Конструктивные мероприятия по обеспечению надежности насыпей из грунтов влажностью выше оптимальной

6.1. Конструктивные мероприятия по обеспечению надежности насыпей из грунтов влажностью выше оптимальной включают: устройство переходных слоев в верхней части насыпей для обеспечения расчетной прочности дорожной одежды; устройство прослоек в теле насыпей для повышения устойчивости откосов и снижения общей величины осадки, а также для обеспечен и я движения построечного транспорта; уположение откосов, в том числе создание откосов переменной крутизны; устройство берм в откосных частях.

6.2. Расчет толщины переходного слоя h0 осуществляют по критерию сдвига в подстилающем грунте повышенной влажности согласно "Инструкции по проектированию дорожных одежд нежесткого типа( ВСН 46-83 (Минтрансстрой. М., 1985). Переходный слой при этом принимают в качестве дополнительного слоя основания дорожной одежды. Он находится в пределах рабочего слоя насыпи или выемки.

6.3. Значения расчетной влажности Wрасч грунтов, уложенных в земляное полотно при Kw > 1, вычисляют по формуле

Wрасч = Конструктивные мероприятия по обеспечению надежности насыпей из грунтов влажностью выше оптимальной - №1 - открытая онлайн библиотека (6.1)

гдеКонструктивные мероприятия по обеспечению надежности насыпей из грунтов влажностью выше оптимальной - №2 - открытая онлайн библиотека- среднее значение влажности грунта; принимается согласно табл. 6 ВСН 46-83 с учетом табл. 9 прил. 2;

( - добавка, доли WL, к среднему значению влажности, связанная с дополнительным зимним влагонакоплением в грунтах; принимается по табл. 6.1;

tн - коэффициент нормированного отклонения, принимаемый в зависимости от заданного уровня проектной надежности Кн конструкции порожной одежды (табл. 6.2);

( - коэффициент вариации влажности, равный 0,1.

Таблица 6.1

Грунт Дорожно-климатическая зона Добавка ( к среднему значению влажности, доли WL, при Kw
    1,15 1,25 1,35
Супесь пылеватая и II1 0,020 0,044 0,070
тяжелая пылеватая, II2 0,015 0,037 0,055
суглинок пылеватый III 0,010 0,030 0,045
Суглинок легкий и II1 0,015 0,045 0,085
тяжелый, глина II2 0,011 0,035 0,065
  III 0,010 0,027 0,052

Таблица 6.2

Кн 0,60 0,85 0,90 0,95
tн 0,26 1,06 1,32 1,71

6.4. Расчетные прочностные характеристики грунтов при расчетной влажности Wрасч принимают по табл. 10 прил.2 ВСН 46-83.

6.5. Для предварительного назначения толщины переходного слоя при расчетах используются ориентировочные данные, приведенные в табл. 6.3.

Таблица 6.3

Дорожно-климатическая Категория Толщина переходного слоя, см
зона дороги Супесь пылеватая, суглинок Суглинок тяжелый, глина
I1 I-II 30/50 40/80
  III 25/30 30/50
II2 I-II 25/40 30/50
  III 20/25 25/40
III I-II -/40 30/40
  III -/20 20/30

Примечание. Над чертой приведены значения толщины слоя при Kw = 1,25, под чертой - при Kw = 1,35.

6.6. Прослойки для повышения или обеспечения устойчивости откосов насыпей применяют в случае сооружения насыпей выше 12 м из суглинков тяжелых и пылеватых глин. Прослойки устраивают из песчаных или супесчаных грунтов.

6.7. Расчет общей толщины армирующих прослоек, достаточной для обеспечения устойчивости откосов и стабильности земляного полотна, выполняют следующим образом.

Строят график зависимости K = f (W) (см. рис. 5.1) при различных значениях крутизны откоса mi насыпи высотой Н. Если для расчетного значения mi (при данной влажности грунта в выемке) не соблюдается условие К = Ктр, то следует запроектировать армирующие прослойки. Для этой цели на оси абсцисс этого же графика устанавливают значение влажности, которому соответствует при рассмотренных условиях значение К1= Ктр. По графику зависимости сцепления и угла внутреннего трения от влажности (см. рис. 5.1, б) находят расчетные значенияСтр и tg (тр, которые соответствуют требуемому коэффициенту общей устойчивости откосов проверяемой конструкции насыпи.

