвозд, доли единицы
Песок, супесь легкая и пылеватая
2,67
0,05-0,08
Супесь тяжелая, суглинок легкий
2,70
0,03-0,04
Суглинок тяжелый, глина
2,72
0,04-0,05
1.7. Расчетные значения плотности каждой разновидности грунтов с влажностью выше оптимальной в источнике их получения следует устанавливать путем их испытания в большом приборе стандартного уплотнения Союздорнии.
При определении параметров стандартного уплотнения испытания необходимо выполнять таким образом. чтобы полученные результаты позволяли построить кривую зависимости плотности сухого грунта от его влажности, особенно ее правую ветвь. При этом диапазон влажности испытуемого грунта должен соответствовать зафиксированным значениям влажности грунта W в источнике его получения (рис. 1.1).
а)
б)
Рис. 1.1. Кривые стандартного уплотнения грунтов четвертичного (а)
и третичного (б) возраста: 1 - суглинок легкий; 2 - суглинок тяжелый;
3 - суглинок тяжелый пылеватый; 4 - глина пылеватая; 5 - глина жирная
Выполненные таким образом испытания для конкретного грунта позволяют уточнить значения допустимой влажности, приведенные в табл. 1.1.
1.8. Для комплексной оценки состояния глинистых грунтов, залегающих в выемках, помимо коэффициента увлажнения, рекомендуется использовать также коэффициент относительной влажности Kо и коэффициент консистенции В:
(1.4)
где Wт, Wp, Ip - соответственно границы и число пластичности.
1.9. При разработке в выемках грунтов с влажностью выше оптимальной и сооружении из них насыпей необходимо с учетом технико-экономического обоснования предусматривать конструктивные, технологические, организационные и мелиоративные мероприятия.
Комплекс этих мероприятий должен обеспечить устойчивость и стабильность земляного полотна, его конструктивных элементов и дорожной одежды в период строительства и эксплуатации автомобильной дороги.
2. Инженерно-геологическая оценка грунтов, залегающих в выемках
2.1. Инженерно-геологическую оценку глинистых грунтов, залегающих в выемках, следует выполнять в целях определения целесообразности их использования в насыпях, установления показателей физико-механических свойств грунтов с естественной и искусственной структурой при зафиксированном диапазоне влажности, разработки проектных решений земляного полотна насыпей и выемок.
2.2. Для получения данных, необходимых для инженерно-геологической оценки грунтов, проводят бурение массива грунта в пределах будущей выемки. При этом устанавливают состав и состояние грунта, характер их изменения по глубине выемки; значения влажности и консистенции грунтов, их оптимальную влажность и максимальную плотность при стандартном уплотнении, склонность к набуханию и усадке; прочностные показатели, характеризующие сопротивляемость сдвигу грунта с искусственной структурой в расчетном диапазоне влажности (степени влажности грунта в источнике его получения).
На литологических буровых колонках отмечают уровни подземных вод. По полученным результатам оценивают залегающие на различных горизонтах грунты по степени их влажности в долях от оптимальной и влажности на границе текучести.
2.3. Если бурение производят в сухие периоды года, необходимо выполнять прогноз возможного повышения естественной влажности грунтов, залегающих на различных горизонтах выемки, вследствие изменения условий увлажнения в расчетные (осенний и весенний) периоды года, а также при разработке выемки. С этой целью анализируют гидрометеорологические данные, а также изменение показателей физических свойств образцов глинистых грунтов с естественной структурой после их полного водонасыщения. Для оценки степе н и изменения влажности необходимо лабораторным путем установить: влажность грунта на отдельных горизонтах выемки, его плотность, плотность частиц грунта, пористость (коэффициент пористости) при естественной влажности и после полного водонасыщения. Лабораторными испытаниями определяют увеличение влажности и консистенцию после водонасыщения, степень влажности и относительную влажность в долях от оптимальной и влажности на границе текучести. В определенных случаях, в частности для дочетвертичных глинистых грунтов, необходимо выполнить испытания на свободное набухание и усадку образцов с естественной и искусственной структурой и установить влажность грунта после набухания.
2.4. В результате инженерно-геологической оценки должны быть получены следующие данные: геологические разрезы по оси выемки и ее бортам; эпюры изменения влажности по глубине выемки (фактические и прогнозируемые); наличие водоносных горизонтов и отметки их уровней; степень влажности и плотность грунта на различных горизонтах; прочностные характеристики грунтов с естественной структурой с их привязкой к установленному диапазону влажности, т.е. зависимость угла внутреннего трения (w, величины общего сцепления Сw и сцепления, обусловленного водно-коллоидными связями, (w от влажности.
