Цупиков С.Г. (ред.) Справочник дорожного мастера

Подождите немного. Документ загружается.

Рис. 4.4.1. Поперечные профили насыпи на льдонасыщенном основании:

1 - мохорастительный покров; 2 - защитный слой из дренирующего грунта мелких

фракций; 3 - несцементированный обломочный грунт; 4 - термоизоляция изо мха (по

расчету); 5 - верхний горизонт вечной мерзлоты (ВГВМ) до постройки насыпи; 6 - ВГВМ

после постройки насыпи

Если высокие насыпи сооружают в две стадии, то на первой (зимней)

стадии применяют только несцементированные обломочные грунты (рис.

4.4.2, типы IV и V), а на второй (летней) допускаются глинистые грунты. В

таких случаях верхняя часть насыпи отсыпается из щебеночного или

гравийного материала слоем не менее 0,5 м (рис. 4.4.2, тип IV).

Рис. 4.4.2. Поперечные профили насыпи на льдонасыщенном основании, отсыпаемой в

две стадии:

1 - щебень или гравий по расчету на прочность (но не менее 0,5 м); 2 -

несцементированный обломочный грунт; 3 - мохорастительныйпокров; 4 - глинистый

грунт; 5 - ВГВМ до постройки насыпи; 6 - ВГВМ после постройки насыпи

На косогорных участках (не круче 1:5) земляное полотно проектируют в

насыпи. Во избежание нарушения мерзлотного режима местности,

увеличения глубины оттаивания и снижения устойчивости сооружения

уступы на косогоре не устраивают. В низовой части откоса насыпи

защищают от теплового воздействия присыпкой из мохоторфа (рис. 4.4.3).

Рис. 4.4.3. Поперечный профиль насыпи на льдонасыщенном косогоре крутизной меньше

1:5:

1 - несцементированный обломочный грунт; 2 - теплоизоляция изо мха или торфа

толщиной не менее 0,5 м; 3 - глинистый грунт толщиной 15 см; 4 - дренирующая

присыпка; 5 - мохорастительный покров; 6 - ВГВМ до постройки насыпи; 7 - ВГВМ после

постройки насыпи; 8 - каменное мощение; 9 - нагорный валик;



- величина поднятия

ВГВМ по оси насыпи

На участках автомобильных дорог, где в основании залегают подземные

льды или супеси с льдистостью около 80 %, а также в сильно заболоченных

местах под насыпью ранее устраивали так называемую cлань, а в последние

годы прослойки из геотекстиля (рис. 4.4.4), что уменьшает удельное

давление на грунт от подвижной нагрузки и служит теплоизоляционной

прокладкой под насыпью.

Рис. 4.4.4. Поперечный профиль насыпи с прослойкой из синтетического нетканого

материала по типу замкнутой обоймы:

1 - насыпь земляного полотна; 2 - синтетический нетканый материал «Дорниит Ф-2»; 3 -

слабое основание; 0,3 - ширина перекрытия полос геотекстиля

При проектировании автомобильных дорог, по принципу ограничения

глубины оттаивания грунтов основания, земляное полотно конструируют в

соответствии с поперечными профилями, приведенными на рис. 4.4.5 (типы

VIII, IX). Если при понижении уровня вечной мерзлоты обеспечивается

устойчивость земляного полотна и дорожной одежды, то допускают

возведение насыпи из местных глинистых грунтов с закладкой боковых

резервов. При этом запрещается убирать или разрушать мохорастительный

покров в основании насыпи.

Рис. 4.4.5. Поперечные профили насыпи из местных глинистых грунтов:

1 - щебень или гравий по расчету на прочность (но не менее 0,5 м); 2 - глинистый грунт; 3

- земляная берма; 4 - мохорастительный покров; 5 - ВГВМ до постройки насыпи; 6 -

ВГВМ после постройки насыпи; 7 - боковой резерв; 8 - водоотводная канава;  - величина

поднятия ВГВМ по оси насыпи

Резервы можно располагать непосредственно у подошвы насыпи (рис.

4.4.5, тип VIII), если высота насыпи не превышает 1,5 м, или предусмотреть

между подошвой насыпи и внутренней бровкой резерва земляные бермы

шириной 3...5 м (рис. 4.4.5, тип IX).

При проектировании автомобильных дорог по принципу обеспечения

оттаивания и осушения грунтов основания (третий принцип), исходя из

допускаемых деформаций, земляное полотно конструируют в насыпях (рис.

4.4.6, типы X, XI). При этом расчищать дорожную полосу от леса и

кустарника, сплошь снимать мохорастительный покров в пределах дорожной

полосы, устраивать водоотводные канавы необходимо не менее чем за год до

начала основных работ.

