Методические рекомендации по применению геоячеек «Прудон-494» при строительстве сельских (местных) автомобильных дорог в композиции с местными материалами и отходами промышленности (стр. 5 )

где	Тс	__	- активное расчетное напряжение сдвига от действующей нагрузки, МПа;
Тпр	__	предельная величина активного напряжения сдвига, МПа;
Кпр	__	коэффициент прочности дорожной одежды.

При расчете дорожной конструкции на сдвигоустойчивость многослойную дорожную конструкцию приводят к двухслойной расчетной модели.

При расчете на сдвигоустойчивость грунта земляного полотна с помощью номограмм [9] в качестве нижнего полубесконечного слоя модели принимают грунт (с его характеристиками: сг, jг), а в качестве верхнего - всю дорожную одежду. Толщину верхнего слоя hв принимают равной

(7.5)

Модуль упругости верхнего слоя вычисляют как средневзвешенный по формуле

, (7.6)

где	k	__	число слоев дорожной одежды;
Еi	__	модуль упругости i-го слоя;
hi	__	толщина i-го слоя.

При расчете по условию сдвигоустойчивости песчаного слоя основания с помощью номограмм нижнему слою двухслойной модели условно присваивают расчетные значения характеристик песчаного слоя (сп, jп), а модуль упругости принимают равным общему модулю на поверхности песчаного слоя. Толщину верхнего слоя модели принимают равной общей толщине слоев, лежащих над песчаным, а модуль упругости Ев вычисляют как средневзвешенное значение для этих слоев по формуле 7.6.

Активное расчетное напряжение сдвига от действующей нагрузки (Т) вычисляют по формуле

Тс = τ х р, (7.7)

где	τ	__	активное удельное напряжение сдвига от единичной нагрузки, определяемое с помощью номограмм [9];
р	__	расчетное давление колеса на покрытие.

Предельная величина активного напряжения сдвига Тпр в грунте рабочего слоя (или в песчаном слое основания) определяют по формуле

Tnp = kд (Cn + 0,1 gcp zon tgjст), (7.8)

где	cn	__	сцепление в грунте земляного полотна (или в промежуточном песчаном слое), принимаемое с учетом повторности нагрузки, МПа;
zon	__	глубина расположения поверхности слоя, проверяемого на сдвигоустойчивость, от верха конструкции, см;
gcp	__	средневзвешенный удельный вес конструктивных слоев, расположенных выше проверяемого слоя, кг/см3;
jст	__	расчетный угол внутреннего трения материала проверяемого слоя при статическом действии нагрузки, град;
kд	__	коэффициент, учитывающий особенности работы конструкции на границе песчаного слоя с нижним слоем несущего основания.

При устройстве нижнего слоя несущего основания из укрепленных материалов или при укладке на границе «несущее основание - песчаный слой (или песчаный грунт)» прослойки из рулонного геосинтетика коэффициент kд следует принимать равным: 4,5 - для песка крупного; 4,0 - средней крупности; 3,0 - мелкого; 2,0 - при устройстве нижнего слоя несущего основания из неукрепленных материалов и без прослойки из рулонного геосинтетика; 1,0 - для подстилающего дорожную одежду глинистого грунта земляного полотна.

Расчетные значения угла внутреннего трения грунта и малосвязных слоев определяют при расчетном суммарном числе воздействия нагрузки за межремонтный срок SNp ([9], п.3.23). При этом количество расчетных дней в году Трдг определяют по специальным региональным справочным данным в соответствии с ОДН 218.046-01 ([9], приложение 6, рисунок 1 и таблица 1).

Расчет дорожной одежды по сопротивлению сдвигу в грунте земляного полотна, а также в песчаных материалах промежуточных слоев дорожных одежд следует выполнять в следующей последовательности:

- определяют расчетные модули упругости для слоев из асфальтобетона, расчетные прочностные характеристики j и с грунта земляного полотна и песка промежуточного слоя дорожной одежды. Остальные расчетные характеристики грунта и материалов те же, что и в расчете по упругому прогибу;

- определяют активные напряжения сдвига τ от единичной временной нагрузки, для чего многослойную конструкцию приводят к двухслойной модели;

- вычисляют расчетное напряжение сдвига Т в грунте земляного полотна или в песчаном слое одежды;

- рассчитывают предельное напряжение сдвига Тпр ;

- проверяют выполнение условия прочности с учетом требуемой надежности;

- при необходимости, изменяя толщину конструктивных слоев, подбирают конструкцию, удовлетворяющую неравенству 7.4.

3 В соответствии с ОДН 218.046-01 [9] дорожную одежду рассчитывают при необходимости и по другим дополнительным критериям (сопротивление материалов монолитных конструктивных слоев возникающим в них растягивающим напряжениям от подвижной многократной нагрузки, проверка морозоустойчивости дорожной конструкции, расчет дренирующего слоя и др.)

7.2 Проектирование насыпей и выемок

7.2.1 Земляное полотно сельских дорог следует проектировать, исходя из условий сохранности геометрической формы, обеспечения необходимой прочности и устойчивости дорожной одежды и элементов земляного полотна независимо от погодных условий и времени года и максимального сохранения естественных почвенно-грунтовых условий прилегающих земельных участков, а также с учетом дорожно-климатической зоны и типа местности по характеру поверхностного стока и увлажнения [7].

7.2.2 Возвышение низа дорожной одежды над расчетным уровнем грунтовых и поверхностных вод, а также над уровнем поверхности земли на участках с необеспеченным поверхностным стоком следует принимать не менее установленного в таблице 7.7.

7.2.3 Земляное полотно сельских дорог, располагаемых во II и III дорожно-климатических зонах, следует предусматривать из дренирующих грунтов.

7.2.4 При проектировании сельских дорог, когда выполнение требований п. 7.2.2 нецелесообразно, предусматривают специальные мероприятия по регулированию водно-теплового режима (устройство дренажей для понижения уровня грунтовых вод или их перехвата, ливневой канализации, капилляро-прерывающих или гидроизолирующих прослоек, теплоизоляционных слоев и т. д.), а также мероприятия по укреплению грунтовых оснований геоячейками «ПРУДОН-494».

7.2.5 Земляное полотно внутриплощадочных дорог следует проектировать в увязке с проектами вертикальной планировки, водоотвода и принятым типом поперечного профиля.

7.2.6 Наименьший коэффициент уплотнения грунта следует принимать в соответствии с нормами уплотнения грунтов для дорог общего пользования [7]. Для низких насыпей следует предусматривать уплотнение грунтов земляного полотна и естественного основания до значений коэффициента уплотнения не ниже 1,01 на глубину 1 м, считая от поверхности покрытия (в районах IV и V дорожно-климатических зон, а также на участках I типа местности по характеру увлажнения во II и III зонах).

Таблица 7.7- Минимальное возвышение низа дорожной одежды над расчетным уровнем грунтовых или поверхностных вод

Грунты земляного полотна	Возвышение низа дорожной одежды над расчетным уровнем грунтовых или поверхностных вод (м) для дорог, располагаемых в пределах дорожно-климатических зон
II	III	IV	V
Песок крупный, галечниковый (щебенистый), гравийный (дресвяный) и другие грунты, обеспечивающие устойчивость во влажном состоянии	Не нормируется
Песок средний и мелкий, супесь легкая крупная	0,7/0,5	0,6/0,4	0,5/0,3	0,4/0,2
Песок пылеватый, супесь легкая	1,2/0,6	0,8/0,5	0,8/0,4	0,7/0,3
Супесь пылеватая и тяжелая пылеватая; суглинок легкий, легкий пылеватый и тяжелый пылеватый	1,9/0,8	1,7/0,6	1,4/0,5	1,3/0,4
Суглинок тяжелый, глины	1,9/0,7	1,4/0,6	1,1/0,4	1/0,4
Примечания 1 Над чертой приведены значения возвышений низа дорожной одежды над уровнем грунтовых или длительно (более 20 суток) стоящих поверхностных вод, под чертой - над поверхностью земли на участках с необеспеченным поверхностным стоком или над уровнем кратковременно (менее 20 суток) стоящих поверхностных вод. 2 Низ дорожной одежды принимается на уровне последнего по глубине конструктивного слоя одежды, учитываемого при расчете на прочность. 3 За расчетный уровень грунтовых вод принимают максимальный осенний уровень, а в западных районах II и III дорожно-климатических зон - наивысший возможный уровень. При отсутствии необходимых данных расчетный уровень грунтовых вод следует определять по верхней линии оглеения грунтов.

7.2.7 Конструкцию земляного полотна, возводимого на слабых грунтах следует назначать с учетом осадки грунтов основания, происходящей при производстве земляных работ, а также в процессе дальнейшей консолидации грунтов в период эксплуатации (снижения неравномерности осадки, сокращения сроков до устройства покрытия).