Полученные данные необходимы для оценки устойчивости откосов выемок и назначения комплекса противооползневых мероприятий.
2.5. Если на основе технико-экономического расчета принято решение использовать в насыпи грунты, разрабатываемые в выемке, необходимо оценивать рассматриваемый массив как источник получения грунта.
Для этой цели в массиве выемки выделяют зоны грунтов с различной степенью влажности, определяют границы и уровни их залегания, источники увлажнения и обусловливающие их факторы. Для обоснования выбора конструкций земляного полотна насыпей из грунтов выемки следует определять прочностные и деформативные характеристики грунта с искусственной структурой при диапазоне влажности, зафиксированном изысканиями в расчетный период или установленном путем прогноза.
2.6. В результате комплексной инженерно-геологической оценки грунтов, залегающих в выемках, должны быть получены данные:
позволяющие оценить устойчивость откосов выемки, назначить комплекс мероприятий по обеспечению их общей и местной устойчивости, запроектировать конструкцию рабочего слоя выемки, разработать проектные решения по понижению уровней подземных вод, в том числе в пределах рабочего слоя;
характеризующие выемку как источник получения грунта для сооружения земляного полотна насыпей различной высоты.
Для прогноза величины осадки грунта с влажностью выше оптимальной в насыпях высотой более 6 м дополнительно следует определять показатели сжимаемости.
Результаты инженерно-геологической оценки должны быть представлены в виде графиков и пояснительной записки, в которой необходимо указать целесообразность разработки выемки и возможность сооружения земляного полотна насыпи в зимний период.
3. Требования к рабочей документации при разработке
выемок и сооружений насыпей
3.1. Рабочая документация должна включать подробную проработку проектных решений по всем видам конструкций земляного полотна при влажности грунтов выше оптимальной.
В зависимости от рабочей отметки и степени влажности грунтов документация должна содержать необходимую информацию о типовых решениях, типовых решениях с индивидуальной привязкой и индивидуальных.
3.2. В рабочей документации по типовым решениям и решениям с индивидуальной привязкой должны быть указаны конструкции земляного полотна насыпей, рассчитанные для конкретных значений степени влажности грунта, разрабатываемого в выемках.
В рабочей документации по типовым решениям с индивидуальной привязкой должен быть приведен также специальный расчет, обосновывающий конструкции переходного слоя.
3.3. Рабочая документация по индивидуальным решениям должна содержать чертежи конструкций земляного полотна насыпей или выемок, обосновывающие расчеты устойчивости и стабильности, допустимые значения коэффициента увлажнения. Такая документация разрабатывается:
для выемок, вскрывающих водоносные горизонты или имеющих в основании водоносный горизонт, а также в глинистых грунтах с коэффициентом консистенции более 0,5;
для выемок с высотой откоса более 6 м в пылеватых грунтах в районах избыточного увлажнения (II дорожно-климатическая зона), а также в глинистых (дочетвертичных) грунтах, теряющих прочность и устойчивость в откосах под воздействием погодно-климатических факторов;
для выемок в набухающих и сильно усадочных глинистых грунтах при неблагоприятных условиях увлажнения;
насыпей высотой более 12 м из грунтов повышенной влажности;
насыпей высотой более 3 м из переувлажненных грунтов.
3.4. В рабочей документации по индивидуальным решениям земляного полотна должны быть приведены расчеты для обоснования:
рациональной конфигурации откосов;
конструкций рабочего слоя в комплексе с дорожной одеждой для получения наиболее экономичных решений в соответствии с п.6.21 СНиП 2.05.02-85;
конструкции дренирующего слоя с водоотводными и водосбросными элементами;
мероприятий по обеспечению общей и местной устойчивости откосов;
конечной величины осадки земляного полотна насыпей и основания и необходимого запаса грунта на осадку;
интенсивности осадки земляного полотна насыпи (и основания, если это определено инженерно-геологической оценкой);
допустимых коэффициентов увлажнения грунта рабочего слоя и земляного полотна насыпей с учетом времени их сооружения - в летний или зимний период;
мероприятий по уменьшению влажности грунта, снижению осадки и времени ее прохождения;
объемов переувлажненного грунта, предназначенных для вывозки в кавальер.
