Болота занимают около 10 % территории нашей страны. На долю России приходится 3/4 болот земного шара, другими словами, на каждого жителя Российской Федерации приходится около 1 га болот. Болотами принято называть места с затруднёнными поверхностным и внутренним стоком, занятые естественными залежами высокопористых водонасыщенных грунтов. Границу болота принято считать с глубины 0,5 м.

Основы научного решения проблемы строительства дорог через болота были разработаны в 30-х годах прошлого столетия Н.П. Кузнецовой. Её труды совместно с работами А.А. Арсеньева, Л.А. Братцева не потеряли своей актуальности и в настоящее время. В железнодорожном строительстве близкие задачи решали К.С. Ордуянц, Н.Н. Сидоров, Г.М. Шахунянц и др. Значительный вклад в проектирование и технологию возведения земляного полотна на болоте внесли ученые МАДИ, СоюздорНИИ, БелдорНИИ и др.

Несмотря на научные разработки, технический уровень строительства дорог в заболоченных местах повышается медленно. Проектные организации недостаточно учитывают современные достижения науки, не ориентируют строителей на применение экономичных конструкций и технологических приемов, освоенных мировой практикой. Выторфовывание закладывается часто без достаточного обоснования, в результате чего средняя стоимость 1 км земляного полотна через болота в 3...5 раз выше, чем в обычных условиях.

По источникам питания болота подразделяют на:

Низинные, питаемые грунтовыми водами. Эти болота содержат хорошо разложившиеся плотные древесные, травяные или моховые торфы;

Верховые, образовались в результате заболачивания суши. Торф характеризуется небольшой степенью разложения и малой плотностью;

Переходимые - смешанного грунтового и атмосферного питания. Торф по свойствам занимает промежуточное положение между низовыми и верховыми болотами.

Болота по своему строению с некоторым допущением можно разделить на три типа:

I тип - болота, до дна заполненные торфом устойчивой консистенции;

II тип - болота, заполненные слабым торфом неустойчивой консистенции (сапропеловые);

III тип - болота с торфяным слоем, плавающим на воде или сапропеле (сплавинные).

Насыпи на болотах в зависимости от типа болота, технической категории автомобильной дороги могут быть возведены:

Без выторфовывания с отсыпкой непосредственно на поверхности болота;

После полного или частичного выторфовывания;

С отсыпкой на слое торфа с последующей посадкой насыпи на минеральное дно болота;

На поверхности болота после устройства дренажных прорезей или вертикальных дрен.

Конструкцию земляного полотна и способ работ выбирают в зависимости от: плотности торфа, глубины болота, технической категории автомобильной дороги, наличия средств механизации с учётом приведённых затрат Э пр .

Э пр = (С 1 -С 2)+(Э 1 -Э 2 /Е н )+Н р (Т 1 -Т 2 /Т 1)+П р (Т 1 -Т 2)+(S 2 P 2 -S l P 1)+Е н (Ф 1 T 1 -Ф 2 T 2), (4.2.1)

где С 1 , С 2 - сметные стоимости строительства дороги по первому и второму вариантам;

Э 1 , Э 2 - среднегодовые эксплуатационные затраты по первому и второму вариантам, руб.;

Е н - нормативный коэффициент эффективности;

Н р - условно-постоянные накладные расходы, по первому варианту;

Т 1 , Т 2 - продолжительность строительства по первому и второму вариантам, лет;

П р - среднегодовая прибыль в транспортной отрасли за счет ввода в действие автомобильной дороги, руб.;

S l , S 2 - величина ущерба от аварийного выхода объекта из строя для первого и второго вариантов, руб.;

P 1 , Р 2 - вероятность аварийных разрушений для первого и второго вариантов за срок службы конструкции;

Ф 1 , Ф 2 - средний размер основных производственных фондов и оборотных средств для первого и второго вариантов.

К основным производственным фондам относят машины, оборудование, промышленные здания, к оборонным средствам - сырьё, топливо, инструменты, запасные части.

Расчет производят на весь нормативный срок работы дороги на всю протяженность перехода через болото.

- 5.74 Мб

СООРУЖЕНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА НА БОЛОТАХ

1.Типы болот, конструкции насыпей, сроки консолидации

появившиеся вследствие заболачивания суши. По условиям расположения и питания водой различают болота: низинные - грунтового, озерного или речного питания; переходные - смешанного питания; верховые - атмосферного питания.

В строительной практике пользуются классификацией (табл. 1), принципы которой разработаны Н. П. Кузнецовой (1936 г.), а позже несколько дополнены К. С. Ордуянцем (1946 г.) и В. Д. Казарновским (1976 г.). Эта классификация основана на характеристике строения болотной толщи.

Для строительных целей необходима характеристика грунтов, слагающих болотную толщу, поэтому в дополнение к инженерной классификации болот их делят по прочностным показателям на три строительных типа: I тип -грунты, выдавливание которых из-под насыпи невозможно; II тип - грунты, выдавливание которых возможно; III тип - грунты, выдавливание которых происходит обязательно.

Изучение механических характеристик болотных грунтов показывает, что они зависят от состава и состояния грунтов, поэтому тип болотного грунта устанавливают по таким показателям, как влажность и зольность (табл. 2).

Конструкции земляного полотна на болотах (табл. 3) принимают с учетом типа болот, свойств болотных грунтов, капитальности дорожных сооружений и экономических факторов. При выборе конструкции, как правило, для каждого болота рассматривают несколько возможных вариантов.

Таблица 1

Таблица 2

Разновидность торфяного грунта (по природной влажности, %)	Вид торфяного грунта
	Волокнистый, зольность >75%	Слабоволокнистый, зольность 75-60%	Неволокнистый, зольность <60%
	Тип торфяного грунта
Осушенный (W<300)
Маловлажный (W=300…600)
Средней влажности (W=600…900)
Очень влажный (W=900…1200)
Избыточно влажный (W>1200)

* К 1 типу относить грунты при W<500%

** К 1 типу относить торф средней зольности при W<400%

Таблица 3

Тип болота	Глубина болота	Дорожное покрытие
		Усовершенствованное	Насыпь с полным выторфовыванием или продольными прорезями
			Насыпь с вертикальными дренами
		Низшее или переходное	Насыпь с частичным выторфовыванием или без выторфовывания
		Усовершенствованное	Насьпь с погружением на минеральное дно; насыпь опирается на железобетонные сваи или оболочки, взвешенные в болотной массе; дорога проходит по эстакаде
			Насыпь, опирающаяся на минеральное дно; дорога проходит по эстакаде

При строительстве дорог с усовершенствованными капитальными или облегченными типами покрытий применяют конструкции, при которых исключается осадка земляного полотна после устройства дорожной одежды. На болотах I типа небольшой глубины устраивают насыпи, опирающиеся на минеральное дно (рис.1,а) или с продольными дренами (рис.1,б) на болотах с вертикальными дренами (рис.1,в). При строительства дорог а переходными и низшими типами покрытий на болотах I и II типов глубиной до 4 м возводят насыпи с частичным выторфовыванием (рис.1, г) или без выторфовывания (рис. 1,д). На болотах Ш типа дороги с любым типом покрытия устраивают в насыпи, опирающейся на минеральное дно болота (рис. 1, е). Такую конструкцию применяют на болотах II типа при сооружении дорог с усовершенствованными покрытиями. Кроме приведенных конструкций, иногда земляное полотно устраивают опирающимся на сваи, железобетонные оболочки, взвешенные в болотной массе, или дорогу прокладывают на эстакаде.

Наиболее простым и экономичным решением является возведение земляного полотна непосредственно на поверхности болота. Возможность осуществления таких конструкций рассматривают в первую очередь.

Следует заметить, что почти все дороги, построенные в дореволюционное время на переходах через болота, имели в основании насыпи деревянный настил (слани). Многие из этих дорог эксплуатируются до настоящего времени. Устойчивость такой конструкции определяют горизонтальные элементы, которые воспринимают растягивающие напряжения. Элементы сланей служат арматурой грунтовой конструкции. В настоящее время в качестве такой арматуры применяют стержня и полосы из металла или пластмасс, покрытие из синтетической ткани (стеклоткань). Арматуру укладывают в нижнюю часть насыпи на предварительно отсыпанный рабочий слой толщиной 15-20 см. Стержни укладывают в виде решетки. Поперечная арматура является рабочей, продольная служит для распределения усилия и анкеровки. Уложенную арматуру или ткань засыпают слоем грунта, который выравнивают и уплотняют, после чего насыпь возводят обычным способом. При выборе конструкции земляного полотна на болоте учитывают расходы на строительство и последующую эксплуатацию дороги. Существенное значение имеет время консолидации земляного полотна, особенно при необходимости устройства капитальной дорожной одежды.

Примеры строительной стоимости различных конструкций приведены на рис. 2, эксплуатационных затрат и продолжительности консолидации - в табл. 4.

