А - для усовершенствованных покрытий; б - для переходных и низших покрытий

В случае технической сложности или нецелесообразности единовременного возведения насыпи требуемой толщины применяют механическое или взрывное рыхление, либо гидроразмыв слоя. В этом случае в расчет по формулам (78 и 79) вводят сусл для разрыхленного грунта.

4.71. При наличии в составе слабой толщи более прочных слоев у поверхности (например, при мощном дерновом покрове, а также при частичном осушении торфяных болот) для облегчения выдавливания торфа устраивают торфоприёмники. Глубина торфоприёмников должна быть равна толщине верхнего прочного слоя, а ширина - не менее половины мощности слоя, подлежащего выдавливанию.

4.72. Схема земляного полотна с удалением слабых грунтов основания дана на рис. 4.12.

Применение геосинтетических материалов при строительстве земляного полотна на слабых основаниях дорог общего пользования и временных дорог

4.73. Геосинтетические материалы применяются при строительстве насыпей на слабом основании в качестве: разделительных и технологических прослоек, укладываемых на подготовленную поверхность слабого основания, при обеспеченной устойчивости всей дорожной конструкции(отсутствии формоизменяемости в процессе эксплуатации и строительства); армирующих прослоек для обеспечения устойчивости насыпей на слабых основаниях; эти прослойки одновременно служат в качестве разделительных или технологических; вертикальных дренирующих элементов для ускорения фильтрационной осадки толщи слабых грунтов; в целях повышения равномерности осадки; совместно с другими конструкциями (сваи с гибким ростверком).

4.74. Технологические и разделительные прослойки при обеспеченной устойчивости слабого основания под действием объёмных нагрузок от веса насыпи и транспортной нагрузки устраивают, как правило, из нетканых материалов (иглопробивных) с плотностью не менее 250 г/м2 или термоскреплённых с плотностью не менее 110 г/м2.

4.75. Армирующие элементы (прослойки) для обеспечения устойчивости насыпей на слабых основаниях назначают на основе расчёта по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения (КЦПС). Для указанных целей рекомендуется применять тканые материалы: сплошные или решетчатые, как правило, на основе полиэфира. При этом дефицит удерживающих сил компенсируется прочностью армирующих прослоек на растяжение, а также сил трения материала с нижними слоями насыпи.

При использовании решетчатых материалов в качестве армоэлементов целесообразно их применять в комплексе с разделительными прослойками из нетканых материалов по выравнивающему слою песка толщиной не менее 10 см для исключения перемешивания грунтов различного состава и состояния.

4.76. Для расчёта насыпей на слабых основаниях с использованием армоэлементов из геосинтетических материалов для обеспечения устойчивости необходимо:



- выполнить оценку устойчивости насыпи на слабых основаниях без армирования. При этом необходимо выполнить такую оценку в рамках двух расчётных схем - для стадии строительства и в конечном состоянии, когда завершён процесс консолидации.

- в связи с этим при проектировании конструкций необходимо иметь информацию как о прочности грунта основания при быстром сдвиге, так и прочностные характеристики грунта в конечном состоянии, т.е. после завершения процесса консолидации. Для оценки устойчивости на этой стадии необходимы данные, определяемые при консолидированном сдвиге.

4.77. В случае, если по исходным первичным расчётам устойчивость не обеспечивается, следует предусмотреть использование геосинтетических армоэлементов, обеспечивающих необходимое повышение устойчивости насыпи на слабом основании за счёт прочности на растяжение и сил трения.

Если устойчивость в конечном (консолидированном) состоянии соответствует требуемым значениям, то срок службы армоэлементов из геосинтетических материалов (их долговечность) должен соответствовать времени консолидации, т.е. арматура (армоэлементы из геосинтетических материалов) должна рассчитываться как временный элемент. Срок службы такого временного элемента (время, в течение которого гарантирована регламентированная прочность) равен времени консолидации.