Все проектные решения должны быть учтены при разработке соответствующих разделов сметы строительства.
3.5. В рабочей документации по индивидуальным решениям в разделе "Проект производства работ( необходимо отразить особенности технологии и последовательность выполнения земляных работ, все виды предлагаемых конструктивных элементов, способы осушения грунтов.
3.6. Рабочая документация для конструкций земляного полотна из грунтов с влажностью выше оптимальной должна быть представлена в полном комплекте с взаимной увязкой всех намеченных конструктивных мероприятий и технологических решений.
3.7. В комплект рабочей документации необходимо включать решения (в рабочих чертежах и пояснительной записке, смете) по охране и защите окружающей среды.
4. Принципы назначения конструкций земляного полотна из грунтов с влажностью выше оптимальной
4.1. Конструкции земляного полотна выемок и насыпей назначают в зависимости от рабочей отметки, рельефа местности, условий увлажнения верхней части земляного полотна с учетом состава и состояния залегающего в выемках грунта, который предусмотрено использовать в насыпи.
4.2. Конструкции насыпей с рабочей отметкой до 12 м следует назначать по типовым решениям согласно СНиП 2.05.02-85, если коэффициент увлажнения Kw грунта в источнике его получения (в выемке) будет иметь следующие значения: для супесей легких и пылеватых - не более 1,2; супесей тяжелых пылеватых, суглинков легких и легких пылеватых - не более 1,15; суглинков тяжелых, тяжелых пылеватых и глин - не более 1,05.
Параметры таких насыпей принимают по рис. 4.1.
а)
б)
в)
Рис. 4.1. Конструкции насыпи высотой до 12 м при Kw не более 1,2 для супесей легких и пылеватых, не более 1,15 - для супесей тяжелых пылеватых, суглинков легких и легких пылеватых, не более 1,05 - для суглинков тяжелых, тяжелых пылеватых и глин: 1 - переходный слой; 2 - грунт повышенной влажности;
3 - песчаный грунт с Kw ( 0,5 м/сут; 4 - снимаемый растительный грунт;
5 - слой геотекстиля
При этом конструкцию, представленную на рис. 4.1,а, рекомендуется применять на устойчивых и необводненных основаниях, на рис. 4.1,б - на неустойчивых и обводненных основаниях, на рис. 4.1,в - при дефиците дренирующих грунтов с коэффициентом фильтрации не менее 0,5 м/сут.
Крутизну откосов назначают для насыпей высотой до 3 м не дорогах I-III категорий 1:4, до 2 м на дорогах IV-V категорий - 1:3.
Для насыпей высотой от 3 до 12 м на автомобильных дорогах всех категорий крутизну откосов назначают следующим образом:
для супесей легких и пылеватых, тяжелых пылеватых, суглинков легких и легких пылеватых - по СНиП 2.05.02-85, табл. 23;
для суглинков тяжелых пылеватых, глин пылеватых и жирных при высоте насыпи от 3 до 6 м - по СНиП 2.05.02-85, табл. 23; от 6 до 12 м - по табл. 4.1 настоящих Методических рекомендаций.
4.3. Переходный слой в конструкциях насыпей, который является дополнительным слоем между земляным полотном и основанием дорожной одежды (см. рис. 4.1), устраивают только в случае производства основных работ по сооружению насыпей в зимнее время из суглинков тяжелых, тяжелых пылеватых и глин во II дорожно-климатической зоне для автомобильных дорог I-III категорий. Толщину переходного слоя назначают по расчету, но не менее 0,5 м для дорог I-II категорий и 0,3 м - III категории.
Переходный слой устраивают из песчаных или непылеватых супесчаных грунтов. Кроме того, возможны варианты устройства таких слоев из грунтов, улучшенных стабилизирующими или осушающими добавками.
4.4. Если степень влажности грунта в выемке в период разработки находится в пределах 1,25-1,35 для супесей легких и пылеватых, 1,15-1,2 - супесей тяжелых пылеватых, суглинков легких и легких пылеватых, 1,05-1,15 - для суглинков тяжелых и тяжелых пылеватых, а также глин, то конструкцию земляного полотна насыпи назначают по рис. 4.2,а.