Таблица 4

Вариант конструкции	Затраты на 1 км. тыс.руб.	Коэффициент удорожания	Продолжительность консолидации, мес., при глубине болота
Вариант конструкции	Затраты на 1 км. тыс.руб.	Коэффициент удорожания
Земляное полотно на минеральном грунте
Массивная насыпь на торфе
Облегченная насыпь
Насыпь с выторфовыванием
Насыпь с дренажными прорезями

Сравнение вариантов конструкции земляного полотна на болоте производят по разности показателей в приведенном виде

где С 1 и С 2 - сметные стоимости соответственно первого и второго вариантов; Э 1год и Э 2год -среднегодовые эксплуатационные затраты для первого и второго вариантов; Е н - нормативный коэффициент эффективности (применяется в настоящее время равным 0,12); Т 1 и Т 2 -длительность строительства по первому и второму вариантам; Нр - условно-постоянные накладные расходы по первому варианту; Пр -среднегодовая прибыль в транспортной отрасли за счет ввода в действие; S 1 и S 2 - величина ущерба от аварийного выхода объекта из строя для первого и второго вариантов; g 1 и g 2 - вероятность аварийных разрушений для первого и второго вариантов за срок службы конструкций; К 1 и К 2 - средний размер основных производственных фондов и оборотных средств для первого и второго вариантов.

Расчет производят на весь нормативный срок работы дороги на всю протяженность перехода через болото.

2. Возведение насыпей с полным или частичным выторфовыванием

Удаление торфа - выторфовывание - производят с помощью машин, взрывным способом или применяют гидромеханизацию.

Выторфовывание возможно только на болотах I и II типов. До начала основных работ на болотах, так же как и на других участках, выполняют подготовительные работы, которые состоят из расчистки дорожной полосы от леса, осушительных работ и устройства подъездов для движения транспортных средств.

Несущая способность болотных грунтов очень низкая (14-18 кПа), поэтому для таких условий применяют машины специальной болотной модификации, давление которых на грунт составляет около 25 кПа, что также часто превышает допустимую нагрузку. Для улучшения условий работы проводят осушение болот путем устройства канав. Несущая способность осушенных болот приблизительно равна 30 кПа, что уже достаточно для прохода специальных машин, однако при длительной работе машин с одной стоянки такая прочность болотного грунта все же мала.

Подготовительные работы часто выполняют в зимний период, когда при достаточной глубине промерзания можно применять обычные машины. При устройстве подъездных дорог на участках слабых грунтов применяют деревянные колейные покрытия или покрытия из элементов сборного железобетонов.

Выторфовывание машинами. Для удаления торфа применяют бульдозеры или экскаваторы. При неглубоких осушенных болотах (до 2 м) или при естественном невысоком уровне воды над минеральным дном выторфовывание производят бульдозером путем послойной разработки торфа перпендикулярно оси дороги. Отвалы торфа располагаются по краям выработки. На мелких болотах выторфовывание производят на полную глубину. Отсыпку насыпи на подготовленном участке производят при послойной укладке и уплотнении грунта. Для отсыпки нижней части насыпей на болотах допускают только дренирующие грунты: песчаные крупные или средней крупности, крупнообломочные или скальные, а также супеси легкие крупные с содержанием глинистых частиц не более 6%. Толщина дренирующего слоя должна быть на 0,5 м больше суммы глубины выторфовывания и осадки основания S. Выторфовывание бульдозером экономичнее, чем экскаватором, и его применяют всегда при наличии необходимых условий.

Выторфовывание экскаватором производят с оборудованием драглайна, при этом возможны два способа разработки торфа; экскаватор перемещается непосредственно по поверхности болота или по переносным щитам и производит работу «на себя» (рис. 3, а); экскаватор перемещается по отсыпаемой насыпи и работает «от себя» (рис. 3, б).

Второй способ применяют обычно на болотах II типа, когда несущая способность болотных грунтов недостаточна для безопасной работы машин.

Вынутый торф складывают в отвалы или вывозят. Отвалы размещают от края траншеи на расстоянии, равном или большем глубины болота.

Одновременно с разработкой траншеи для насыпи тем же экскаватором устраивают и боковые канавы.

Траншею, образующуюся при выторфовывании, необходимо быстро заполнять грунтом насыпи, так как откосы ее сравнительно скоро оплывают и пустая траншея заполняется водой или жидкой болотной массой, (особенно при болотах II типа). Минеральный грунт насыпи вытесняет воду и жидкую болотную массу, но часть торфа

может оказаться засыпанной грунтом насыпи и это вызовет в дальнейшем ее деформацию. С целью уменьшения вероятности такого случая глубину выторфовывания принимают больше мощности торфа на 15-20 см.

Отсыпку насыпи вначале ведут по способу «с головы» до уровня поверхности болота или на 15-20 см выше, дальнейшую досыпку до проектной высоты производят по способу «послойной отсыпки».

Для уплотнения нижней части насыпи применяют метод временной пригруэки, механическое уплотнение трамбующими плитами и глубинное виброуплотнение. Грунт верхней части насыпи уплотняют обычным послойным способом катками или трамбующими машинами. Схемы организации работ при выторфовывании экскаваторами показаны на рис. 3.

При выторфовывании экскаватором с поверхности болота работы выполняют на четырех-пяти захватках. На I захватке экскаватор драглайн производит выторфовывание. Экскаватор устанавливают на деревянный щит из круглого леса диаметром 10-18 см. Выторфовывание производят на всю ширину насыпи или на половине ширины в зависимости от параметров применяемого экскаватора и размера насыпи по ширине. Торф выгружают в отвал, расположенный сбоку. По мере продвижения экскаватора вдоль трассы он переходит на второй щит, а первый переставляют вперед.

На II захватке засыпают траншею выторфовывания и отсыпают насыпь на высоту 0,5-0,6 м над поверхностью болота, Грунт доставляют на автомобилях, тракторных прицепах или скреперами. Выгруженный грунт перемещают бульдозером в траншею заполняют траншею грунтом своевременно, чтобы недопустить обрушения ее откосов и заполнения торфяной массой.

Уплотнение нижней части насыпи на III захватке производят редко, чаще эту захватку выделяют как некоторый задел, обеспечивающий фронт работ для последующей послойной досыпки насыпи, до проектной отметки. В связи с тем, что насыпи на болотах отсыпают из песчаных грунтов, а снизу насыпь увлажняется, происходит естественное уплотнение грунта. Поэтому нижнюю часть насыпи очень редко уплотняют машинами, обычно в тех случаях, когда необходимо устраивать дорожные одежды непосредственно за земляными работами.

Описание работы

Болота образуются и развиваются на избыточно увлажненных участках земной поверхности. По происхождению болота разделяют на два вида: сплавинные, образовавшиеся при зарастании водоемов и рек; торфяные,
появившиеся вследствие заболачивания суши. По условиям расположения и питания водой различают болота: низинные - грунтового, озерного или речного питания; переходные - смешанного питания; верховые - атмосферного питания.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ТРАНСПОРТНОМУ СТРОИТЕЛЬСТВУ СССР

ГЛАВТРАНСПРОЕКТ

«СОЮЗДОРПРОЕКТ»

УКАЗАНИЯ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ НА БОЛОТАХ

Москва - 1963 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ

В Указаниях изложены принципы выбора конструкции в зависимости от местных условий и основные методы расчета земляного полотна на болотах. Кроме того, в Указаниях приводятся основные требования к данным изысканий автомобильных дорог на болотах. В приложении даны примеры проектирования основных типов конструкций земляного полотна на болотах.

При составлении Указаний использована соответствующая нормативная и инструктивная литература, а также накопленный в последние годы опыт Союздорпроекта в проектировании земляного полотна на болотах.

Указания составлены сотрудником Союздорпроекта кандидатом технических наук И.Е. Евгеньевым.

. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1. Настоящие Указания составлены в развитие действующих нормативных документов *) и могут быть использованы при проектировании земляного полотна автомобильных дорог на болотах в тех случаях, на которые не распространяются типовые решения.

*) НиТУ 128-55 (с учетом изменений и дополнений, вошедших в проект СНиП гл. 37); СН 140-60.

2. Предлагаемые Указаниями конструкции и расчетные методы разработаны применительно к торфяным болотам.

Примечание: Указаниями не рассматриваются вопросы устройства земляного полотна на болотах в условиях вечной мерзлоты.

3. Указания разработаны применительно к требованиям проектирования дорог с усовершенствованными покрытиями. Для проектирования местных и временных дорог даются лишь общие конструктивные рекомендации.

