Требования к инженерным изысканиям и проектированию земляного покрытия

 

                                    

Содержание

 

Введение…………………………………………………………3

Общие требования………………………………………………5

Элементы земляного  полотна…………………………………..8

Требования  к инженерным изысканиям и проектированию земляного полотна……………………………………………………………9

Элементы расчета земляного полотна………………………..10

Грунты, применяющиеся  в дорожном строительстве………...13

Требования к выбору грунтов………………………………….16

Используемая литература………………………………………19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

Строительство хорошего земляного полотна не требует больших материальных затрат (как, например, дорожная одежда). Необходимо лишь строго соблюдать все существующие технические правила и рекомендации, обладать профессионализмом, чувством ответственности и творческим решением практических задач.

Земляное полотно является одним из основных элементов автомобильной дороги. От его состояния в большой степени зависят эксплуатационные качества дороги. Хорошее состояние земляного полотна достигается правильным выбором конструкции, устройством надежного водоотвода, своевременным устранением повреждений полотна и водоотводных сооружений, т. е. обеспечивается на стадиях проектирования дороги и ее эксплуатации. Однако прочность и устойчивость земляного полотна в значительной степени зависят также от правильного производства земляных работ (рационального размещения в теле полотна грунтов, различных по своим физико-механическим свойствам, достижения необходимой плотности и влажности грунтов, устройства надежного основания под насыпями и т. д.).

Возведение земляного полотна представляет собой лишь один из строительных процессов в общем комплексе дорожных работ. Чем быстрее будут выполнены земляные работы, тем раньше может устраиваться дорожная одежда и открываться движение. Высокие темпы строительства и минимальные расходы сил и средств достигаются путем рационального распределения земляных масс, выбора наиболее эффективных для данных условий средств механизации и правильного их использования, применения передовых методов производства работ, тщательной увязки всех рабочих процессов в едином плане организации строительства.

 В земляном полотне различают верхнюю (рабочий слой) и нижнюю части (основание насыпи и выемки).

Верхняя часть составляет 2/3 глубины промерзания от низа дорожной одежды, но не менее 1,5 м от поверхности покрытия проезжей части. Основание насыпи или выемки образует часть полотна, находящуюся ниже границы рабочего слоя.

Конструкции земляного  полотна назначают в зависимости  от категории дороги, типа дорожной одежды, местных природных условий с учетом дорожно-климатической зоны, в которой производятся работы, особенностей местности по характеру поверхностного стока и степени увлажнения.

Объемы работ при  возведении земляного полотна зависят  от конструкции земляного полотна, рельефа местности, типа грунтов и других местных условий. Средний объем земляных работ при постройке дорог в равнинной и слабопересеченной местности составляет на 1 км земляного полотна для дорог II и III категорий 20-30 тыс. м³, IV-V категорий - 15-20 тыс. м³. При постройке дорог I категории объемы земляных работ достигают 50 тыс. м³ и более. В условиях пересеченной местности объем работ обычно бывает в 1,5-2 раза выше, чем в равнинной местности.

В равнинной местности  основной тип земляного полотна  автомобильных дорог - невысокая насыпь. Такие насыпи (при наличии благоприятных грунтов) часто устраивают путем поперечного перемещения грунта, разрабатываемого в боковых резервах.

В холмистой местности  основной тип земляного полотна - это насыпи более значительной высоты. Такие насыпи устраиваются в основном путем разработки резервов и путем продольного перемещения грунта. Выемки занимают примерно 10 % от общего объема земляных работ.

 

Общие требования

Рельеф местности, климатические, гидрологические и гидрогеологические условия оказывают существенное влияние на строительство автомобильных дорог.

Насыщение земляного  полотна влагой - крайне опасное  явление, при котором значительно  снижается прочность дорожной одежды, устойчивость земляного полотна  и основания насыпей.

Источниками увлажнения земляного полотна являются:

выпадающие  осадки;

приток воды от таяния снега;

капиллярное поднятие от уровня грунтовых вод (УГВ);

конденсация водяных паров из воздуха;

перемещение пленочной воды.