б) в)
Рис. 4.2. Конструкция насыпи высотой до 12 м: а - Kw = 1,25(1,35 - для супесей легких и пылеватых, Kw = 1,15(1,2 - для супесей тяжелых пылеватых, суглинков легких и легких пылеватых, Kw = 1,05(1,15 - для суглинков тяжелых, тяжелых пылеватых и глин; б, в - Kw = 1,2(1,3 - для суглинков легких и легких пылеватых, Kw = 1,15(1,25 - для суглинков тяжелых, тяжелых пылеватых и глин:
1 - переходный слой; 2 - грунт повышенной влажности; 3 - снимаемый растительный грунт; 4 - слой геотекстиля; 5 - песчаный слой
При использовании суглинков легких и легких пылеватых с Kw = 1,2(1,3, суглинков тяжелых, тяжелых пылеватых и глин с Kw = 1,15(1,25 конструкцию насыпи назначают по рис. 4.2, б, в.
Крутизну откосов принимают: для насыпей до 3 м - согласно п. 4.2; от 3 до 6 м - 1:1,75 для всех разновидностей супесей, 1:2 - для суглинка легкого пылеватого; для остальных грунтов, а также при высоте насыпи от 6 до 12 м - по табл. 4.1.
Таблица 4.1
Грунт
Крутизна откосов насыпи в зависимости от коэффициента увлажнения Kw
1,05
1,1
1,15
1,2
1,25
1,3
1,35
Супесь легкая
1,50
1,50
1,50
1,75
2,0
2,5
2,5
Супесь пылеватая
1,75
1,75
1,75
2,0
2,5
2,5
2,5
Супесь тяжелая пылеватая, суглинок легкий
1,75
1,75
1,75
2,0
2,0
2,5
-
Суглинок легкий пылеватый
1.75
2,0
2,00
2,0
2,5
2,5
-
Суглинок тяжелый и тяжелый пылеватый
1,75
2,00
2,00
2,5
2,5
2,5
-
Глина пылеватая
1,75
1,75
2,00
2,5
2,5
-
-
Глина жирная
2,00
2,00
2,00
2,5
2,5
-
-
Толщину переходного слоя назначают по расчету на прочность дорожной одежды (по критерию сдвига) таким образом, чтобы общая толщина рабочего слоя была не более 1 м для супесей и суглинков легких и 1,5 м - для суглинков тяжелых, тяжелых пылеватых и глин во II дорожно-климатической зоне и соответственно 0,8 и 1,2 м в III дорожно-климатической зоне. Если толщина переходного слоя больше высоты насыпи или равна ей, использовать грунты влажностью выше оптимальной не допускается.
4.5. При сооружении насыпей из грунтов с влажностью, указанной в п. 4.4, необходимо учесть их возможную осадку и предусмотреть отсыпку соответствующего дополнительного объема грунта.
Запас на осадку принимают для супесей легких и пылеватых 1,5-3 % высоты насыпи, супесей тяжелых пылеватых, суглинков легких и легких пылеватых - 1-3 %, суглинков тяжелых и тяжелых пылеватых, а также глин - 1-4 %. Причем меньшие значения принимают для грунтов с меньшим коэффициентом увлажнения, а большие - соответственно с большим.
4.6. При залегании в выемках грунтов, степень влажности которых выше предельной или близка к ней, конструкции насыпей назначают в соответствии с рис. 4.1 и 4.2 при условии возможности доведения естественной влажности этих грунтов до допустимой. В противном случае грунты с предельной влажностью должны быть удалены в кавальер.
4.7. Конструкции земляного полотна в выемках назначают по индивидуальному проекту для всех случаев, указанных в п. 3.3 настоящих Методических рекомендаций. В выемках необходимо предусматривать: укрепленные водоотводные канавы для регулирования стока поверхностных вод в пределах верхней части земляного полотна (рабочего слоя выемки); закюветные полки шириной не менее 3-3,5 м; подкюветные или закюветные перехватывающие дренажные системы для понижения уровня подземных вод, осушения или исключения возможности переувлажнения грунтов рабочего слоя выемки; перехватывающие, присыпные или горизонтальные дренажи в откосах; перехватывающие дренажные системы за пределами выемки; нагорные канавы; конструкции, обеспечивающие местную устойчивость от образования сплывов, оплывин, размывов.