а) земляное полотно должно быть устойчивым против деформаций выпирания или выдавливание слабого грунта из-под насыпи (если это не предусмотрено принятой в проекте технологией выторфовывания);

б) до укладки дорожной одежды должно произойти не менее 50 % консолидации грунта основания, т.е. интенсивная осадка за счет уплотнения основания должна прекратиться;

Таблица 1

Основные физико-механические свойства торфа по дорожно-строительной классификации

В зависимости от типа болота и категории дороги выбирается конструкция земляного полотна, обладающая наилучшими в данных условиях технико-экономическими показателями. При этом возможны следующие конструктивные решения:

А. Насыпи, опирающиеся на минеральное дно болота

(Искусственные основания)

а) Свайные эстакады;

б) насыпи с полным удалением слабого грунта из основания и заменой его качественным грунтом;

в) насыпи, погруженные на минеральное дно болота путем выдавливания слабого грунта в стороны.

Б. Насыпи, опирающиеся на торфяную залежь с проведением мероприятий, улучшающих строительные свойства слабого основания

а) Частичное выторфовывание;

б) земляное полотно с вертикальными дренами и дренажными прорезями;

в) глубинное уплотнение слабых грунтов грунтовыми сваями;

г) химическое укрепление слабых грунтов основания.

В. Земляное полотно, проложенное непосредственно на поверхности торфяной залежи

а) Плавающие массивные насыпи;

б) облегченные насыпи;

в) настилы и слани;

г) специально облегченные конструкции.

Искусственные основания, как правило, следует использовать лишь в тех случаях, когда сохранение слабого грунта под насыпью может привести к деформации земляного полотна .

6. Часть земляного полотна находящуюся ниже поверхности болота, рекомендуется устраивать из дренирующих грунтов. Пылеватые грунты допускаются в надводной части дорожной насыпи при условии соблюдения общих требований по обеспечению воднотеплового режима земполотна и дорожной одежды.

7. При проектировании конструктивных элементов земляного полотна следует пользоваться пособием «Типовые поперечные профили земляного полотна автомобильных дорог» /вып. 41/ Союздорпроекта с учетом дополнений и изменений, изложенных в настоящих Указаниях.

. Данные изысканий, необходимые для проектирования земляного полотна

8. В составе работ по изысканиям автомобильных дорог на болотах, в части, относящейся к проектированию земляного полотна, следует предусматривать:

На стадии проектного задания:

а) данные, необходимые для выбора типа конструкции земляного полотна;

б) данные для составления проекта организации к стоимости работ.

На стадии рабочего проектирования -

Данные для конкретного расчета элементов выбранной конструкции земляного полотна.

Методика и программа изысканий разрабатывается в соответствии с Указаниями по изысканиям дорог на болотах (Союздорпроект 1959 г.) с учетом требований к исходным материалам, перечисленным в настоящей главе.

а) глубина болота (рельеф дна),

б) тип торфов, составляющих залежь (геотехнические разрезы);

в) степень разложения торфа;

г) пнистость болота;

д) прочие ситуационные данные (залесенность, наличие дорог, водоемов, населенных мест и т.п.);

е) технико-экономические данные для подсчета стоимости работ (дальность возки минерального грунта, необходимость в устройстве временных дорог и т.п.).

10. Рельеф дна болота в районе проложения трассы определяется зондировкой и бурением в соответствии с Указаниями по изысканиям дорог на болотах 1959 г.

11. Принадлежность торфа в состоянии естественного залегания к тому или иному типу дорожно-строительной классификации определяется при полевых изысканиях по комплексу его физико-механических свойств и внешних признаков, перечисленных в табл. *) .

*) характеристики, приведенные в графах 6-8 таблицы рекомендуется определять в полевой лаборатории.

Тип залежи может быть также определен по данным наблюдений за характером деформаций основания существующих насыпей в аналогичных условиях.

12. В тех случаях, когда торфяная залежь состоит из нескольких слоев торфа различного типа, тип залежи в целом определяется в зависимости от мощности более слабых слоев.

Если не менее 90 % общей мощности торфяной залежи составляют торфа I типа - болото следует относить к I типу;

если более 10 % общей мощности залежи составляют пластичные образования II типа, - болото относится ко II типу;

если более 50 % общей мощности залежи составляют текучие слои III типа, - болото относится к III типу.

13. Пнистость болота определяется процентом попадания зонда (бура) в крупные неразложившиеся остатки дерева по отношению к общему числу погружений зонда.

14. На стадии проектного задания составляются геотехнические разрезы по оси трассы и поперечникам, где выделяются типы и подтипы торфа с указанием мощности и границ простирания каждого слоя.

15. Для целей рабочего проектирования проводится углубленная обработка данных полевых изысканий и лабораторное определение физико-механических свойств торфов, составляющих залежь, по специальной программе и смете в соответствии с конкретными требованиями расчета выбранной конструкции (см. табл. ).

Таблица 2

Состав лабораторных испытаний, необходимых для рабочего проектирования земляного полотна на болотах

	Услов. обозначен	Тип конструкции земляного полотна
	Услов. обозначен	Полное выторфовывание	погружение насыпи выдавливанием	Частичное выторфовывание	вертикальные дрены и др. прорези	плавающие насыпи
1	2	3	4	5	6	7
Для болотных грунтов основания
1. Коэффициент пористости /влажность природная/	e 0 , W 0
2 Удельный вес	g уд
3. Объемный вес скелета
4. Угол внутреннего трения
5. Сцепление	С
6. Предел текучести /для торфов II типа/
7. Компрессионные характеристики	a , e р
8. Коэффициент консолидации	С н
9. Оптимальный угол заложения откоса выемки при выторфовывании /допол. полевые изыскания/	a
Для грунтов земляного полотна
1. Гранулометрический состав
2. Пределы пластичности
3. Естественная влажность
4. Коэффициент фильтрации /для песков/	К ф
5. Оптимальная влажность и плотность на приборе стандартного уплотнения Союздорнии
6. Объемный вес при станд. плотности и оптимальной влажности

Коэффициент консолидации находится по графику деформации образца во времени при постоянной нагрузке, близкой по величине к удельному давлению запроектированной насыпи на грунт основания.

При этом коэффициент консолидации равен:

(1)

где: h обр - высота монолита в компрессионном приборе;

t - время от начала загружения до затухания интенсивной деформации уплотнения.

Оптимальный угол заложения откосов выемки в торфа (при выторфовывании) определяется путем проходки пробного шурфа c вертикальными стенками. Если вертикальный откос в данном пласте торфа удерживается не менее 3 суток, в проекте предусматриваются вертикальные стенки, в противном случае проектируются более пологие откосы.

Характеристики грунтов земляного полотна определяются общепринятыми методами.

III . Выбор типа конструкции земляного полотна по данным изысканий

17. В целях обеспечения выбора наиболее целесообразной конструкция земляного полотна, по данным изысканий на стадии проектного задания /см. п. / намечаются возможные варианты земляного полотна для заданной категории дороги по табл. .

Глубина торфа, м

II и III

IV и V

до 2

Полное выторфовывание

Полное выторфовывание для подтипа 1-Б или дренажные прорези /для подтипа 1-А/

Массивная насыпь, отсыпаемая на поверхность залежи для подтипа 1-А или частичное выторфовывание /для подтипа 1-Б/

более 4

Вертикальные дрены

до 2

Полное выторфовывание

Посадка насыпи на минеральное дно болота путем выдавливания торфа для подтипа II -А - обязательно, с предварительным разрыхлением взрывным или механическим способом

Посадка насыпи на мин. дно болота, вертикальные дрены только для подтипа II А

Облегченная плавающая насыпь из шлака и др. легких материалов или грунтовая насыпь хворостяной /фашинной/ выстилкой в основании

до 8

Посадка насыпи на минеральное дно болота путем выдавливания торфа

Более 8

Свайная эстакада

Принимается в каждом конкретном случае на основе технико-экономических расчетов

В тех случаях, когда на дорогах IV категории применяется покрытие усовершенствованного типа, земляное полотно повышенной капитальности следует выбирать в соответствии с рекомендациями для дорог II - III категории.

Для выбранной конструкции земляного полотна на стадии проектного задания основные параметры, необходимые для подсчетов объема и стоимости работ определяются приближенно по указаниям, приведенным в главах - .

а) при расположении существующих дорожных насыпей, зданий и сооружений, основанием которых служит торфяной грунт, на расстоянии ближе удвоенной глубины залежи;

б) в торфяных залежах типа I -А, если торф перекрыт слоем минерального грунта или залежь имеет минеральные прослойки при общем соотношении толщины вышележащих минеральных слоев к толщине торфа не менее 1:2.

Конструкции с вертикальными дренами и дренажными прорезями не следует назначать при пнистости торфяной залежи более 20 %.

Ярко выраженная слоистость залежи, когда горизонтальная водопроницаемость пласта в несколько раз выше вертикальной, способствует повышению эффективности вертикального дренирования.

