Продольные дренажные прорези

Упрощённой разновидностью вертикального дренирования толщи являются продольные дренажные прорези. Их устройство целесообразно при мощности слабого слоя до 4,0 м и возможности сохранения в слабом грунте вертикальных откосов в течение времени, необходимого для заполнения прорези дренирующим грунтом.

Расчёт дренажных прорезей выполняется по аналогии с расчётом вертикальных дрен, но для определения степени консолидации при горизонтальной фильтрации используется график, приведённый на рис. 4.6, где величина U_г дана в зависимости от величины Т_г для различных значений l/Н (где l – расстояние между боковыми поверхностями прорезей).

Рис. 4.6. График для определения консолидации грунта основания с дренажными прорезями

 

Расстояние между дренажными прорезями ориентировочно назначают в пределах 1,5–3,0 м и проверяют расчётом. Ширина прорезей назначается в зависимости от параметров рабочего органа применяемого оборудования и составляет обычно 0,6–1,0 м.

Для заполнения прорезей следует использовать песок с коэффициентом фильтрации не менее 3 м/сут.

Частичное удаление слабого грунта

 

Удаление верхней части слабой толщи с заполнением траншеи дренирующим грунтом даёт комплексный эффект повышения прочности и ускорения достижения заданной степени консолидации основания.

Частичное удаление слабого грунта из основания насыпи целесообразно в случаях, когда верхние слои слабой толщи имеют значительно меньшую прочность, чем нижние; для ускорения стабилизации осадки, если по каким-либо причинам нецелесообразно применение временной пригрузки или вертикального дренирования.

Типовая схема конструкции с частичной заменой слабого слоя показана на рис. 4.7.

 

 

Рис. 4.7. Схема частичного удаления грунта:

а – подготовка траншеи; б – вид после устройства насыпи

 

Расчёт глубины замены слабого грунта из условия ускорения осадки выполняют по формуле

,

 

где Н_сл – полная толщина сжимаемого слоя;

t_тр – требуемый срок достижения осадки допускаемой интенсивности;

t_расч – расчетный срок достижения конечной осадки без замены слабого грунта.

 

Устройство боковых пригрузочных берм

При наличии достаточной полосы отвода и небольшом расстоянии перевозки грунта для отсыпки насыпи эффективным способом оповышения несущей способности основания (увеличения безопасной нагрузки) является устройство боковых пригрузочных берм.

Для устройства пригрузочных берм пригодны любые грунты за исключением переувлажнённых. Ширина берм для удобства планировочных работ должна быть не менее 4 м. Поверхность берм должна иметь поперечный уклон 20 – 30 ‰ (рис. 4.8).

 

 

Рис. 4.8. Повышение устойчивости основания насыпи с помощью

постоянной боковой пригрузки

 

При проектировании боковых пригрузочных берм расчётом определяют их высоту и ширину, исходя из допустимой нагрузки на основание.

Для слабых грунтов, угол внутреннего трения которых более 5 – 7°, величина допускаемой нагрузки с учетом боковой бермы ориентировочно рассчитывается по формуле для полосовой нагрузки

 

,

 

где

с, – расчетное сцепление и угол внутреннего трения слабого грунта;

b_ср – полуширина насыпи по средней линии;

– средневзвешенная плотность слабой толщи;

– плотность грунта боковой бермы;

– высота пригрузочной бермы.

Отсюда требуемая толщина пригрузочных берм, обеспечивающая условие, при котором расчетная нагрузка P_расч будет соответствовать безопасной, определится выражением

 

Максимальная допустимая высота бермы рассчитывается по формуле

 

Необходимая ширина пригрузочных берм устанавливается при мощности слабой толщи H_сл > H_max по формуле

 

.

При Н_сл < Н_max соответственно

 

,

 

где b_ср – полуширина проектной насыпи (без пригрузочных призм) по средней линии.

Величина Н_тах устанавливается по выражению

 

 

где определяется из выражения

 

 

Снижение веса насыпей

Устройство насыпей из легких материалов может применяться для

· обеспечения устойчивости основания;

· снижения осадки и ускорения достижения ее допустимой величины.

В качестве материалов, имеющих меньшую плотность, чем природный грунт, возможно применение пенополистирола, легкого шлака, искусственных гранулированных материалов и т.п. Подобные конструкции экономически оправданны на участках небольшой протяженности при высокой стоимости других мероприятий по обеспечению устойчивости и ускорению осадки насыпи.

Схема конструкции насыпи, в которой использованы блоки пенополистирола, приведена на рис. 4.9.

 

Рис. 4.9. Схема конструкции насыпи с использованием блоков пенополистирола:

1 – песчаный грунт; 2 – пенополистирол; h_p – рабочий слой (из песчаного грунта); h_н – монтажный слой

 

Расчет облегченной конструкции насыпи для обеспечения устойчивости и снижения и ускорения осадки основания сводится к определению требуемого уменьшения средневзвешенной величины плотности насыпи.

При применении легкой насыпи для повышения устойчивости основания исходят из обеспечения равенства действующей расчетной нагрузки безопасной .

Требуемая доля легкого материала в единице объёма насыпи устанавливается по формуле

 

где – плотность грунтовой части насыпи;

– средневзвешенная плотность насыпи, при которой обеспечивается условие р_о = ;

∆ – разность плотности грунта и легкого материала, используемых в насыпи.

Величина вычисляется по формуле

_,

где h_расч – расчетная высота насыпи.

При применении легкой насыпи с целью снижения (и ускорения) осадки расчетную осадку на квазиоднородной сжимаемой толще мощностью Н_сл, приближенно определяют по формуле

где Н_сл – мощность сжимаемой толщи;

Е_шт – средневзвешенный компрессионный модуль деформации слабой толщи.