В годовом цикле изменения  влажности в грунтах земляного полотна различают периоды:

первоначальное  накопление влаги осенью от дождей;

промерзание земляного полотна и перераспределение  влаги в зимний период;

оттаивание  земляного полотна и весеннее переувлажнение грунтов;

летнее просыхание.

Перемещение влаги интенсивно протекает при температуре от 0 до 3°С. При более низких температурах вода замерзает, образуя ледяные прослойки, которые раздвигают грунтовые частицы и вызывают поднятие (пучение) грунта, приводящее к выпучиванию покрытия. Характеристикой зимнего влагонакопления в грунте служит коэффициент пучения (Кп), который выражает отношение высоты поднятия поверхности покрытия к глубине промерзания. При благоприятных гидрогеологических условиях Кп составляет 2-3%, а при неблагоприятных (уровень грунтовых вод близок к поверхности грунта) может достигнуть 15-20 %.

Первоначальный признак  пучин - появление сетки мелких трещин и влажных пятен на покрытии.

Для предотвращения пучин  проводят мероприятия:

летне-осенние - обеспечение стока воды с поверхности  покрытия, устранение ям, колей; неровностей вдоль насыпей, исправление и углубление водоотводных канав;

зимние - обеспечение  минимального влагонакопления в  земляном полотне при его быстром  промерзании за счет очистки от снега  земляного полотна на всю ширину;

весенние - полная очистка от снега обочин и откосов земляного полотна, водоотводных канав, выходных частей дренажа, водопропускных труб.

Разнообразие климатических, почвенно-грунтовых и гидрологических  условий на территории России не позволяет  строить земляное полотно и дорожную одежду по единым нормам и правилам. Территория России по общности климата, гидрологическим и геоморфологическим условиям делится на 5 дорожно-климатических зон. Границы между зонами условны, их можно до 150 км переносить к северу или югу при обосновании по грунтово-геологическим условиям.

По условиям увлажнения верхней толщи грунтов различают 3 типа местности:

1 тип - сухие участки.  Поверхностный сток обеспечен,  грунтовые воды не влияют на  увлажнение верхней толщины грунтов,  почвы подзолистые, без признаков заболачивания;

2 тип - сырые места  с избыточным увлажнением в  отдельные периоды года. Поверхностный  сток не обеспечен, грунтовые  воды не влияют на увлажнение  верхних толщин грунтов, почвы  средне и сильноподзолистые, полуболотные  с признаками заболачивания;

3 тип - мокрые места  с постоянным избыточным увлажнением.  Грунтовые воды или длительностоящие (более 30 суток) поверхностные  воды влияют на увлажнение  верхних толщин грунтов, почвы  торфяно-болотные и полуболотные.

Для надежной работы дорожной одежды необходимо в течение года обеспечить постоянство водно-теплового режима земляного полотна. Для этого требуется поднять бровку земляного полотна над источником увлажнения на высоту, которая обеспечивает равнопрочность земляного полотна на всем участке автомобильной дороги.

Земляное полотно как  основание дороги возводится из естественных и искусственных грунтов.

Грунты для дорожного  строительства классифицируются на крупнообломочные, песчаные и глинистые. Наибольшее распространение имеют  глинистые грунты, которые по показателю текучести подразделяются на твердые, полутвердые, пластичные и текучие.

Грунты по степени увлажнения и  допустимой влажности разделяются  на недоувлажненные, нормальные и повышенной влажности.

При замерзании по степени пучинистости грунты классифицируются на 5 групп.

Для определения типов грунтов, их плотности и влажности в  полевых условиях необходимо пользоваться таблицами.

Дня обеспечения устойчивости и  прочности рабочего слоя земляного  полотна и дорожной одежды необходимо возвышать поверхность покрытия от 0,90 до 2,4 м над расчетным УГВ верховодкой или длительностоящими (более 30 суток) поверхностными водами.