20. Как правило, плавающие насыпи могут рекомендоваться только для дорог низких категорий. Однако, в ряде случаев, при наличии плотных торфов /например, соответствующих описанию п. -б/ они могут быть использованы в качестве основания для дорог высоких категорий.

21. Для дорог низких категорий целесообразно в основании плавающей насыпи укладывать настил хворостяную выстилку слани из неделовой древесины, получаемой, в частности, при расчистке полосы отвода. Существующий опыт показал, что устройство настилов и сланей из привозных кондиционных материалов экономически не оправдывается.

22. При соответствующем технико-экономическом обосновании возможно применение специальных конструкций земляного полотна на болотах, имеющих частую область применении и не вошедших поэтому в табл. :

а) глубинное уплотнение слабых грунтов песчаными сваями;

б) специальные облегченные конструкции из пористого бетона, с полостями, из гофрированных металлических труб и т.п.;

в) химическое укрепление слабых грунтов;

г) временные /сезонные/ дороги из сборных железобетонных плит.

Перечисленные конструкции в настоящее время являются экспериментальными и методика их расчета и конструирования в Указаниях не приводится.

23. При возможности стадийного строительства, особенно на неглубоких болотах I типа вместо выторфовывания или вертикальных дрен следует устраивать плавающие массивные насыпи. При этом, на первой стадии /примерно через год после возведения насыпи/ укладывается покрытие переходного типа, а через 3-5 лет, после того, как наблюдениями установлено затухание деформации основания - капитального типа.

Скорость консолидации основания плавающей насыпи может быть увеличена с помощью устройства боковых продольных прорезей или дополнительной временной пригрузки /см. гл. /.

. Проектирование плавающих насыпей (возводимых непосредственно на поверхности болота)

24. Возможность применения плавающих насыпей ограничивается необходимостью соблюдения требований п. . Следует учитывать, что условия устойчивости и недопустимости значительных упругих просадок для плавающих насыпей в ряде случаев, особенно на болотах II типа, оказываются взаимно исключающими, т.к. увеличение высоты насыпи может привести к превышению несущей способности основания.

25. Толщина насыпного слоя определяется как сумма проектной высоты насыпи над окружающей поверхностью болота и величины осадки по осевому сечению земляного полотна. Толщина насыпного слоя должна быть такой, чтобы упругие просадки земляного полотна при движении транспорта не превышали допускаемой величины для данного типа покрытия. В табл. приведены ориентировочные величины минимальной толщины насыпного слоя на болотах /без учета конструктивной толщины дорожной одежды/ по данным А.А. Ткаченко:

Таблица 4

	Требуемая толщина минерального слоя в зависимости от типа одежды
	асфальтобетон	Черный щебень	переходн. покрытие






8 и более

Если на поверхности болота имеется естественный слой минерального грунта, требуемая мощность насыпного грунта может быть снижена на толщину природного минерального слоя.

27. Во всех случаях высота насыпи над поверхностью болота /после осадки/ должна быть не меньше, чем рекомендуется техническими нормативами из условия соблюдении водно-теплового режима.

Скорость консолидации основания может быть повышена с помощью следующих мероприятий:

а) устройство вертикальных дрен и дренажных прорезей /см. гл. /;

б) устройство глубоких дренажных прорезей по обеим сторонам насыпи;

в) методом переменной дополнительной пригрузки.

33. С помощью временной дополнительной пригрузки возможно ускорение консолидации основания насыпи на болотах I типа в 7-8 раз. Метод временной пригрузки целесообразно применять при возможности вторичного использования грунта пригрузочного слоя. Толщину пригрузочного слоя следует принимать не менее половины толщины постоянного насыпного слоя.

При применении метода временной дополнительной пригрузки устойчивость основания на выпор подлежит обязательной проверке /см. п. /.

Расчет ускорения консолидации торфа в основании насыпи с временной пригрузкой проводится следующими этапами:

а) в соответствии с п. определяется величина осадки от веса насыпи с пригрузкой (S 2 );

б) таким же способом определяется величина осадки насыпи без пригрузки (S 1 );

в) в соответствии с п. определяется длительность стабилизации осадки основания от насыпи с пригрузкой t 2 ;

г) длительность уплотнения основания от веса насыпи с пригрузкой до той плотности, которая была бы достигнута уплотнением без пригрузки, определяется по формуле:

. (6)

При возможности проведения контроля в период строительства дороги, пригрузка снимается после того, как будет достигнута расчетная осадка насыпи от проектной высоты (S 1 ).

34. Нижняя часть плавающей насыпи должна быть устроена из дренирующих грунтов на высоту не менее расчетной величины осадки. К прочей части насыпи предъявляются обычные требования общие для всех типов земляного полотна в насыпях.

35. Придорожные кюветы проектируются в соответствии с рекомендациями «Альбома типовых поперечных профилей» Союздорпроект вып. 41. При невозможности соблюдения продольного уклона кюветов для отвода собираемой воды /не менее 0,005/ их устройство не рекомендуется.

. Проектирование земляного полотна с полным выторфовыванием

36. Метод полного выторфовывания заключается в удалении слабого грунта из основания насыпи до плотных слоев минерального дна болота с немедленным заполнением выемки качественным привозным грунтом. При этом, необходимо соблюдение условия, чтобы подошва насыпи опиралась на кровлю плотных слоев всей своей площадью.

37. При проектировании выторфовывания следует стремиться к максимальной устойчивости земляного полотна за счет создания наиболее крутых откосов выемки. Угол откосов выемки назначается по данным полевых исследований /п. 16/. Ширина дна выемки не должна быть меньше ширины земляного полотна между бровками насыпи.

В целях обеспечения качества выторфовывания отметку дна выемки следует назначать на 10 - 15 см ниже дна болота.

38. При наличии продольного или поперечного уклона дна болота более 10 % следует при механическом выторфовывании разрабатывать дно ступенями или же в случае малоустойчивых торфов производить наброску крупного камня с пониженной стороны /рис. а,б/.

При взрывном способе выторфовывания наклонное дно следует вырабатывать штрабами /рис. в/.

39. В зависимости от типа болота и объема работ выторфовывание может производиться следующими способами:

а) механическая разработка;

б) взрывы на выброс;

в) взрывание под насыпью;

г) гидравлическое выторфовывание;

д) посадка насыпи на дно болота с выдавливанием слабого грунта весом насыпи.

Примечание: Указания по технологии и организации выторфовывания различными методами см. СНиП III -Д. 5-62.

40. На болотах II и III типа земляное полотно, как правило, должно сооружаться способом выдавливания слабых слоев весом отсыпаемой насыпи. При этом должно быть также выполнено требование опирания всей подошвы насыпи на плотные слои минерального дна болота.

При наличии в верхней части болота плотных слоев торфа, последние должны быть удалены или разрыхлены механическими, взрывными или гидравлическими методами на ширину земляного полотна плюс две полосы с каждой стороны с шириной не меньшей, чем глубина болота. Если плотные слои составляют более половины глубины болота, для облегчения выдавливания следует предусмотреть устройство торфоприемников по обеим сторонам насыпи. Объем торфоприемников должен быть не меньше половины объема торфа подлежащего выдавливанию.

Минимальная высота насыпного слоя, необходимая для выдавливания слабого слоя определяется по формуле:

(7)

где: В - ширина насыпи по основанию

С - сцепление слабого слоя

Н сл - мощность выдавливаемого слоя

Объемный вес грунта насыпи.

. Проектирование земляного полотна с частичным выторфовыванием

41. Земляное полотно с частичным выторфовыванием следует назначать в случаях:

а) если плотность торфяной залежи увеличивается по глубине;

б) если на некоторой глубине болота имеется слой высокой пнистости, не позволяющий применить другие типы конструкций земляного полотна;

в) в целях ускорения консолидации основания.

К земляному полотну с частичным выторфовыванием предъявляются те же требования, что и к плавающим насыпям /гл. /.

42. Минимальная глубина замены торфа качественным минеральным грунтом должна быть такой, чтобы общая толщина насыпного слоя от верха оставляемого слоя торфа до проектной отметки была не меньше, чем это требуется по табл. .

43. Устойчивость основания насыпи против выдавливания при частичном выторфовывании следует проверять по формуле Герсеванова-Пузыревского:

45. Длительность интенсивной осадки насыпи за счет консолидации грунтов основания определяется так же, как и для плавающей насыпи /п. 82/.

При частичном выторфовывании скорость консолидации основания увеличивается пропорционально квадрату отношения полной глубины болота к мощности удаляемого торфа.

VII . Земляное полотно с вертикальными дренами и дренажными прорезями

46. Вертикальное дренирование основания земляного полотна проводится с целью ускорения консолидации грунтов основания, повышения их устойчивости и снижения упругих осадок.