4.78. В случаях, когда по результатам оценки устойчивость неармированной насыпи в конечном (консолидированном) состоянии слабого основания не может быть обеспечена, срок службы назначаемой при этом геосинтетической арматуры должен соответствовать сроку службы сооружения (дорожной конструкции).

В этом случае геосинтетический материал для армирования следует подбирать таким образом, чтобы устойчивость насыпи на слабом основании была обеспечена как на стадии строительства (и при начальной эксплуатации), так и под действием растягивающих напряжений, реализующихся в течение всего срока эксплуатации сооружения.

4.79. На основе результатов оценки устойчивости насыпи на слабом основании выполняют расчёты устойчивости таких насыпей с армирующей прослойкой в основании сооружения.

Для подтверждения устойчивости конструкции насыпи на слабом основании с армирующей прослойкой необходимо рассматривать два предельных состояния: по несущей способности и «эксплуатационное» предельное состояние, т.е. с учётом консолидации слабого грунта в основании. Оценка устойчивости должна включать также следующие отдельные расчёты:

- расчёт для подтверждения исключения скольжения откосных частей в зонах выше арматуры без её разрыва;

- расчёт для подтверждения скольжения откосных частей в зонах ниже арматуры без её разрыва;

- расчёт по схеме «обрушение со срезом и вращением» с использованием метода круглоцилиндрических поверхностей скольжения (КЦПС);

- расчёт по схеме «выдавливания» без разрыва арматуры;

- расчёт на недопущение вырывания армоэлементов из тела насыпи на контакте со слабым основанием.

Расчётные схемы и методы расчёта приведены в приложении 8 (З).

4.80. Проверка прочности армоэлементов выполняется методом обратного расчёта. Для проведения расчётов используется предел прочности армирующего геосинтетического материала при растяжении

(80)

где Fk - расчётная прочность на растяжение геосинтетического материала;

Fd - требуемая прочность на растяжение арматуры из геосинтетических материалов;

A1 - коэффициент учёта ползучести (коэффициент перехода от прочности на растяжение к длительной прочности); принимают A1 = 0,5 - 0,8;

А2 - коэффициент учёта повреждения материала при транспортировке, монтаже и уплотнении грунта; принимают A2 = 0,95;

А3 - коэффициент учёта стыковки, взаимного перекрытия и соединения армоэлементов; А3 = 0,8;

А4 - коэффициент учёта влияния окружающей среды, принимаемый равным 0,9;

gb - коэффициент запаса для гибких армоэлементов, принимаемый равным 1,75.

Геосинтетические армоэлементы следует выбирать таким образом, чтобы их прочность на растяжение была равна, по меньшей мере, параметруFk, рассчитанному по формуле (80).

Технологические и разделительные прослойки при строительстве временных дорог на слабых основаниях

4.81. Применение геосинтетических прослоек в основании насыпи при строительстве временных дорог или дорог низких категорий на слабых грунтах осуществляют для снижения неравномерности осадки, а также с целью уменьшения толщины насыпного слоя низких насыпей. При этом предотвращается колейность от движения построечного транспорта в случае низких насыпей и создаются благоприятные условия уплотнения нижних слоев насыпей высотой более 2 м.

Возможность снижения величины осадки насыпи на слабом основании с использованием геотекстильной прослойки в основании за счёт уменьшения её неравномерности определяют в следующем порядке:

- приводят трапецеидальную нагрузку от веса насыпи к эквивалентной равномерно распределённой нагрузке Р0 и определяют реактивную силу Т(т/пог. м), возникающую в прослойке при её растяжении:

(81)

где E1 - модуль деформации прослойки из геотекстильного материала, кг/см2, т/м2;

b - полуширина эквивалентной равномерно распределённой нагрузки, м;

S - конечная осадка насыпи без прослойки

Нсл - мощность слабого основания, м;

Eсл - модуль деформации грунта основания кг/см2, т/м2;