Рис. 4.4.6. Поперечные профили земляного полотна на легкоосушаемых грунтах:

1 - глинистый легкоосушаемый грунт с примесью крупного песка, щебня или гравия; 2 -

супесчаный грунт; 3 - мохорастительный покров; 4 - ВГВМ до постройки насыпи; 5 -

ВГВМ после постройки насыпи; 6 - боковой резерв; 7 - водоотводная канава

На косогорных участках (круче 1:5) земляное полотно в низовой части

нужно поддерживать специальными подпорными стенками, предусматривая

их заглубления в вечномерзлый грунт по расчету на выпучивание (рис. 4.4.7).

Рис. 4.4.7. Поперечный профиль насыпи на косогоре крутизной более 1:5:

1 - подпорная стенка; 2 - несцементированный обломочный грунт; 3 - мохорастительный

покров; 4 - мерзлотный валик; 5 - каменное мощение; 6 - ВГВМ до постройки насыпи; 7 -

ВГВМ после постройки насыпи

На затапливаемых участках и на подходах к мостам земляное полотно

возводят из несцементированных обломочных грунтов. Бровка земляного

полотна должна быть выше расчетного горизонта воды на высоту волны с

набегом на откос, но не менее 0,5 м. В случае низкого расчетного горизонта

воды верхнюю часть насыпи можно отсыпать из глинистых грунтов. При

этом нижняя часть насыпи, отсыпаемая из несцементированных обломочных

грунтов, должна быть выше расчетного горизонта воды более чем на 0,5 м

(рис. 4.4.8, тип XIII).

Высокие насыпи на затапливаемых участках конструируют в соответствии

с рис. 4.4.8 (типы XIV, XV).

Рис. 4.4.8. Поперечные профили высокой насыпи на затопляемом участке или пойме:

1 - щебень или гравий по расчету на прочность; 2 - глинистый грунт; 3 -

несцементированный обломочный грунт; 4 - ВГВМ до постройки насыпи; 5 - ВГВМ после

постройки насыпи; РПВ - расчетный уровень поверхностных вод

Выемки в зоне вечной мерзлоты допускается проектировать главным

образом на участках местности с благоприятными грунто-

гидрогеологическими условиями (скальные, щебенистые грунты) при

отсутствии линз и прослоек льда (рис. 4.4.9).

Рис 4.4.9. Поперечный профиль выемки в скальных грунтах:

1 - нагорная водоотводная канава; 2 - легковыветривающаяся скальная порода; 3 - рыхлый

грунт

В сырых местах выемки нужно проектировать с соответствующим

обеспечением теплоизоляции откосов, заменой переувлажненных пылеватых

глинистых грунтов песчаным или другим качественным материалом с

устройством в основании дорожной одежды морозозащитных слоев (рис.

4.4.10, тип XVII). Мелкие выемки раскрывают под насыпь для повышения их

устойчивости (рис. 4.4.10, тип XVIII). Толщину совмещаемого в выемках

грунта определяют по теплотехническому расчету из условия обеспечения

требуемой устойчивости дорожной одежды. Крутизну откосов выемок

назначают в каждом случае исходя из устойчивости.

Рис. 4.4.10. Поперечные профили выемок в слабольдонасыщенных грунтах:

1 - щебень или гравий; 2 - глинистый грунт; 3 - каменное мощение; 4 - теплоизоляция изо

мха по расчету; 5 - ВГВМ до устройства выемки, 6 - ВГВМ после устройства выемки; 7 -

водоотводная канава

4.4.2. Характеристика условий строительства земляного полотна в районе вечной

мерзлоты

При возведении земляного полотна в районе вечной мерзлоты необходимо

учитывать природно-климатические и грунто-гидрогеологические

особенности, которые определяют условия работы дорожно-строительных

машин, основные способы и технологические схемы возведения земляного

полотна, а также сроки производства работ.

Характеристику условий района строительства составляют по данным

ближайших метеорологических станций. Пользуясь данными метеостанций,

делают анализ температурного режима воздуха, его изменение по месяцам.

Устанавливают максимальную и минимальную температуру, мощность

деятельного слоя, количество осадков в виде дождя и снега, направление

ветров. Разрабатывают дорожно-климатический график, на основании

которого устанавливают период распутицы, простои в работе из-за осадков в

летний период и из-за метелей в зимний период, время разработки талого и

мерзлого грунтов. Каждому принятому принципу проектирования земляного

полотна соответствует свой способ его возведения (табл. 4.4.1).

Таблица 4.4.1

Способы возведения земляного полотна

Принцип проектирования Способ возведения

I. Обеспечение поднятия верхнего

горизонта вечной мерзлоты до

подошвы насыпи и ее сохранение на

этом уровне в течение всего

периода эксплуатации дороги

I. Максимальное сохранение естественного режима местности в

период производства работ и в течение всего периода эксплуатации.

Устройство просеки только в зимний период с незначительным

опережением фронта работ. Отсыпка земляного полотна из

несцементированных обломочных грунтов автовозкой в зимний

период на полную высоту или в две стадии: нижнюю часть насыпи в

зимний период, а верхнюю до проектной отметки - летом

II. Ограничение глубины

оттаивания грунтов основания

II. Обеспечение минимального протаивания грунтов основания в

строительный период за счет полного сохранения мохорастительного

покрова под насыпью и начала работ ранней весной. Устройство

просеки только в зимний период. Проведение мероприятий по

осушению грунтов за год до основных земляных работ. Отсыпка

земляного полотна из местных глинистых и несцементированных

обломочных грунтов

III. Обеспечение оттаивания и

осушения вечномерзлых грунтов

под дорожной конструкцией

III. Обеспечение максимальною протаивания и осушения грунтов

путем заблаговременной подготовки и проведения мероприятий по

осушению всей дорожной полосы. Отсыпка земляного полотна из

местных грунтов

На участках, где земляное полотно запроектировано по первому принципу, все

подготовительные и основные работы выполняют с таким расчетом, чтобы обеспечить

сохранение водно-мерзлого режима местности. Это определяет особенности возведения

земляного полотна и сроки производства работ. Подготовительные работы выполняют

только в зимний период.

Не допускается оставлять расчищенную просеку на летний период, чтобы

не вызвать протаивание льдонасыщенных грунтов. Земляное полотно

возводят в зимний период из несцементированных обломочных грунтов.

Отсыпанное в зимний период полотно предохраняет основание от

протаивания. Экономически целесообразно двухстадийное возведение

земляного полотна, когда нижнюю часть насыпи возводят зимой, а верхнюю

- в летний период. В этом случае снижается стоимость возведения земляного

полотна за счет выполнения части объемов работ в летний период.

При втором принципе все работы выполняют так, чтобы обеспечить как

можно большее осушение грунтов в притрассовых резервах и возможно

меньшее протаивание их в основании насыпи. В этом случае

подготовительные работы выполняют за год до начала земляных работ. Лес

вырубают и удаляют с просеки в зимний период, чтобы не нарушать

мохорастительного покрова в основании насыпи. С полосы резервов

мохорастительный покров удаляют сразу после его протаивания, а в

основании его сохраняют полностью.

Земляное полотно в основном возводят из местных грунтов с

использованием бульдозеров, скреперов и других дорожных машин.

При третьем принципе выполняют так же, как и при втором, с той лишь

разницей, что мероприятия по осушению грунтов проводят на всей дорожной

полосе. Мохорастительный покров в основании насыпи не сохраняют.

Строительство автомобильных дорог в условиях вечной мерзлоты так же,

как и в других районах страны, осуществляют поточным методом.

В летний период производят те работы, выполнение которых в зимний

период затруднительно (удаление мохорастительного покрова, разработка,

перемещение, уплотнение глинистых грунтов, устройство водоотводных

канав).

В зимний период следует производить: постройку временных зданий и

сооружений; расчистку дорожной полосы от леса, кустарника; буровзрывные

работы в мерзлых грунтах, переходящих при оттаивании в текучее

состояние; возведение насыпей из скальных и несмерзающихся

дренирующих грунтов, на участках, устраиваемых по первому принципу;

отсыпку берм и утепление откосов.

Возведение насыпей из несцементированных грунтов производят

круглогодично. Расчетное годовое число рабочих смен определяют по

формуле

ср

= (Т

- Т

-Т

- Т

) К

, ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (4.4.3)

где Т

- календарная продолжительность строительного сезона, дни;

- количество выходных и праздничных дней;

- простои по метеоусловиям, дни;

- количество дней на ремонт и профилактику машин, а также

внутриобъектную переброску, простои по организационным причинам, дни;

- среднее количество смен за один рабочий день.

Расчетное количество рабочих смен в летнем строительном сезоне

определяют по формуле

= [Т

- (Т

гр

+ Т

) - Т

(1 + Т

пр

)]К

ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (4.4.4)

где Т

- длительность безморозного периода в сутках;

гр

- время, необходимое для протаивания грунта на 20...25 см (табл. 4.4.2);

- количество выходных и праздничных дней за безморозный период;

 - вероятность выпадения осадков в долях длительности безморозного

периода (табл. 4.4.3);

пр

- время, необходимое для просушивания грунта после дождя в сутках

(табл. 4.4.4).