Ускорение консолидации основания вертикальными дренами или дренажными прорезями происходит за счет значительного сокращения пути фильтрации воды, отжимаемой из грунтовой массы при уплотнении весом насыпи. Вертикальные дрены позволяют ускорить осадку по сравнению с плавающей насыпью в десятки раз.

Вертикальные дрены или дренажные прорези быстро снимают напор, возникающий в порах водонасыщенного грунта после приложения внешней нагрузки. Поэтому сопротивление сдвигу основания с дренами возрастает значительно быстрее, чем без дренирования /практически - по мере отсыпки насыпи/.

Вертикальные дрены или дренажные прорези изменяют общую упругость массы болотного грунта, поэтому упругие просадки на поверхности земляного полотна с вертикальными дренами примерно в 3 раза ниже, чем без дрен.

47. При глубине болота до 3 м рекомендуется земляное полотно проектировать с дренажными прорезями, для устройства которых не требуется специального оборудования /прорези отрываются экскаватором/. Дренажные прорези могут устраиваться только в торфах, способных удерживать вертикальные откосы в течение времени, необходимого для заполнения траншеи песком.

Вертикальные дрены могут применяться при глубине болот более 2 м при мощности залежи свыше 8-10 м может оказаться целесообразным применение частично погруженных дрен. Однако, следует учитывать, что при неполном погружении дрен срок консолидации основания значительно возрастает.

Вертикальные дрены могут применяться в торфах I типа в уплотненных болотных грунтах типа II -А.

48. Дрены и прорези должны заполняться крупным или средним песком с коэффициентом фильтрации не менее 3 м/сутки. Нижняя часть насыпи на толщину не менее величины предполагаемой осадки также должна отсыпаться из песчаных грунтов с водопроницаемостью не менее 3 м/сутки.

49. Толщина насыпного слоя над торфом с вертикальными дренами или дренажными прорезями из условий требований снижения упругих деформаций может быть равной половине величины, требуемой по табл. , но не менее 2,5 м.

50. Осадка дорожной насыпи на торфах с вертикальными дренами определяется по формуле:

Болото I типа А

Болото I типа В

Торф II типа А сапропели при влажности ниже предела текучести

53. Расстояние между прорезями из расчета срока стабилизации осадки 4-6 мес. при ширине прорезей 0,7 м, глубине залежи от 1,5 до 3 м ориентировочно может быть принята:

болото I типа А - 2,4 м

I типа Б - 2,0 м

II типа А - 1,8 м

54. Ориентировочно назначенное расстояние между вертикальными дренами должно быть проверено и уточнено по данным лабораторных исследований. Расчет производится по номограмме, приведенной на рис. .

Рис. 1. Схема вариантов подготовки котлована выторфовывания при наклонном дне болота.

Рис. 2. Номограмма для расчета оснований с вертикальными дренами.

В случае, если в результате проверки окажется, что степень консолидации основания за заданное время /при ориентировочно выбранных параметрах конструкции земляного полотна/ составляет меньше 90 %, следует уменьшить расстояние между дренами.

Если на поверхности болота имеется уплотненный слой торфа или связного грунта, учитывать в расчетах вертикальную фильтрацию / U в / не следует.

Пример консолидационного расчета вертикальных дрен дан в приложении .

Для проведения расчета необходимо знать:

глубину залежи - Н Т (м)

коэффициент консолидации торфа при фильтрации в вертикальном направлении - С в (м 2 /сут.)

коэффициент консолидации торфа при фильтрации в горизонтальном направлении - С г (м 2 /сут.)

ориентировочно принятое расстояние между дренами - l (м)

заданное время 90 % консолидации - t (сут.)

ориентировочно принятое отношение расстояния между дренами к их диаметру - п.

Вычислив , по правой шкале 5 определяется U в % за заданное время t . Далее, на шкале 1 находится точка, соответствующая вычисленному значению , из которой через точку на шкале 2, соответствующую значению п , проводится прямая до шкалы 3. Точка пересечения даст величину U г . Общая степень консолидации U общ находится на шкале 4 в точке пересечения прямой соединяющей величины U г на шкале 3 и U в на шкале 5.

55. Проверка правильности назначенного расстояния между дренажными прорезями производится по графику на рис. .

Для расчета земляного полотна с дренажными прорезями необходимо знать: коэффициент консолидации слабого грунта - С , глубину залежи - Н , заданное время консолидации – t . По графику определяется - какая степень консолидации грунта основания будет достигнута за время t - при назначенном расстоянии между прорезями - l . Пример расчета см. в приложении .

В целях упрощения считается, что коэффициент консолидации одинаков как для вертикальной, так и для горизонтальной эксфильтрации.

В случае, если при назначенных параметрах конструкции степень консолидации основания в заданное время составляет меньше 90 %, следует уменьшить расстояние между прорезями.

Расчетные характеристики

Обозн.

I слой

II слой

среднее значение

1. Тип торфа

I -А

2. Мощность слоя /м/

3. Коэффициент пористости в ест. состоянии

e 0

4. Коэффициент пористости после уплотнения

e р =0,5

5. Коэффициент консолидации /м 2 /сут/

0,0105

0,0074

0,0095

6. Высота насыпного слоя

H н

7. Объемный вес торфа т/м 3

1,02

1,01

1,02

8. Объемный вес материала насыпи

Приведенные в таблице расчетные данные определяются при полевых или лабораторных изысканиях, за исключением величины коэффициента пористости торфа после уплотнения нагрузкой, эквивалентной удельному давлению насыпи на основание - e р

Величина удельного давления на основание:

т/м 2 =0,5 кг/см 2 .

При наличии горизонта грунтовых вод вблизи поверхности, давлением вышележащих пластов торфа на нижележащие можно пренебречь, т.к. объемный вес торфа близок к единице.

Коэффициент пористости торфа в состоянии уплотнения определяется по результатам компрессионных испытаний при нагрузке Р = 0,5 кг/см 2 для каждого слоя.

В соответствии с табл. настоящих Указаний, на торфяных залежах I типа под покрытие усовершенствованного типа рекомендуется устраивать земляное полотно с вертикальными дренами;

В необходимости вертикальных дрен можно убедиться и расчетным путем. Если будет принята конструкция земляного полотна типа «плавающей насыпи», то длительность осадки вычисляется по формуле / /:

где: средний коэффициент консолидации равен:

Следовательно, требование достижения 90 % консолидации основания земляного полотна в данном случае будет выполнено только через 8 лет после возведения насыпи. Для того, чтобы обеспечить возможность устройства одежды в тот же год, в котором возведено земляное полотно, срок консолидации не должен превышать 6 месяцев. Значительное сокращение срока консолидации может быть достигнуто с помощью вертикальных дрен.

Ориентировочно параметры конструкции земляного полотна с вертикальными дренами могут быть назначены по табл. Указаний. Для торфяной залежи типа I -А при мощности Н =6 м расстояние между дренами рекомендуется - 2,4 м.

Диаметр дрен назначается с учетом имеющегося оборудования - в данном случае принят d =0,35 м. Тогда отношение расстояния между дренами к их диаметру

Зная коэффициент консолидации торфяной залежи - С ср , можно проверить правильность назначенного расстояния между дренами по номограмме /рис. /.

1. Определение степени консолидации основания без дрен за заданный срок / t =6 мес./.

Вычисляется величина

На шкале 5 определяется величина степени консолидации при вертикальной фильтрации U в =19 %.

2. Определение степени консолидации основания от воздействия вертикальных дрен.

Вычисляется

Через соответствующую точку на шкале 2 п =6,1 проводится прямая до шкалы 3, где получается значение U г =86 %.

3. Определение общей степени консолидации основания с вертикальными дренами.

Но второй части номограммы точку на шкале 3, соответствующую величине U в =86 %, соединяем с точкой на шкале 5, соответствующей величине U в =19 %.

На шкале 9 получим искомую величину U общ =90 %.

В данном случае оказалось, что предварительно подобранные параметры конструкции отвечают заданным требованиям.

Следует заметить, что расчет по номограммам можно вести и обратным путем, отыскивая требуемый срок консолидации или требуемое расстояние между дренами по заданным общим параметрам. -А имеет мощность 2,7 м. Торф, составляющий залежь, обладает следующими расчетными характеристиками:

1. Коэффициент пористости в естественном состоянии e 0 =8,6 м.

2. Коэффициент пористости после уплотнения весом насыпи e р =6,2.

3. Коэффициент консолидации С р =0,0105 м 2 /кг. Слой торфа подстилается плотными суглинками. Общая высота насыпного слоя назначена из условия соблюдения допускаемых упругих деформаций /п. 53/ h н =2,5 м.

Объемный вес материала насыпи - =2 т/м 3 . Величина удельного давления в основании насыпи, при котором определен e р составляет:

В соответствии с табл. настоящих Указаний, на торфяных залежах типа I -А для дорог с покрытием усовершенствованного типа рекомендуется земляное полотно с дренажными прорезями.