Р0 - равномерно распределённая нагрузка, т/пог. м, т/м2;

- определяют необходимую ширину краевых зон нижних слоев насыпи d (м) для обеспечения защемления армирующей прослойки в грунте:

(82)

где j - угол внутреннего трения грунта насыпи;

- устанавливают расчётную нагрузку Рj (т/пог. м, т/м2) на основание от насыпи с армирующей прослойкой:

(83)

- определяют величину конечной осадки насыпи 5г (м) с прослойкой в основании:

(84)

При этом различие в абсолютных величинах неармированной и армированной насыпи (т.е. с прослойкой и без неё) составит D = S - Sг (м) и снижение объёма грунта ниже дневной поверхности за счёт уменьшения её осадки и снижения неравномерности определяют по формуле

(85)

где l - длина участка насыпи, м.

4.82. При сооружении временных автомобильных дорог, подъездов, площадок, построечных дорог с низшими типами покрытий, а также для обеспечения проезда по насыпям и тому подобным сооружениям на слабых грунтах использование геотекстильных материалов в качестве армирующей и одновременно разделительной прослойки на границе между насыпным и подстилающим грунтом позволяет сократить необходимую толщину насыпного грунта, улучшить условия движения транспортных и уплотняющих средств.

Необходимую толщину насыпного слоя определяют согласно приложению 9 (И).

4.83. Разделительные прослойки из геотекстильных материалов рекомендуется применять также в тех случаях, когда нижняя часть насыпи возводится из торфа или глинистого грунта повышенной влажности. При этом разделительные прослойки размещают на границе контакта грунтов различного состава, что обеспечивает повышение несущей способности земляного полотна.

Прослойки укладывают с поперечным уклоном в обе стороны от оси насыпи не менее 40 ‰ для исключения застоя воды в теле насыпи.

В ряде случаев при необходимости использования грунтов повышенной влажности при сооружении насыпей для обеспечения устойчивости и ускорения осадки отсыпают дренирующие прослойки из песка. Для исключения перемешивания дренирующих и глинистых грунтов используют разделительные прослойки из нетканых или армирующие прослойки из тканых материалов в основании этих слоев. Это позволяет сократить толщину дренирующего слоя на 20 - 30 %.

Применение геотекстильных нетканых материалов для ускорения осадки с помощью вертикальных ленточных дрен

4.84. Вертикальные ленточные дрены в наиболее простой форме представляют собой ленты из рулонного волокнистого материала, вертикально установленные в грунте. Различия между ними сводятся в основном к ширине и толщине ленты, числу слоев образующего её материала. Возможны также более сложные варианты конструкции дрены с укладкой геотекстиля в несколько слоев, различной структуры и образованием внутри дрены продольных каналов различной величины и формы.

4.85. Ленточные дрены целесообразно применять для ускорения консолидации слабых водонасыщенных грунтов как биогенных (торф, сапропель, заторфованные грунты), так и минеральных (илы, глинистые грунты, мелкие пески), при мощности слабого слоя свыше 3 м на водоупоре и свыше 5 м на водопроницаемом основании. При устройстве геотекстильных дрен в таких грунтах могут быть сняты принимаемые для песчаных дрен дополнительные ограничения по применению вертикальных дрен в слоистых толщах, имеющих крупные включения или прочные слои, затрудняющие погружение обсадной трубы при устройстве песчаной дрены. Применять ленточные дрены следует при обеспеченной устойчивости основания под нагрузкой от веса насыпи.

4.86. Вертикальные геотекстильные дрены целесообразно устраивать в слабых грунтах со степенью влажности 1 ≥ δ ≥ 0,8 и с коэффициентом фильтрации до 10-5 м/сут. При проектировании дрен следует учитывать неоднородность строения и свойств слабого грунта по глубине и простиранию, благоприятную с точки зрения вертикального дренирования: превышение горизонтальной водопроницаемости над вертикальной, наличие в слабой толще горизонтальной слоистости и горизонтальных прослоек с повышенной водопроницаемостью.

4.87. Необходимым условием применения вертикальных геотекстильных дрен в грунтах с начальным градиентом фильтрации J0 является достаточная величина напора, возникающего в основании под весом насыпи. Критическое значение напора Hк (м) определяется из условия

(86)

где dc - эффективный диаметр дрены (диаметр зоны дренирования), м;

- начальный градиент фильтрации с учётом его изменения в процессе уплотнения слоя до степени консолидации u.

4.88. Для ускорения консолидации, проведения предварительного построечного уплотнения, а также для достижения уплотнения грунта при высоте насыпи и давлении, не обеспечивающих преодоление начального градиента, вертикальное дренирование целесообразно сочетать с устройством временной пригрузки, например, в виде дополнительного слоя грунта. Минимальная толщина пригрузки hпр (см) определяется из условия

(87)

где ρs, ρв - плотность влажного грунта и воды;

de - эффективный диаметр дрены;

Нн - проектная высота насыпи, м.

Величину временной пригрузки назначают в зависимости от требуемого срока консолидации насыпи (по условию устройства монолитных слоев дорожной одежды) и ограничивают по условию устойчивости основания. Для насыпей автомобильных дорог II категории и ниже максимальная толщина слоя пригрузки составляет 2 м.

4.89. Вертикальные ленточные дрены должны, как правило, достигать подстилающих слабую толщу прочных слоев грунта. В плане дрены располагают по квадратной или ромбической сетке (с углом 60°).

Эффективный диаметр дрены de в зависимости от расстояния между дренами l следует принимать: для квадратной сетки de = 1,13 ∙ l; для ромбической de = 1,05 ∙ l.

4.90. Для устройства вертикальных ленточных дрен применяют нетканые волокнистые геотекстильные материалы толщиной не менее 3 мм при обжатии уплотняющей нагрузкой 0,05 МПа. Этим условиям, как правило, удовлетворяют нетканые иглопробивные полотна, вырабатываемые как из расплава полимера, так и из штапельных волокон. Текстильное полотно для ленточных дрен должно обладать долговечностью не меньше срока службы дрены (обычно 1 год). Волокнообразующий полимер не должен вызывать загрязнения грунтовых вод.

4.91. Текстильный материал для вертикальных ленточных дрен должен отвечать следующим требованиям:

- поверхностная плотность по ГОСТ 15902.1-80 (масса 1 м2 материала) должна быть не менее 500 г/м2 для материалов, не обработанных связующим;

- отклонение поверхностной плотности от среднего значения по площади полотна по ГОСТ 15902.1-80 должно быть не более 20 %;

- ширина полотна и ширина вырезанной из него дрены должны соответствовать расчётным значениям;

- длина полотна в рулоне и длина дрены в катушке должны соответствовать конструкции установки для погружения дрен и проектной длине дрен;

- толщина полотна по ГОСТ 15902.1-80 должна составлять не менее 5 мм;

- разрывное усилие по ГОСТ 15902.3-79 - не менее 30 H/см;

- относительная деформация при разрыве по ГОСТ 15902.3-79 - от 30 до 150 %.

Кроме того, геотекстильный материал для ленточных дрен должен характеризоваться водопроницаемостью в плоскости полотна (продольной водопроницаемостью), сжатого расчётной нормальной нагрузкой; сжимаемостью под расчётной нагрузкой; величиной и структурой пористости.

4.92. Продольная водопроницаемость геотекстильного полотна измеряется в условиях сжатия его расчётной нормальной нагрузкой, равной боковому давлению, действующему в слабой толще на дрену и возникающему от собственного веса рабочей платформы и бокового давления на глубине середины мощности слабого слоя. Коэффициент фильтрации геотекстильного полотна должен соответствовать принятому в проекте значению, но быть не менее 30 м/сут при нагрузке 0,05 МПа.