7.2.8 Конструкцию земляного полотна, возводимого в сложных природных условиях необходимо проектировать индивидуально, используя действующие нормативные документы, опыт проектирования и строительства земляного полотна в подобных районах, в том числе с использованием геоячеек «ПРУДОН-494».

7.2.9 Армирование насыпи геоячейками «ПРУДОН-494» позволяет повысить ее жесткость и устойчивость, а также повысить допустимую нагрузку на слабое основание насыпи. С помощью геоячеек «ПРУДОН-494» решают следующие задачи:

- усиление насыпей на слабом основании без выторфовывания или с частичным выторфовыванием;

- возведение насыпи из некондиционных местных грунтов;

- снижение объемов земляных работ.

7.2.10 Основные конструктивные решения земляного полотна, армированного геоячейками «ПРУДОН-494», показаны на рисунках 7.4-7.6.

Под секциями геоячеек на прочном основании рекомендуется устраивать защитную прослойку из нетканого геотекстиля: иглопробивного плотностью 300-400г/м2 или термоскрепленного плотностью 100-200 г/м2 (также допускается при соответствующем обосновании геотекстильную подложку не устраивать). Под секциями геоячеек на слабом основании рекомендуется устраивать защитную прослойку из тканого геотекстиля прочностью не менее 30 кН/м и деформативностью не более 20%, выбираемого в соответствии с ОДМ 218.5. [3].

Устройство дополнительных прослоек из геоячеек «ПРУДОН-494» в теле насыпи (рисунок 7.5) позволяет в большей степени снизить неравномерность осадок и повысить общую устойчивость откосов насыпи.

7.2.11 Применение геоячеек в насыпях на слабых грунтах и болотах следует обосновывать специальными расчетами, изложенными в Пособии по проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах [15].

7.2.12 При возведении насыпей применяют геоячейки «ПРУДОН-494» типов АР1, АР2, АР3 шириной ячейки 20 см и высотой h ≥ 10 см, как правило, неперфорированные.

7.2.13 При формировании подложки под геоячейки «ПРУДОН-494» на слабых грунтах и болотах полотна геотекстиля укладывают с формированием полуобоймы (грунтового валика) вдоль подошвы насыпи. При этом полотна из тканого геотекстиля должны иметь прочность не менее 30 кН/м и деформативность не более 20%, выбираемого в соответствии с ОДМ 218.5. [3].

7.3 Проектирование укрепления откосов земляного полотна

7.3.1 В соответствии со СНиП 2.05.11-83 [1] крутизну откосов насыпей и выемок следует назначать с учетом обеспечения устойчивости земляного полотна и условий незаносимости дороги снегом. При традиционных конструкциях укрепления наибольшая крутизна откосов не должна превышать значений, установленных в таблице 7.8.

Таблица 7.8 - Наибольшая допустимая крутизна откосов при традиционных конструкциях укрепления

Грунты	Крутизна откосов
насыпи	выемки
Крупнообломочные (валунные, галечниковые, щебенистые, гравийные, дресвяные)	1:1,5	1:1-1:1,5
Песок гравелистый, крупный и средней крупности	1:1,5	1:1,5
Песок мелкий и пылеватый; глинистые однородные твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции	1:1,5 (1:1,75)	1:1,5
Лёссовые грунты:
в районах с засушливым климатом	1:1,5 (1:1,75)	1:0,1-1:0,5
вне районов с засушливым климатом	1:1,5 (1:1,75)	1:0,5
Примечание - В скобках приведена крутизна откосов в нижней части насыпи высотой более 6 м.

При использовании геоячеек «ПРУДОН-494» крутизна откосов может быть увеличена до 800 .

7.3.2 Откосы насыпей и выемок рекомендуется укреплять с использованием, как правило, местных материалов в композиции с геоячейками «ПРУДОН-494» (рисунок 7.7-7.10). Тип укрепления следует назначать в зависимости от физико-механических свойств грунтов, слагающих откосы, интенсивности воздействия природных факторов, гидрологического режима подтопления, высоты насыпи и глубины выемки.

На рисунке 7.7 приведены конструкции укрепления для укрепления откосов насыпей и сухих откосов выемок крутизной менее 1:1,5. В конструкции применяют объемные геоячейки «ПРУДОН-494» типов:

- на откосах крутизной менее 1:3 - ОР1 и ОР2;

- на откосах крутизной от 1:3 до 1:1,5 – тип ОР3, АР1, АР2.