Таблица 4.4.2

Скорость протаивания грунта

Район дорожно-климатической зоны Грунт

Скорости протаивания, см/сутки

май июнь-июль

1 южнее 65-й параллели

Супесь 4...5,5 7...9

Суглинок легкий 3...4.5 5...7

Суглинок тяжелый, глина 2,5...4 4...6

Таблица 4.4.3

Вероятность выпадения осадков

Метеорологические

станции

Вероятность выпадения осадков  (в долях длительности безморозного

периода)

5 мм/сутки 8 мм/сутки

Якутск 0,06 0,021

Иркутск 0,12 0,06

Улан-Удэ 0,08 0,04

Чита 0,127 0,062

Богучаны 0,10 0,038

Время, необходимое для протаивания грунта в районе вечной мерзлоты

южнее 65-й параллели на глубину, позволяющую рационально использовать

дорожные машины, принимают по табл. 4.4.2.

Вероятность выпадения осадков определяют по средним, многолетним

данным метеостанций. Расчет ведут по формуле

 = п/Т

, ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ (4.4.5)

где п - количество дней с осадками более 5 или 8 мм в сутки.

Ориентировочные значения снижения влажности и времени просыхания слоя

грунта глубиной 0,2 м в резервах по данным [49] приведены в табл. 4.4.4

Таблица 4.4.4

Снижение влажности и время просыхания грунта

Грунт

Влажность грунта до осушения

в долях от оптимальной

влажности

Средняя величина просыхания за

сутки в долях оптимальном

влажности

Время на просушивание

допустимой влажности,

сутки

Суглинок

легкий

1,8...1,5 0,10 1...2

Суглинок

пылеватый

1,5...2,0 0,12 2...6

Суглинок

тяжелый

1,4...1,8 0,09 7...9

Глина 1,8...2,0 0,08 9...10

Более быстрое просыхание грунта наблюдается при его рыхлении за один-два дня до

разработки.

Расчистку дорожной полосы от леса, кустарника, пней производят при

сооружении земляного полотна по первому и второму принципам только в

зимний период. При строительстве земляного полотна по третьему принципу

расчистку дорожной полосы можно производить в любое время года.

Мохорастительный слой удаляют с поверхности боковых резервов при

строительстве земляного полотна по второму принципу и на всю ширину

дорожной полосы при сооружении земляного полотна по третьему.

Толщина мохорастительного слоя зависит от множества различных

факторов и составляет в среднем от 5 до 30 см. Большая мощность слоя

наблюдается во II, III типах местности (сырые и мокрые места).

4.4.3. Технико-экономическое обоснование и технология производства работ

Одним из основных вопросов организации строительства земляного

полотна является выбор наиболее эффективных способов производства

работ, обеспечивающих возведение полотна в заданные сроки, требуемое

качество работ, максимальную производительность труда и минимальную

себестоимость.

Вследствие влияния большого числа факторов чаще всего разрабатывают

несколько вариантов производства работ. При сравнении вариантов в

качестве основных технико-экономических показателей принимают

себестоимость единицы продукции, выработку на одного рабочего в смену и

использование машин в течение смены.

Технологическая последовательность возведения земляного полотна в

районе вечной мерзлоты зависит, прежде всего, от принципа проложения

трассы и принятой конструкции земляного полотна. Так, технологическая

последовательность возведения земляного полотна по первому принципу

значительно отличается от последовательности работ, выполняемых по

третьему принципу. Например, последовательность сооружения земляного

полотна на косогоре с сохранением вечной мерзлоты (рис. 4.4.3) может быть

следующей:

а) восстановление и закрепление трассы;

б) расчистка дорожной полосы в зимний период от снега, леса, кустарника;

в) разбивка земляных сооружений;

г) устройство нагорного валика для отвода поверхностных вод;

д) устройство подъездных путей;

е) послойная отсыпка земляного полотна из привозного грунта;

ж) послойное разравнивание и уплотнение грунта;

з) профилирование земляного полотна;

и) укрепление откоса насыпи с верховой стороны глинистым грунтом с

последующим мощением камнем;

к) устройство дренирующей присыпки с низовой стороны;

л) укладка теплоизоляционного слоя из мха или торфа на откосе насыпи с

низовой стороны косогора;

м) укладка глинистого грунта поверх теплоизоляционного слоя;

н) рекультивация земель в грунтовых карьерах.

Одновременно с проектированием технологической последовательности

производят уточнение объемов работ на отдельных операциях.