Особенности технологии применения геосинтетических материалов в конструкциях насыпей на слабых основаниях дорог общего пользования и временных дорог

4.93. Устройство армирующих, технологических и разделительных прослоек в общем случае состоит из следующих операций:

- подготовки естественного основания;

- раскатки рулонов геотекстильного материала и закрепления полотен на поверхности основания;

- устройства вышерасположенной части конструкции.

В зависимости от особенностей конструкции земляного полотна технологическая последовательность может несколько изменяться вследствие исключения или добавления отдельных видов работ.

При размещении прослойки в основании насыпи, площадки или временных дорог допускается укладывать геотекстильные полотнища на неподготовленное естественное основание при отсутствии на нём леса, кустарника, ям и других пониженных мест. В противном случае следует проводить подготовительные работы в уровне поверхности основания, включающие срезку деревьев и кустарника, срезку неровностей с засыпкой ям, колей и других пониженных мест. В подтопленных зонах следует предусматривать предварительную отсыпку выравнивающего слоя из песка.

При проведении строительства на сильно сжимающихся или очень слабых грунтах особые затруднения могут вызвать операции транспортировки, так как в этом случае необходимо обеспечивать очень низкое давление на грунт в процессе проведения строительства, в частности, при перемещении по строительной площадке транспортных и строительных механизмов. В этих случаях необходимо предусматривать технологические прослойки.

4.94. На технологию строительства при использовании геосинтетических прослоек в основании существенное влияние оказывает состояние поверхности на строительном участке. Должна приниматься во внимание информация о физико-механических и геотехнических свойствах грунта основания, включая наличие и степень прочности высушенной корки, а также о типе и густоте растительности. В тех случаях, когда стройплощадка располагается на низких участках местности, должно быть выполнено рекогносцировочное обследование с тем, чтобы определить горизонт расположения воды в зоне предполагаемого участка строительства.

4.95. Соединение (стыковка). Предел прочности и другие механические свойства геосинтетических материалов в зоне действия главных нагрузок в направлении, перпендикулярном осевой линии сооружения, в значительной степени определяются точками соединения материала. Наличие соединений в направлении продольной оси насыпи неизбежно. Это должно быть принято во внимание при оценке продольной устойчивости насыпи во время и немедленно после завершения строительства.

Если это возможно, геосинтетические материалы должны располагаться перпендикулярно продольной оси насыпи в виде одной непрерывной цепочки (т.е. соединения в этом направлении предпочтительно должны отсутствовать). Соединение «внахлёст» полос геосинтетических материалов при их укладке по длинной стороне на поверхности слабых оснований должно быть с перекрытием полос как минимум 50 см. Если полосы будут соединены (сшиты или скреплены скобками), перекрытие может быть уменьшено.

4.96. Подготовка основания. На заросших растительностью основаниях существующая растительность типа кустарников или деревьев должна быть вырезана до уровня грунтов естественного сложения. Предметы, которые могут повредить геосинтетические материалы, должны быть удалены. Мусор, способный пробить материал или причинить ему другое механическое повреждение, также должен быть полностью удалён, чтобы обеспечить высокое качество уложенных в конструктив прослоек.

В отношении органических материалов необходимо принимать во внимание процессы их разложения в течение достаточно длительного промежутка времени и процессы влияния продуктов такого разложения на свойства геосинтетических прослоек.

Корни срубленных деревьев или кустарников и растительность, образующая покрытие на основании, должны быть удалены со стройплощадки. На основаниях, имеющих высушенную корку, должны быть предприняты меры по предотвращению разрушения этой корки во время подготовки поверхности основания к укладке армоэлементов и отсыпке грунта. Прежде чем начнётся размещение геосинтетических материалов, должны быть выполнены все работы по замене грунтов основания с размещением соответствующей засыпки. Там, где используется выравнивающий слой, закрывающий неровности основания, включая углубления и выступы, следует проявить осторожность с тем, чтобы слой засыпки не влиял отрицательно на вертикальную водопроницаемость грунта естественного сложения. Насколько это возможно, такая засыпка должна представлять собой гранулированный материал, а нетканый сепаратор из геотекстиля должен быть помещён между слабым грунтом и засыпкой с тем, чтобы предотвратить кольматацию засыпки. Особое внимание при этом должно быть уделено мероприятиям по предотвращению перенапряжения или разрыва сухой поверхностной корки или растительного грунта.