Отношение расстояния между прорезями к глубине:

Величина «фактора времени», откладываемая по абсциссе графика, в данном случае будет равна:

(Для обеспечения возможности окончания строительства за один сезон, время 90 % консолидации принято t =180 сут.)

Мощность оставляемого под насыпью слоя торфа определяется исходя из соблюдения требования достижения 90 % консолидации за 180 суток по формуле / /:

8 /:

Где для данного примера:

Объемный вес торфа =1,02 т/м 3

Глубина выторфовывания h выт =1,2 м.

Сцепление торфа С =1,2 т/м 2

Угол внутреннего трения j =8° /в радианах j =0,14/

4,4 т/м 2 меньше допустимой по расчету Р без =5,4 т/м 2 , поэтому устойчивость запроектированной конструкции можно считать обеспеченной.

На болотах насыпи возводят по типовым специальным или индивидуальным проектам в зависимости от типа болота.

Различают три типа болот :

I - заполненные торфом и другими болотными отложениями устойчивой консистенции, сжимающимися под воздействием насыпи высотой до 3 м;
II - заполненные торфом и другими болотными отложениями разной консистенции, в том числе выдавливающимися под воздействием насыпи высотой до 3 м;
III - заполненные илом и водой, в том числе с наличием торфяной корки (сплавины).

Для возведения насыпи на болотах используют дренирующие грунты. На болотах I и II типов допускается отсыпать земляное полотно из пылеватых песков, легкой крупной супеси. На болотах III типа эти грунты, а также другие глинистые грунты разрешается использовать только для верхней надземной части насыпи.

На болотах I типа насыпи высотой до 3 м сооружают с полной или частичной заменой торфа в основании минеральным грунтом. Полное выторфовывание производят на болотах глубиной до 2 м (рис. 1, а ), а частичное - более 2 м (рис. 1, б ). При частичном выторфовывании болот I типа глубину траншеи назначают из расчета, чтобы сумма высоты насыпи над поверхностью болота и глубины траншеи была не менее 3,5 м. Крутизну откосов выторфовывания принимают от 1:0 до 1:0,5. Насыпи высотой более 3 м на болотах I типа устраивают без замены торфа.

На болотах II типа независимо от высоты насыпи торф удаляют полностью. На расстоянии не менее 2 м от подошвы откоса с обеих сторон насыпи устраивают канавы - торфо-приемники (шириной не менее 2 м и глубиной не менее 1 м).

На болотах III типа насыпи возводят на минеральном дне. Для нижней части насыпи используют дренирующие грунты, делая крутизну откосов при мелком и пылеватом песке 1:4; при крупно- и среднезернистом песке - 1:2; гравии, гальке, щебне, камне, слабовыветривающихся породах - 1:1,5.

Рис. 1 - Насыпи на болотах I типа высотой до 3 м: а - с полным выторфовыванием; б - с частичным; H - высота насыпи иад поверхностью болота; h - высота призмы; V - глубина выторфовывания; S - осадка торфа; y - толщина обжимаемого слоя торфа под насыпью

Земляное полотно в районах вечной мерзлоты

Районы с вечномерзлыми грунтами составляют значительную часть территории нашей страны. Физико-механические свойства вечномерзлых грунтов зависят от их температуры.

Грунты, имеющие температуру на глубине нулевых амплитуд выше -1 °С, относят к высокотемпературным, а грунты с температурой -1 °С и ниже - к низкотемпературным. Глубиной нулевых амплитуд называют глубину, на которой температура вечномерзлого грунта в течение года остается постоянной (принимают равной 10 м).

На слабом и просадочном основании и на участках с подземными льдами насыпи сооружают по индивидуальным проектам.

При высокотемпературных вечномерзлых грунтах на участках насыпей высотой до 1 м и на нулевых местах залегающие в основании переувлажненные глинистые грунты вырезают на глубину, определяемую расчетом. Так же поступают и с глинистыми грунтами, слагающими основную площадку в выемках, поскольку они при оттаивании переходят в текучее состояние.

Земляное полотно в горных и сейсмических районах

В горных районах насыпи возводят из камня по типовому профилю высотой до 12 м при поперечном уклоне местности не круче 1:3.

Выемки глубиной до 16 м в слабовыветривающихся скальных породах при поперечном уклоне местности не круче 1:3, отсутствии трещиноватости и наклона пластов в сторону пути сооружают по типовым проектам. Через 300 м с каждой стороны выемки в шахматном порядке располагают камеры (6×2, 8×2,5 м) для временного складирования отдельных материалов верхнего строения пути, инструмента и механизмов Между камерами устраивают ниши (3×2×1 м) для укрытия линейных работников (рис. 2). В таких выемках обычно вместо кюветов для отвода атмосферной воды устраивают лотки. Для возможности смены шпал расстояние от оси крайнего пути до откоса выемки на уровне подошвы шпалы должно быть не менее 3,7 м.

Рис. 2 - Выемка в скальных грунтах

В выемках, разработанных в легковыветривающихся скальных породах, на уровне основной площадки устраивают полки шириной 1-2 м. Они необходимы для предотвращения засорения лотков (кюветов) грунтом, вымываемым или обваливающимся с откосов.

При строительстве железных дорог в горных районах, подверженных каменным обвалам, осыпям и снежным лавинам, устраивают противообвальные галереи (рис. 3) или улавливающие траншеи. При сейсмичности 7-9 баллов крутизну откосов насыпей и выемок с рабочими отметками более 2 м делают положе (вместо 1:1,5 принимают 1:1,7; вместо 1:2 - 1:2,2), на косогорах с крутизной от 1:2 до 1:1 насыпи заменяют эстакадами или укрепляют подпорными стенками. В таких районах при сейсмичности 8 баллов наибольшая высота насыпи 15 м, а при 9 баллах - 12 м; откосы земляного полотна укрепляют дерном и растительностью.

Рис. 3 - Противообвальная галерея на скальном участке: 1 - железобетонная перемычка; 2 - окна сечением 150×400 мм через 4 м; 3 - ось пути; 4 - ось галереи; 5 -местный грунт; 6 - гидроизоляция; 7 - мятая жирная глина

Земляное полотно на крутых и неустойчивых косогорах

Конструкция насыпей на косогорах включает в себя элементы, обеспечивающие устойчивость ее от сдвига по склону: нагорную канаву, берму, уступы в основании насыпи, в необходимых случаях подпорные стенки (рис. 4), контрбанкеты и контрфорсы.

Контрбанкет представляет собой призму, отсыпанную у откосов насыпей из грунтов, дренирующие свойства которых не хуже, чем у грунтов насыпи. Размеры контрбанкета определяют расчетом.

Контрфорс представляет собой короткий контрбанкет, вмонтированный в откос насыпи, из бутовой кладки на цементном растворе или длинную продольную (вдоль оползневого склона) «ленту» каменной кладки.

Рис. 4 - Насыпь на косогоре с подпорной стенкой: 1 - застенный дренаж; 2 - подпорная стенка; 3 - водоотводные отверстия; 4 - лоток; 5 - железобетонная консоль

Виды и характеристики болот

Требования:

Конструктивные решения земляного полотна на дорогах (с полным выторфовыванием, частичное выторфовывание, без выторфовывания)

Конструкция з/п зависит от

· типа болота

· капитальности д.о.

· глубины торфа

1. насыпь опирается на минеральное дно болото

· Это насыпь погруженная на минер. дно болота путем выдавливания слабого грунта в сторону

· Насыпи с полным удалением слабого грунта из под основания насыпи и замены его качественным грунтом

· Свайная Эстакада

2. Насыпи опирающ. на торфяную залежь с проведением мероприятий, улучшающих строительные свойства слабого основания

· Это частичное выторфовывание слабого грунта

· з/п с вертикальными дренажами или дренажными прорезями

· глубинное уплотнение слабых грунтов грунтовыми сваями

· химическое укрепление слабых грунтов

3. З/п проложенное непосредственно по поверхности торфяной залежи

· плавающие массивные насыпи

· облегченные насыпи

· насыпи на деревянных настилах

· спец. облегченные конструкции

часть з/п, находящуюся на поверхности болота рекомендуется устраивать из дренирующих грунтов (коэф. фильтрац. не менее 2 м в сутки). Пылеватые грунты допускается использовать в надводной части насыпи, при соблюдении водно-теплового режима.

Конструкция з/п на слабых основаниях без выторфовывания

Применение плавающей насыпи ограничивается физико-механическими свойтсвами слабого грунта, типом д.о. и толщиной минерального слоя.

В данном случае выдавливание слабого грунта из под основания насыпи исключается.

Конструкция з/п на слабых основаниях с частичным выторфовыванием

Требования к насыпи на слабом основании, коэффициент безопасности

Требования к насыпи:

· устойчивость з/п

· стабильность основания (интенсивная часть осадки насыпи должна завершится до устройства покрытия), осадка насыпи не более 2 см в год при кап.д/о, и не более 5см в год при устройстве облегченных д/о, при таких условиях достигается 90% консолидации основания насыпи и такая конструкция будет считаться стабильной

· упругие колебания не должны превышать значений, установленных для данного типа покрытий

Эти три условия проверяются расчетами!

Коэффициент безопасности

Он определяется при расчете на устойчивость.

Коэф. Безопасности – это отношение безопасной нагрузки на основание к расчетной нагрузке на основание.

Данный коэф. Определяется для двух вариантов приложения нагрузки: быстрая схема (мгновенная) и медленная схема

Быстрая схема характеризуется мгновенной отсыпкой насыпи на нужную полную высоту с запасом на осадку (К без нач.)

Медленная схема – скорость передачи нагрузки соответствует скорости нарастания прочности основания (К без кон)

К без и нач. и кон. >= 1!

13) Оценка устойчивости з/п на болотах, фазы уплотнения грунта под насыпью, криваязависимости, условия устойчивости насыпи.

Устойчивость з/п обеспечивается при выполнении условия Кбез > 1.

Фазы уплотнения грунта под насыпью

1 фаза – В первой фазе происходит преимущественное сжатие грунта под телом насыпи

2 фаза – происход. Дальнейший уплотнения и возможность возникновения боковых сдвигов

3 фаза – резкая просадка грунта, которая вызывается выпиранием грунта из-под основания насыпи.

Устойчивость зем.полотна

Чтобы предположить как поведет себя слабое основание под телом насыпи необходимо провести расчет на наличие им отсутствия сдвигов. (это пиздец, я знаю, НО ТАК НАПИСАЛ РОЧЕВ)
τ max < τ сдвиг

τ max – наибольший касательные напряжения под нагрузкой от насыпи

τ сдвиг – сопротивление грунта сдвигу.

Схема расчета

1 – сопротивление грунта сдвигу на глубине Z.

C и γ – назанчаются в зависимости от влажности грунта и условий нагружения

2 – а – справедлива, если формула находится не по оси насыпи.

14) Процесс образования оврагов, элементы оврага, схема оврага в плане

Образование оврагов – результат водной эрозии.

Водная эрозия – процесс размыва почв и легко растворимых слоев. Эрозионные процессы начинаются на склонах крутизной от 2 градусов. Заметно увеличиваются при крутизне склона от 2 до 6 градусов. И существенно развиваются на склонах более 6 град.

Овраг развивается до тех пор, пока не достигнет неподдающихся размыву слоев или пока питающий его водосборный бассейн уменьшится до таких размеров, что размыв прекратится.

15) Стадии образования оврагов, продольный разрез оврага, его основные участки.

1 стадия – На крутом участке склона от действий стекающих потоков воды образуется рытвина (треугольного поп. Сечения). Дно рытвины параллельно пов-сти земли

2 стадия – Углубление рытвины, образуется вершина оврага высотой от 5 до 10 метров. Рытвина расширяется в поперечном сечении и становится трапецеидальной. К концу 2-ой стадии в нижней части оврага образуется плавный продольный профиль или транзитное русло в пределах которого размыв уравновешивается приносом грунта. В устье оврага где воды растекается образуется конус выноса.

3 стадия – происходит дальнейший рост оврага по направлению к водоразделу. Поперечное сечение оврага так же расширяется.

4 стадия – Завершающая. Затухание глубинной эрозии. Овраг перестает расти. Склона оврага принимают устойчивое очертание и зарастают травой. Овраг поросший растительностью называется балкой.

Виды и элементы зем.плотин

Требования к поперечному профилю плотин

Для отсыпки з/п можно использовать практически любые местные грунты. Предпочтительнее грунты: глины, суглинки и супеси при тщательном уплотнении.

Песчаные грунты следует применять для однородных плотин или для плотин с центральной противофильтрационной призмой.

Если существует опасность фильтрации воды через основание плотины, то в данном случае устраивается противофильтрационный зуб.

Для создания грунтовых противофильтрационных устройств или насыпи у плотины следует применять слабо водопрониц. Грунты. При отсыпке плотины из песка в ряде случаев устраивается экран из глины, суглинка или торфа со степенью разгруженности 50%.

Если поверхностный слой в основании плотины водопроницаемый, то в теле плотины закладывают водонепроницаемое ядро из глинистых грунтов с коэф. Фильтрации не более 10 -4 см/сут. Водонепрониц. Ядро следует заглублять в подстилающий грунт. Минимальная ширина ядра по верху назнач. Взависимости от пр-ва работ, но не менее 0,8 м.

Так же в теле плотины можно предусм. Не грунтовые противофильтрац. Устройства из а/б;ж/б; полимерных материалов, либо инъекционную диафрагму из цем. Раствора.

Попперечный профиль плотины отличается от насыпи более пологими откосами, заложение откосов зависит от высоты насыпи и типов грунтов + на откосах предусмотрены устройство берм.

Бермы устраивают со стороны верхового откоса для создания необходимого упора, и со стороны низового откоса для обеспечения служебных проездов.

Для защиты верхового откоса предусматривают следующих виды укреплений. Верховой откос укрепляют монолитным бетоном, сборной ж/б плиты.

Низовой откос укр. Засев трав или слоем гравия или щебня толщиной не более 15 см.

Карст. Методы исследования.

Чтобы оценить степень и интенсивность образования карстов, а также выявить участки неблагоприятные для проектирования дорог, необходимо провести инж-геолог изыскания. Данные геологических изысканий представляют инфо об геологических напластованиях, мощности, составе, и степени трещиноватости водорастворимых парод. Так же собираются сведения о режиме грунтовых вод, о степени их агрессивности и об источниках питания. Основные задачи инж-геолог изысканий:

1. Установить предполагаемую степень опасности на будущие сооружения

2. Установить, как это влияет на экологическую обстановку в районе проектирования

3. Составление прогноза развития карста на период строительства и эксплуатации а/д

4. Выявить вероятность активизации КП в процессе эксплуатации а/д под влиянием техногенных воздействий

5. Выработка предполагаемых противокарстовых мероприятий

Для изучения карстовых процессов используются методы геофизической разведки:

· Электроразведка

· Сейсморазведка

· Гравиметрия

· Микромагнитная съёмка

При изыскании дорог наиболее часто используют электоразведку. Она заключается в:

o Электропрофилирование

o Вертикальное электрозондирование

o Межскважное сейсмческое просвечивание

Электроразведка заключается в измерении электрического сопротивления залегающих на глубине пород. Если на глубине имеется карстовая полость, то кривая сопротивления резко изменяется.

В местах фиксации карстовой полости бурят скважины и отбирают анализ парод для исследования. Для относительной безопасности проложения трассы а/д по закарстованной местности необходимо, чтобы поверхностный слой имел мощность не менее 8-10 метров.

Виды засоленных грунтов.

Засоленные грунты – которые содержат в верхней метровой толще более 0,3% по массе легко растворимых солей (хлористые, серно-кислые, углекислые соли Na, K, Mg.

Почвы, содержащие в поверхностных слоях до глубины 1-2м в свободном состоянии более 1% легко растворимых солей, называют солончаками. Они образуются в рез-те подтягивания к поверхности по капиллярам грунтовой воды, содержащей растворимые соли. В солончаках встречаются соли: NaCl, MgCl 2 , NaNO 3 , KSO 4 .Количество таких солей в верхних слоях может достигать 15-25%.

По внешним признакам различают солончаки:

· Мокрые и корковые

Такие солончаки образуются на участках с высоким стоянием грунтовых вод. Мокрые солончаки относятся к слабым грунтам, поэтому могут вызывать осадки зем.полотна, а также выпирание грунта из-под основания насыпи.

· Пухлые солончаки

Рыхлый слой с кристаллами солей. Залегают под тонкой глинистой коркой.

· Такыровидные.

Засоленные грунты чаще всего располагаются в пониженных местах рельефа с близким уровнем стояния засоленных грунтовых вод.

Различают 4 основных вида соленакапливания в почвах:

· Сульфатно-содовое (характерно для лесостепи). Содержание солей в верхних горизонтах колеблется от 0,5 до 1%

· Хлоридно-сульфатное (характерно для степей). Соли 2-3%

· Сульфатно-хлоридное (полупустыни). Соли 5-8%

· Хлоридное (пустыни) соли более 8%

Формы песчаного рельефа.

Основная особенность песчаных пустынь – неустойчивый рельеф. Перемещение частиц песка зависит от скорости ветра, и от крупности частиц. Чем выше скорость ветра у поверхности земли, тем более крупные частицы он перемещает.