Длину стального Г-образного анкера диаметром не менее 10 мм задают по усилию выдергивания, но не менее 0,5 м. Рекомендуемое усилие выдергивания анкера после забивки должно быть не менее 20 кгс. Допускается применять в качестве анкеров деревянные колышки сечением 4х4 см

Анкеры устанавливают:

- по периметру секции геоячеек: по короткой стороне - в каждую ячейку; по длиной стороне - через одну ячейку;

- равномерно по площади секций геоячеек в шахматном порядке: на откосах крутизной менее 1:3 - с шагом 1,5 х 1,5 м; на откосах крутизной от 1:3 до 1:1,5 - с шагом 1,2 х 1,2 м.

В качестве заполнителя геоячеек применяют растительный грунт или торфопесчаную смесь (ТПС), приготовленную в соответствии с местными агротехническими требованиями. Защитный слой над геоячейками устраивают толщиной 3-5 см.

Рисунок 7.7 – Укрепление геоячейками «ПРУДОН - 494» откосов насыпей и сухих откосов выемок крутизной менее 1:1,5

На рисунке 7.8 показана конструкции укрепления, применяемая для откосов неподтопляемых насыпей и откосов сухих выемок крутизной более 1:1,5, но не более предельных значений по таблице 23 и 24 СНиП 2.05.02-85 [7]. В этой конструкции применяют геоячейки «ПРУДОН-494» типов АР1, АР2, АР3 преимущественно с перфорированными стенками.

Длина стального Г-образного анкера диаметром не менее 12 мм задается по усилию выдергивания. Рекомендуемое усилие выдергивания анкера после забивки должно быть не менее 20 кгс. Анкеры устанавливают:

- по периметру секции геоячеек: по короткой стороне - в каждую ячейку; по длиной стороне - через одну ячейку;

- равномерно по площади секций геоячеек в шахматном порядке с шагом 1 х 1 м.

В качестве заполнителя ячеек применяют, как правило, растительный грунт или ТПС, приготовленную в соответствии с местными агротехническими требованиями. Защитный слой над геоячейками устраивают толщиной 3-5 см. В случае заполнения ячеек щебнем под секции устанавливают полотна нетканого геотекстиля.

Рисунок 7.8 – Укрепление геоячейками «ПРУДОН - 494» откосов неподтопляемых насыпей и откосов сухих выемок крутизной от 1,5 до 1:1

Анкерные траншеи устраивают шириной 40 см и глубиной 50 см и заполняют грунтом насыпи, щебнем или ЩГПС.

На рисунке 7.9 показана конструкции укрепления, применяемая для откосов подтопляемых насыпей и мокрых выемок. В конструкции для подтопляемых насыпей применяют объемные геоячейки «ПРУДОН-494»:

а) при длительности подтопления менее 20 суток и скорости течения не более 0,3 м/c - не ниже типы ОР3, АР1;

Рисунок 7.9 – Укрепление геоячейками «ПРУДОН - 494» откосов подтопляемых насыпей откосов мокрых выемок

б) при длительности подтопления менее 20 суток и скорости течения 0,3-1,0 м/c – типы АР1, АР2;

в) при длительности подтопления более 20 суток и скорости течения до 1,5 м/c – типы АР2, АР3.

Для конструкции укрепления откосов мокрых выемок при капельном дебете водоносного горизонта не более 0,1 л/с применяют геоячейки типов ОР3 и АР1.

Геотекстильную подложку устраивают из полотен нетканого иглопробивного геотекстиля плотностью не менее 300г/м2 или термоскрепленного геотекстиля плотностью не менее 120г/м2. Нахлест полотен принимают равнымсм.

Длина стального Г-образного анкера диаметром не менее 12 мм задается по усилию выдергивания. Рекомендуемое усилие выдергивания анкера после забивки должно быть не менее 20 кгс. Анкеры устанавливают:

а) по периметру геоячеек:

- по короткой стороне - в каждую ячейку;

- по длиной стороне - через одну ячейку;

б) равномерно по площади секций геоячеек в шахматном порядке с шагом 1 х 1 м.

В качестве заполнителя геоячеек применяют:

- для подтопляемой части откоса насыпи и для мокрой выемки до РГВВ +0,5м - щебень фр.мм;

- для сухой части откоса - растительный грунт или ТПС, приготовленную в соответствии с местными агротехническими требованиями. Защитный слой над геоячейками устраивают толщиной 3-5 см.

Анкерную траншею устраивают по подошве подтопляемого откоса шириной 1 м и глубиной 0,5 м и заполняют щебнем фр. 20-40 мм. Допускается защищать от размыва нижнюю часть укрепления откоса насыпи каменной наброской (фракции не ниже 70 мм).

На рисунке 7.10 показана конструкции укрепления, применяемая для обеспечения общей устойчивости крутых откосов насыпей, выемок и подпорных стен крутизной выше регламентируемой СНиП 2.05.02-85 [7].

В конструкции применяют объемные геоячейки «ПРУДОН-494» типа АР3. Для дополнительного укрепления между слоями геоячеек допускается устраивать прослойки из полотен тканого или нетканого геотекстиля. Нахлест полотен принимают равным 10-20 см.

Длина стального Г-образного анкера диаметром не менее 12 мм задается в по усилию выдергивания. Рекомендуемое усилие выдергивания анкера после забивки должно быть не менее 15 кгс. Анкеры устанавливают:

а) по периметру геоячеек:

- по короткой стороне - в каждую ячейку;

- по длиной стороне - через одну ячейку;

б) равномерно по площади секций геоячеек в шахматном порядке с шагом 1 х 1 м.

Рисунок 7.10 – Укрепление геоячейками «ПРУДОН - 494» крутых откосов насыпей, выемок и подпорных стен

В качестве заполнителя геоячеек применяют:

- в теле армируемой части откоса - местный грунт;

- для облицовки откоса (краевые геоячейки) - растительный грунт или ТПС, приготовленную в соответствии с местными агротехническими требованиями. Защитный слой над геоячейками устраивают толщиной 3-5 см

7.4 Проектирование сооружений поверхностного водоотвода

7.4.1 Отвод поверхностных вод, поступающих к земляному полотну сельских дорог, следует предусматривать продольными канавами (кюветами) или резервами от насыпей, нагорными канавами и кюветами от выемок.

При явно выраженном уклоне местности, когда поступление воды к земляному полотну возможно только с верховой стороны, кюветы предусматривают только с нагорной стороны. Крутизну откосов водоотводных устройств надлежит принимать 1:1,5. При использовании геоячеек крутизну откосов водоотводных устройств можно увеличить до 1:1.

Дну резервов должен придаваться поперечный уклон 20‰ в сторону от дороги.

7.4.2 Минимальный продольный уклон водоотводных и нагорных канав, кюветов, боковых резервов должен быть не менее 5‰ в сторону ближайшего водопропускного сооружения или пониженного места, а в особо трудных условиях рельефа (на болотах, речных поймах и в других случаях малого естественного уклона местности) - 3‰. Максимальный продольный уклон водоотводных устройств не должен превышать 30‰ в глинистых и суглинистых грунтах, 20‰ - в песчаных, супесчаных и лессовых грунтах. При больших продольных уклонах откосы и дно канав следует укреплять геоячейками «ПРУДОН-494» с посевом многолетних трав, заполнением ячеек щебнем или бетоном, а при необходимости предусматривать перепады и быстротоки.

7.4.3 Размеры поперечного сечения кюветов, нагорных и водоотводных канав следует определять на основе гидравлических расчетов при вероятности превышения расчетного расхода воды 5 % для дорог Iс и IIс категорий. Бровка канавы должна возвышаться не менее чем на 0,2 м над уровнем воды, соответствующим расходу указанной вероятности превышения.

7.4.4 Отвод поверхностных вод от земляного полотна полевых дорог IIIс категории следует предусматривать боковыми кюветами треугольной формы глубиной от 0,3 до 0,5 м и укреплять при необходимости геоячейками «ПРУДОН-494» с посевом трав.

7.4.5 Применение геоячеек «ПРУДОН-494» обеспечивает немедленную (сразу после завершения строительства) защиту поверхности кюветов, водоотводных канав и русл у водопропускных труб от размыва. При этом повышается надежность укрепления и срок его службы.

7.4.6 Сооружения поверхностного водоотвода укрепляют обычно одновременно с укреплением откосов сплошным ковром из геоячеек «ПРУДОН-494» и имеют аналогичные конструктивные решения (раздел 7.3). При этом краевые части секций геоячеек должны быть выведены за пределы бровок кюветов (водоотводных канав) и надежно закреплены.