Далее общую мощность армирующих прослоек (hi в теле насыпи высотой Н и крутизной mi устанавливают по рис. 6.1 или по формулам:

Конструктивные мероприятия по обеспечению надежности насыпей из грунтов влажностью выше оптимальной - №3 - открытая онлайн библиотека

Конструктивные мероприятия по обеспечению надежности насыпей из грунтов влажностью выше оптимальной - №4 - открытая онлайн библиотека

где tg (гр, Сгр, tg (тр, Стр- расчетные и требуемые значения прочностных характеристик грунта при К = Ктр;

tg (n, Сп - расчетные значения прочностных характеристик грунта прослоек;

Конструктивные мероприятия по обеспечению надежности насыпей из грунтов влажностью выше оптимальной - №5 - открытая онлайн библиотека

Конструктивные мероприятия по обеспечению надежности насыпей из грунтов влажностью выше оптимальной - №6 - открытая онлайн библиотека

(см. рис. 6.1)

Конструктивные мероприятия по обеспечению надежности насыпей из грунтов влажностью выше оптимальной - №7 - открытая онлайн библиотека

Рис. 6.1. Зависимость суммарной толщины прослоек (hi

от параметра ( для насыпей различной высоты:

1-20 м; 2-15 м; 3-12 м; 4-10 м; 5-8 м; 6-6 м; 7-4 м

При устройстве слоев из супесчаных грунтов последовательно выполняют расчет по обеим формулам - (6.2) и (6.3), а в качестве расчетных принимают большие значения (hi. При использовании для прослоек песчаных грунтов для расчетов применяют формулу (6.3).

6.8. После определения расчетной суммарной толщины грунтовых армирующих прослоек устанавливают толщину отдельных слоев и их рациональное расположение в теле насыпи, используя метод КЦПС для многослойного откоса. При этом целесообразно применять ЭВМ и программы Союздорнии. Первоначальную толщину прослоек назначают 0,5-1,5 м, а расстояние между ними - 1-2 м.

Рациональное расположение прослоек в теле насыпи устанавливают на основе комплексных расчетов устойчивости, учитывая при этом изменение крутизны откоса и наличие берм.

Целесообразно назначать армирующие прослойки в нижней части насыпи. Толщина такой прослойки может быть определена следующим образом. На основе оценки общей устойчивости насыпи строится график зависимости коэффициента устойчивости от ее высоты при заданных допустимой влажности грунта и крутизне откоса. По графику определяют такую расчетную высоту Нр, при которой для указанных условий обеспечивается требование К = Ктр. Разность между расчетной и фактической высотой насыпи дает требуемую толщину прослойки в основании, которую располагают на 0,5-1 м выше уровня земли.

6.9. В целях усиления армирующих песчаных или супесчаных прослоек, а также исключения перемешивания их с грунтами повышенной влажности земляного полотна насыпи - тяжелыми суглинками и глинами - при коэффициенте их увлажнения 1,2 и более прослойки целесообразно устраивать в сочетании с геотекстильными элементами. Геотекстильный материал размещают в основании грунтовых прослоек.

6.10. При назначении армирующих грунтовых прослоек и размещении их в активной зоне насыпи следует учитывать снижение общей величины осадки за счет уменьшения толщины расчетного слоя в активной зоне на толщину прослойки (см. разд. 5).

6.11. Прослойки из песчаных и супесчаных грунтов могут выполнять только технологические функции обеспечивать проезд построечного транспорта, предупреждать колееобразование и другие деформации от землеройно-транспортных машин. Толщину прослоек из суглинков тяжелых и глин при допустимых коэффициентах увлажнения назначают соответственно 0,5 и 0,3 м при условии их армирования геотекстильным материалом.

6.12. Необходимость устройства берм устанавливают расчетом по общей методике (см. разд. 5). Расчетом обосновывают также расположение берм по высоте насыпи, их ширину и крутизну откосов разделяемых частей насыпи. Как правило, бермы целесообразно назначать в ее нижней, контрфорсной части в зависимости от рабочей отметки земляного полотна (рис. 6.2).

При применении ЭВМ для массовых расчетов устойчивости получают зависимости Кi = f (b) или Кi = f (Zi) при заданных Н0 и mi, где b иZi - ширина бермы и горизонт ее расположения в конструкции; Н0 и mi - высота и крутизна откоса между бермами. Для Кi = Ктр определяют рациональную конфигурацию насыпи и допустимый коэффициент увлажнения.

При сооружении насыпи из глинистых грунтов дочетвертичного возраста расположение берм назначают также исходя из обеспечения местной устойчивости частей откосов между ними.

Конструктивные мероприятия по обеспечению надежности насыпей из грунтов влажностью выше оптимальной - №8 - открытая онлайн библиотека

Рис. 6.2. Конструкция насыпи с бермами: 1 - растительный грунт (0,15 м);

2 - засев трав по слою растительного грунта толщиной 0,15 м; 3 - снимаемый растительный грунт

6.13. Для обеспечения местной устойчивости откосов насыпей их поверхность должна быть укреплена. В качестве основного способа укрепления следует использовать гидропосев трав по растительному грунту толщиной не менее 0,2 м. При использовании глинистых грунтов дочетвертичного возраста следует устраивать защитные слои из непучинистых грунтов во II дорожно-климатической зоне и неусадочных - в III. Защитный слой устраивают толщиной от 0,3 до 1 м (в последнем случае для жирных глин дочетвертичного возраста). Для уменьшения толщины защитного слоя он может быть армирован геотекстильным материалом.

Укрепление гидропосевом трав в этом случае назначают по поверхности защитного слоя.