Характерные формы песчаного рельефа:

1) Барханы – одиночные или расположенные группами холмы высотой 3-5 м и шириной до 100м. в плане имеют вид лунного серпа. Наветренный склон бархана пологий, крутизна 1:3, 1:5. Подветренный имеет крутизну естественного заложения 1:1, 1:1,5.

Данная форма песчаного рельефа наиболее неустойчива и легко перемещается от ветра.

2) Барханные цепи. Образуются в районах, где господствуют ветра которые меняют своё направление 2 раза в год. Они расположены перпендикулярно направлению ветров, имеют ширину по верху 10-20м и в длину до 2км. Высотой до 15м.

3) Песчаные гряды. Образуются при сезонно меняющихся ветрах. Вытягиваются параллельно господствующему направлению ветров. Имеют длину 2-3км и расположены на расстоянии друг от друга 150-200м. песчаные гряды – конечная форма развития песчаного рельефа.

4) Бугристые пески. Закрепленные растительностью песчаные холмы неправильного геометрического очертания. Высотой 6-8м. Крутизна склонов приблизительно одинакова во всех направлениях.

На подвижность песков влияют:

1. Скорость ветра

2. Гранулометрический состав

3. Влажность и засоленность грунтов

4. Степень закрепления песчаной поверхности растительностью.

Если поверхность более чем на 35% покрыта растительностью, то такие пески считаются неподвижными и имеют стабильную форму рельефа.

Законы переноса песков.

Ветер обтекает неровности песчаного рельефа, это сопровождается образованием участков местного повышения скорости потока. Таким образом образуются зоны завихрения и затишья.

В зоне завихрения песок развеивается, а в зоне затихания откладывается. Песчинки переносятся по направлению ветра, поднимаются по склонам песчаных холмов и откладываются в зоне затишья. В результате чего песчаные холмы постоянно перемещаются, и такие пески называются подвижными.

Особенности горных районов

· Изыскание, проектирование и строительство горных дорог представляет значительные трудности из-за:

· сложного рельефа местности,

· крутых неустойчивых склонов,

· преодоление большой разности высот на малом расстоянии

· при строительстве горных дорог приходится разрабатывать большие объемы скальных грунтов. При этом приходится выполнять взрывные методы работ.

· Также из-за неустойчивости форм рельефа и напластования горных пород требуется устанавливать подпорные и огибающие стенки.

· При неблагоприятных условиях (оползни, камнепады) необходимо строительство сложных специальных сооружений, которые обеспечивают устойчивость земполотна.

· Необходимость направлять трассу по склонам приводит к большому её удлинению и удорожанию

· Влияние климатических факторов при проектировании дороги в горной местности:

1. в горных районах проявляется вертикальная зональность, а именно существенные различия климатических условий на разных высотах над уровнем моря.

2. температура воздуха в горах ниже чем в долинах. Понижение температуры на 0,5 градуса на 100м высоты. Также наблюдаются случаи обратного распределения температуры. В замкнутых долинах или низинах собирается более плотный холодный воздух (инверсия).

3. температура воздуха в горах также зависит от экспозиции склонов по сторонам света. Ю и ЮЗ склоны быстрее освобождаются от снега и просыхают. На северных склонах снег может сохраняться до середины лета.

4. количество осадков возрастает по мере возвышения 40-60мм на 100м высоты. интенсивность выпадения осадков резко возрастает в летний период.

5. с высотой понижается давление

6. на больших высотах 3000-4000м наблюдаются частые сильные ветра до 30м/с.

Устойчивость горных склонов:

В горных районах почвенный покров имеет малую толщину. На крутых склонах коренные породы выходят на поверхность, либо покрыты сверху продуктами выветривания. Осадочные породы, сложены пластами, часто залегают в виде складок. Складка, обращенная выпуклостью вниз – синклинали, а верх – антиклинали. Пласты известняков и песчаников могут разделяться прослойками глины. При насыщении водой таких слоёв возможны деформации, такие как оползни и сдвиги.

Разновидность залегания пластов применяемо к дорогам:

1) горизонтальное залегание пластов

2) падение пластов в сторону склона

3) падение пластов внутрь склона

4) прислонное залегание более молодых парод.

При подрезании слоёв склона откосами выемок особенно опасны осадочные породы, в толще которых могут залегать прослойки глины. Изверженные породы более прочные и устойчивые в откосах, практически при любом направлении напластования слоёв. В поверхностных слоях изверженные породы чаще сего имеют трещиноватость, поэтому при проложении трассы а/д необходимо учитывать, что возможны процессы потери устойчивости в результате выветривания, а также тектонических движений.

Основные формы нарушения устойчивости склонов (и откосов):

1) осыпание со склонов продуктов выветривания

2) обвалы отдельных камней с образованием уступов в трещиноватых скалистых породах

3) сплыв поверхностных слоёв в результате переувлажнения

4) пластичное оползание склонов со скоростью несколько см в год

5) обрушение части грунтовой однородной толщи, при черезмерной крутизне откоса

6) смещение части грунта по подстилающим поверхностям в результате потери сцепления в зоне контакта

7) обрушение с образованием вертикальной трещины и боковым смещением отделившегося блока в результате выжимания слабых подстилающих слоёв

46. Особенности проектирования плана трассы в горных районах, характерные этапы.

По условиям проектирования различают характерные зоны горных районов:

1) предгорные районы

2) долины горных рек

3) горные склоны

4) водоразделы (или седловины)

Направление проложения горных дорог определяется расположением горных хребтов, которые являются водоразделами бассейнов больших рек. Переход дороги из одного речного бассейна в другой возможен только через понижение горных хребтов (седловин).

Ход проложения дороги(этапы): вначале по долине горной реки, затем вверх к её истокам, затем подъём по горным склонам к седловине, затем переход по перевальному участку в долину другой реки.

Тоннели на горных дорогах

Тоннели проект.в след. случаях:

1.При пересеч. коротких скальных выходов горных пород;

2.На высокогор. перевал. участках;

3.С целью сокращ. длины трассы вместо ее развития по склонам;

Устр-во двухярусных тоннелей. Полосность на др. категориях дорог. Для 2ой категории 3 полож. движ. допуск. При проектир. плана предпочт. отдают прямолин. уч-кам. В случае необход.R кривых в плане для а/д тоннелей должны быть не менее 250м. 150м в исключит.случаях. Наибол.прод. уклон проект.линии допуск. сохранять в тоннеле при его длине менее 300м. Профиль тоннелей длиной до 300м проектир. односкат. При длине тоннеля более 300м – двухскат. Уклоны не менее 3% и не более 40%. При длине тоннелей до 500м допуск.увелич.прод. уклона до 60%. В тоннелях должен быть обеспечен водоотвод на подходах к тоннелю. ПЧ в тоннелях проектир. с ц/б монолит.покр-ем, либо с укрепл. а/б покр. Необходимо осущ. вентиляции внутри тоннеля естеств. или механич. способом. При длине тоннеля свыше 400м обяз. утр-во мех.вентиляции. Так же при длине тоннеля более 1000м необход. уст.громкоговор. Более 200м-загродительная сигнализация.телефон. связь предусматр. Служеб. (аварийные) проходы с каждой стороны шириной 0,5м.

Виды и характеристики болот

Болото - избыточно увлажненные участки земной поверхности, на которых большую часть года застаивается вода. Болота делятся на верховые и низовые.

верховые - образуются при частом выпадении атмосферных осадков, образуются на водораздельных участках и пологих склонах. Образование верховых болот чаще всего происходит в еловых лесах, появляется мох и затем он перерастает в белый мох – сфагнум. Торфобразовательный процесс на верховом болоте приводит к изменению водного баланса поверхности слоев, к постепенной смене растительности на данном участке, что в свою очередь приводит к увеличению слоя торфа. Середина болота может возвышаться на 6-8 м.

низовые – образуются в результате зарастания водоемов (озера и медленно текущие реки). Зарастание происходит от берегов к середине, у берегов появляется болотная растительность. Отмирающие остатки растений поднимают дно водоема и приводят к образованию ила. Постепенно поверхность зарастает и образует плавующую массу – сплавину (состоит из корневищ, растений и мха).

Инженерная классификация болот

I тип – заполнены болотными грунтами, прочность которых в природном состоянии обеспечивает возможность возведения насыпи высотой до 3 метров без возникновения процесса бокового выдавливания слабого грунта.

3) Выбор плана трассы на заболоченной местности (основные требования)

Требования:

· Желательно обходить болото если это не будет со значительным удлинением трассы или ее извилистостью

· Пересечение болот по кратчайшему направлению, также в наиболее узком месте и в наименее глубоком, там где высокое значение дна болота.

· Пересечение болота перпендикулярно течению воды

· При пересечении сплавинных болот следует избегать места с крутыми склонами минер. Дна.

· При пересечении болот дорогами предпочтение отдают I типу болот

· Решение по выбору вариантов трассы основывается га технико-экономическим сравнении.