4.8. При проектировании конструкций земляного полотна в выемках в глинистых грунтах, степень влажности которых в зоне рабочей отметки рабочего слоя равна или больше предельной (см. табл. 1.1), следует предусматривать частичную или полную замену таких грунтов дренирующими непучинистыми. Замене подлежат грунты на глубине 1,5 м от поверхности покрытия во II дорожно-климатической зоне и 1,2 м - в III дорожно-климатической зоне на автомобильных дорогах I-III категорий. Для автомобильных дорог IV-V категорий эта глубина может быть уменьшена на 25 %.
5. Комплексная оценка устойчивости и стабильности земляного полотна при разработке индивидуальных конструкций насыпей и выемок
5.1. Для обоснования проектной конфигурации насыпей высотой более 12 м, определения допустимой влажности используемого для отсыпки грунта из выемки необходима комплексная оценка устойчивости и стабильности земляного полотна.
Расчеты осуществляют в такой последовательности:
оценивают устойчивость откосов по прочности и определяют рациональную конфигурацию конструкции при допустимой степени влажности используемого грунта;
определяют на основе реологического анализа длительную устойчивость откосов и выполняют прогноз деформаций ползучести;
для расчетной конфигурации насыпи устанавливают конечную величину осадки нестабильных слоев грунта повышенной влажности и время ее завершения.
5.2. Для оценки устойчивости откосов насыпей по прочности следует использовать метод круглоцилиндрической поверхности скольжения (КЦПС) в интерпретации Союздорнии с применением ЭВМ для массовых расчетов.
При залегании в основании грунтов повышенной влажности, переувлажненных или слабых необходимо оценивать устойчивость основания также методом КЦПС. Расчетная кривая должна при этом проходить в слабых грунтах основания.
Для выполнения расчетов устойчивости необходимы следующие данные: рабочие отметки насыпи по всей длине участка ее сооружения из грунтов выемки; диапазон влажности разрабатываемых грунтов; зависимости прочностных характеристик грунта насыпи и ее основания (w, Сw, (w, Сc от влажности в зоне сдвига.
5.3. Расчет устойчивости выполняют для нескольких (по менее трех) рабочих отметок (высот насыпей) и нескольких заложений откосов. Рациональную конфигурацию откосов для каждой рабочей отметки определи -ют следующим образом. Рассчитывают общую устойчивость насыпи высотой Н при нескольких заложениях откосов, принимаемых, например, по табл. 4.1. Для каждого заложения и каждой i-й пары прочностных характеристик используемого грунта Сwi и tg (wi или Сci и tg (wi определяют коэффициент устойчивости насыпи данной высоты. Причем каждая пара значений прочностных характеристик грунта должна соответствовать одному из значений влажности в расчетном диапазоне. По результатам расчета строят зависимости коэффициентов устойчивости К1 (для Сwi и tg (wi) и К2 (для Ссi и tg (wi) от влажности для конкретной рабочей отметки (высоты насыпи) Н и различных заложений откоса mi : К = f (W) (рис. 5.1).
Этот график может быть перестроен и представлен в виде зависимости коэффициента устойчивости от заложения откоса при различных значениях влажности для конкретной высоты насыпи (рис. 5.2).
5.4. Проектирование расчетной (по условию прочности - первое предельное состояние) конфигурации откосов насыпей при Н ( 12 м осуществляют следующим образом.
По оси абсцисс графика К1 = f (W) откладывают расчетный, а также допустимый (см. табл. 1.1) диапазоны влажности для данного грунта; по оси ординат - значение требуемого коэффициента устойчивости Ктр (см. п. 5.6). Через точку, соответствующую значению Ктр на оси ординат, проводят прямую, параллельную оси абсцисс; точки пересечения с кривыми К1 = f (W) при mi = const сносят на ось абсцисс. Точки пересечения прямой, проведенной через точку, соответствующую Ктр, с кривыми для различных заложений откоса будут соответствовать их расчетным значениям, а величины абсцисс для этих точек - расчетному значению допустимой влажности грунта.
Рис. 5.1. Зависимость прочностных характеристик грунта и коэффициента устойчивости откоса от влажности грунта
5.5. В диапазоне допустимых влажностей грунта при К1 = Ктр на основе построенных по результатам расчета графиков (см. рис. 5.1, 5.2) для данной рабочей отметки насыпи получают несколько расчетных заложений откосов, каждое из которых соответствует определенному допустимому (по степени влажности грунта) значению влажности.
Рис. 5.2. Зависимость коэффициента устойчивости насыпи высотой 20 м
от показателя заложения откоса при различной влажности грунта: ____ - при расчете устойчи...
|