4.97. Обработка и размещение. В благоприятных условиях материалы для укладки в основание должны транспортироваться на место проведения работ в рулонах и там раскатываться с выполнением соединения. Для облегчения сращивания рекомендуется использовать определённую последовательность операций (см. ниже).

Дополнительные трудности могут возникать в случае, если геосинтетические материалы должны быть помещены через воду на поверхность болота. Там, где слой воды мал, материалы можно размещать вручную после предварительной выемки грунта и монтажа прослоек. Всплывание геосинтетических материалов с удельным весом меньше 1 должно быть предотвращено локальным погружением. При большом слое воды или в случае невозможности ручного размещения прослоек используют средства малой механизации.

При использовании прочных геотекстильных материалов или георешеток, укладываемых на слабое болотистое основание вручную, рабочие могут перемещаться непосредственно по уже уложенным прослойкам.

Технология устройства ленточных дрен

4.98. Технология устройства ленточных дрен включает несколько операций:

- расчистку поверхности основания от кустарника и деревьев на ширину полосы отвода;

- отсыпку рабочей платформы;

- разметку сетки дрен;

- погружение дрен;

- досыпку насыпи до проектных отметок.

4.99. Перед дренированием слабого основания следует отсыпать рабочую платформу из песка, сквозь которую погружают дрены. Для рабочей платформы используют песок с коэффициентом фильтрации не менее 2 м/сут при ширине насыпного слоя до 20 м и не менее 3 м/сут при ширине свыше 20 м. Минимальная толщина платформы hпл должна обеспечивать проезд и работу машин. Она составляет не менее 1 м на органических грунтах и 0,5 м - на минеральных и удовлетворяет условию

(88)

где В - толщина геотекстильного материала;

Км и Кп - коэффициенты фильтрации соответственно геотекстильного материала и песка с учётом нагрузки от веса насыпи, м/сут.

Толщина рабочей платформы может быть снижена в 1,5 раза при укладке полотна сплошным слоем на всю ширину подошвы насыпи. Обсадную трубу в этом случае погружают через геосинтетический материал.

4.100. Процесс погружения дрен состоит из следующих операций:

- заправка дрены в обсадную трубу;

- её погружение и извлечение; обрезка дрены;

- переезд на новую точку; смена катушки с дреной;

- стыковка дрен с разных катушек.

Заправку дрены в обсадную трубу выполняют один раз для всего участка с помощью проволоки, продеваемой в трубу. Дрену зацепляют за конец проволоки и протягивают сквозь трубу. Конец дрены оборачивают вокруг якоря и вновь заправляют в трубу.

Погружение обсадной трубы ведётся равномерно. Подъёмы, даже кратковременные, недопустимы. По достижении заданной отметки начинают извлечение трубы из грунта, контролируя визуально сматывание дрены с катушки. После полного выхода трубу поднимают над уровнем земли на 30 см, обрезают дрену ножницами, оставляя конец около 20 см. Выходящий из трубы отрезок дрены стопорят якорем, заправляют в трубу и перемещают на новую точку.

После того как дренажная лента на катушке кончилась, последнюю снимают и заменяют новой. Конец ленты соединяют с началом ленты на второй катушке. Соединение осуществляется внахлёст сшивкой нитками, проволокой или скобками.

Ход работ по погружению дрен обязательно фиксируется в журнале производства работ с указанием места, глубины погружения, характеристики материала, шага дрен.




481554824.html
482554824.html
483554824.html
484554824.html
48554824.html
    PR.RU™