Конструкция земляного полотна на болотах

 

16. Определение пористости, влажности, удельного и объемного  веса, показателей сопротивления  сдвигу производится по общепринятой  методике лабораторных испытаний  грунтов.

Компрессионные испытания рекомендуется проводить по ускоренной методике, разработанной Союздорпроектом.

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: hобр - 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 cвертикальными 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. 9/ намечаются возможные варианты земляного полотна для заданной категории дороги по табл. 3.

В табл. 3 даны примерные конструктивные решения для наиболее распространенных условий. При назначении конструкции земляного полотна по табл. 3 следует учитывать возможность наличия отрицательных условий /см. п.п. 18-19/, а для конструкций высокой стоимости /свайные эстакады, полное выторфовывание/ проводить соответствующие технико-экономические расчеты, подтверждающие целесообразность их применения.

Таблица 3

Выбор конструкций земляного полотна в зависимости от типа и глубины болота

Тип болота	Глубина торфа, м	Рекомендуемая конструкция земляного полотна в зависимости от категории дороги
		I	II и III	IV и V
1	2	3	4	5
	до 2	Полное выторфовывание	Полное выторфовывание
I	2-4	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	Вертикальные дрены
	до 2	Полное выторфовывание	Полное выторфовывание
II	2-6	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 IIА	Облегченная плавающая насыпь из шлака и др. легких материалов или грунтовая насыпь хворостяной /фашинной/ выстилкой в основании
III	до 8	Посадка насыпи на минеральное дно болота путем выдавливания торфа	Посадка насыпи на минеральное дно болота путем выдавливания торфа	Принимается в каждом конкретном случае на основе технико-экономических расчетов
	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 V-VII.

18. Конструкции с выторфовыванием не следует назначать в случаях:

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. 18-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. 3:

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.VII/.

IV. Проектирование плавающих насыпей (возводимых непосредственно на поверхности болота)

24. Возможность применения  плавающих насыпей ограничивается  необходимостью соблюдения требований  п. 4. 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. 4 приведены ориентировочные величины минимальной толщины насыпного слоя на болотах /без учета конструктивной толщины дорожной одежды/ по данным А.А. Ткаченко:

Таблица 4

Начальная глубина торфа под насыпью, м	Требуемая толщина минерального слоя в зависимости от типа одежды
	асфальтобетон	Черный щебень	переходн. покрытие
2	2,5	2,0	1,5
3	2,7	2,2	1,7
4	3,0	2,5	2,0
5	3,5	3,0	2,5
6	3,8	3,5	3,0
7	4,2	3,8	3,3
8 и более	4,5	4,0	3,5

 

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.

28. Задавшись толщиной  минерального слоя с учетом  проектных отметок /но не ниже, чем по табл. 4/ следует проверить устойчивость основания на выдавливание.

На торфах I типа нарушение устойчивости основания может произойти вследствие выпирания при быстрой отсыпке высоких насыпей. В этом случае устойчивость основания следует проверять по формуле Прандтля, определяющей величину критической нагрузки на поверхность слабого грунта

                                                    (2)

где:            Ркр - нагрузка на основание насыпи, вызывающая разрушение;

 

             С - сцепление;

 

             j - угол внутрен. трения;

 

             е - основание натур. логарифмов.

Значения j и С в формуле /2/ следует принимать для влажности, соответствующей природному состоянию грунта основания до начала загружения. В случае слоистого строения залежи j и С принимаются осредненные /пропорционально толщинам соответствующих слоев/.

29. Для повышения устойчивости  слабых грунтов основания плавающей  насыпи могут быть применены  следующие мероприятия:

а) постепенная стадийная отсыпка насыпи,

б) устройство пригрузочных берм,

в) частичное выторфовывание.

30. Величина осадки насыпи, возведенной на торфяном основании I типа, определяется по формуле компрессионных показателей:

                                                             (3)

где:            Н0 - первоначальная мощность торфа под насыпью;

 

             e0 - начальный коэффициент пористости торфа

 

             eр - коэффициент пористости после уплотнения нагрузкой, соответствующей удельному давлению насыпи на основание /в осевом сечении/.

Показатель eр определяется путем компрессионных испытаний.

В случае, если залежь имеет слоистое строение, коэффициенты e0 и eр определяются отдельно для каждого слоя. Полная осадка залежи будет равна сумме осадок отдельных слоев.

Если залежь включает слой текучей консистенции, считается, что под нагрузкой такой слой растекается и осадка залежи в целом увеличивается на толщину текучего слоя.

31. Объем грунта /на 1 п.м насыпи/, необходимый для компенсации объема просевшей части насыпи, подсчитывается по формуле:

                                                             (4)

где:            В - ширина подошвы насыпи.

32. Длительность протекания  интенсивной осадки насыпи за  счет уплотнения торфа в основании  приближенно определяется по  формуле:

                                                                (5)

В случае слоистого строения залежи коэффициент консолидации принимается осредненный /пропорционально толщинам слоев/. Величина коэффициента консолидации определяется в соответствии с указаниями п. 16.

Скорость консолидации основания может быть повышена с помощью следующих мероприятий:

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

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. 28/.

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

а) в соответствии с п. 30 определяется величина осадки от веса насыпи с пригрузкой (S2);

б) таким же способом определяется величина осадки насыпи без пригрузки (S1);

в) в соответствии с п. 32 определяется длительность стабилизации осадки основания от насыпи с пригрузкой t2;

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 (S1).

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.

V. 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.