При невозможности выполнения этих требований в стесненных местах (путепроводы, населенные пункты и т. д.) верхнюю  часть земляного полотна следует устраивать на 2/3 глубины промерзания из непучинистых грунтов.

Возвышение бровки насыпи на дорогах, проходящих в открытой местности, назначают  над расчетной высотой снегового  покрова не менее, м:

1,2- для дорог I категории;

0,7 - для дорог II категории;

0,6 - для дорог III категории;

0,5 - для дорог IV, I-е  категорий;

0,4 - для дорог V, II, III категорий.

Прочность земляного  полотна зависит от равномерного послойного уплотнения грунтов. Коэффициент  уплотнения зависит от типа покрытий и глубины расположения грунта от его поверхности.

 

Элементы земляного  полотна

 

Земляное полотно включает следующие элементы:

- верхнюю часть земляного полотна (рабочий слой);

- тело насыпи (с откосными частями);

- основание насыпи (см. справочное приложение 3);

- основание выемки;

- откосные части выемки;

- устройства для поверхностного водоотвода;

- устройства для понижения или отвода грунтовых вод (дренаж);

- поддерживающие и защитные геотехнические устройства и конструкции, предназначенные для защиты земляного полотна от опасных геологических процессов (эрозии, абразии, селей, лавин, оползней и т. п.).

 

Требования к инженерным изысканиям и проектированию земляного  полотна

 

1. При разработке индивидуальных и типовых проектов конструкций земляного полотна следует обеспечить его устойчивость при эксплуатации.

2. Конструкции земляного полотна железных и автомобильных дорог должны назначаться с учетом климатических условий, глубины сезонного промерзания, среднегодовых температур и условий снегозаносимости, особенно для I и II дорожно-климатических зон.

3. Инженерные изыскания для проектирования земляного полотна должны выполняться в соответствии с требованиями действующих норм СНиП 1.02.05-87, РСН 31-83 для районов распространения вечномерзлых грунтов и ГОСТ 25100-82 «Грунты».

4. Не допускается проведение инженерно-геологических изысканий по трассам дорог на участках сложных инженерно-геологических, гидрогеологических и климатических условий и в районах распространения вечномерзлых грунтов в один этап. В последнем случае рекомендуются трехстадийные изыскания.

5. При изучении инженерно-геологических и мерзлотно-геологических условий, а также физико-геологических процессов и явлений необходимо обеспечить проектировщиков показателями и характеристиками грунтов оснований земляного полотна.

6. По данным инженерно-геологических изысканий должны быть разработаны комплексные мероприятия по прогнозированию водно-теплового режима грунтов основания и тела насыпи с целью предупреждения недопустимых деформаций и нарушения устойчивости дорожного полотна.

7. Инженерные изыскания выполняются специализированной изыскательской организацией или подразделением по программе, составляемой с учетом требований, выдаваемых заказчиком.

8. В проекте земляного полотна (насыпей) грунты должны быть уплотнены до оптимальных значений коэффициента уплотнения согласно требованиям СНиП 2.05.02-85 и ГОСТ 22733-77.

9. При проектировании земляного полотна в районах распространения засоленных грунтов оценка степени их засоления определяется согласно указаниям СНиП 2.05.02-85, приведенным в прил. 1 настоящего Пособия.

10. При инженерно-геологических изысканиях для проектирования земляного полотна автомобильных дорог на территориях промышленных предприятий особое внимание следует обращать на наличие возможных источников увлажнения земляного полотна сточными водами, и при необходимости разрабатывать мероприятия, обеспечивающие его защиту от переувлажнения. К таким мероприятиям относятся: понижение уровня грунтовых вод дренажными устройствами, устройство морозозащитных слоев из пенопласта, геотекстилей, изолирующих водонепроницаемых прослоек, замена пучинистого грунта на дренирующий слой, организация стока производственных и поверхностных вод.

 

          Элементы расчета земляного полотна

 

При расчете дорожной одежды по ОДН 218.046-01 величину расчетного эквивалентного модуля упругости на поверхности земляного полотна, сооруженного на слабом грунте, следует  определять по формуле: