Проектирование земляного полотна на слабых грунтах. Облегченные конструкции земляного полотна на слабых основаниях.

К слабым относят грунты, которые теряют устойчивость под действием собственного веса в откосах выемок типового попереч­ного профиля и под давлением насыпей в их основаниях, а также претерпевают значительные и медленно протекающие осадки.

Зависимость между нагрузкой и деформацией:

а — кривая зависимости между нагрузкой и деформацией; б — деформации насыпей на слабом грунте, соответствующие разным фазам информации; / — 1-я фаза (уплотнение); 2 — 2-я фаза (уплотнение и боковые сдвиги); 3 — 3-я фаза (резкая просадка, вызываемая •боковым выпиранием грунта основания) (стрелками показано преимущественное направле­ние перемещения грунта при деформации)

Для повышения устойчивости насыпи против выпирания слабых грунтов в основании предусматривают следующие мероприятия

1) уменьшение собственного веса насыпи, что достигается возведением её из лёгких материалов и пониженной высоты

2) уменьшение коэффициента заложения откосов до 1:5-1:10, что снижает касательные напряжения в грунте основания

3) устройство вдоль насыпи берм которые противодействуют выпиранию грунта

4) прокладка дороги по эстакаде и передача нагрузок на прочный подстилающий грунт через сваи

5) отсыпка насыпи на жесткий настил, равномерно распределяю­щий давление насыпи на большую площадь и препятствующий не­равномерному погружению насыпи в грунт с максимумом в сере­дине. Считают, что при этом прочность основания увеличивается на 10—20%. Некоторое повышение жесткости нижней части насыпи и противодействие неравномерному погружению грунта насыпи в подстилающий грунт достигается также устройством под насыпью прослойки из нескольких слоев прочного синтетического материа­ла — геотекстиля. Сопротивление заведенных в тело насыпи на до­статочное расстояние концов полос геотекстиля препятствует обра­зованию выпуклого очертания подошвы насыпи, способствующей ее погружению в слабое основание с выжиманием грунта в сто­роны

6) уменьшения толщины слабого слоя грунта путём удаления его верхней части

7) предварительное (до отсыпки) осушение основания в случае возможности отвода воды в сторону или с применением иглофиль­тров. Этим повышаются сцепление и внутреннее трение грунта, а уплотнение основания под действием собственного веса проте­кает более быстро

8) постепенное замедленное возведение насыпи с учетом нара­стания прочности слабого грунта по мере его уплотнения с вы­жиманием воды весом насыпи. Эффективным средством ускоре­ния осадки является устройство вертикальных дрен

9) Снижение веса насыпи может быть достигнуто применением для ее устройства материалов, имеющих значительно меньшую плотность, чем грунт. Существует множество легких материалов, которые потенциально могут использоваться в дорожных насыпях. Наибольшее распространение получил жесткий пенопласт — пенополистирол, обладающий уникально низкой удельной плотностью (20—30 кг/м3), достаточной прочностью и долговечностью. Наряду с геосетками, геотекстилем и геомембранами, пенополистирол относится к категории геосинтетических материалов. В дорожном строительстве применяются изделия из пенополистирола в виде плит толщиной до 100 мм, изготавливаемых методом экструзии (XPS-плиты), и в виде блоков (EPS-блоки).Особенности проектирования: Типовые схемы насыпей с применением EPS-блоков показаны на рис.1 и рис. 2.Рекомендуемая крутизна откосов — 1:0; 1:0,25; 1:0,33; 1:0,5. На участках с очень слабыми основаниями могут устраиваться более пологие откосы. Высота насыпей от 1,5 до 16 и более метров.Для засыпки боковых откосов могут применяться традиционные типы грунта. Толщина засыпки должна быть не менее 0,25 м. Вертикальные откосы из EPS-блоков могут защищаться сборными железобетонными панелями, гофрированной сталью и другими материалами.

Полистирол не обладает стойкостью к нефтепродуктам. Поэтому верхние и откосные поверхности EPS-блоков рекомендуется защищать от возможного контакта с нефтепродуктами укладкой герметичной (полиэтиленовой) мембраны.

Требования ГОСТ 26776-93 по обеспечению судоходства на мостовых переходах.

Внутренние водные пути в зависимости от их характеристик и использования транспортным и техническим флотом подразделяют на семь классов.

Очертание подмостового габарита должно быть прямоугольным (соответствовать указанному на рисунках 1 и 2 контуру ABCDA).

На участках водных путей 1-4-го классов для неразводных пролетов мостов с криволинейным очертанием нижнего пояса пролетных строений, располагаемых в стесненных условиях, допускается принимать очертание подмостового габарита по контуру АЕFКLDA. При этом высоту и ширину устанавливают по согласованию с органами, регулирующими судоходство, но не менее, соответственно, 0,7 и 0,7 .

В неразводных пролетах допускается снижать ширину подмостового габарита , м: в пролете, предназначенном для движения плавучих средств только вниз по течению при отсутствии плотоперевозок на водных путях:4-го класса - до 100; 5-го до 80; 6-го до 40; 7-го до 30; в пролете, предназначенном для движения плавучих средств только вверх по течению при средней скорости течения в меженный период, превышающей 0,5 м/с, на водных путях:1-го класса - до 120; 2-го до 100; 3-го и 4-го до 80. При этом очертание подмостового габарита должно быть только прямоугольным.

ПУ - проектный уровень воды;

- общая высота подмостового габарита;

- высота подмостового габарита над РСУ;

- ширина подмостового габарита;

- гарантированная глубина судового хода на перспективу;

- амплитуда колебаний уровней воды между РСУ и ПУ.

Неразводные мосты должны иметь, как правило, не менее двух судоходных пролетов: отдельно для движения плавучих средств вниз по течению (от истока к устью) и вверх (против течения). Если в рассматриваемом створе ширина водного пути с гарантированными глубинами недостаточна для размещения двух судоходных пролетов, допускается предусматривать один судоходный пролет. При этом снижение под ним ширины подмостового габарита, не допускается. Мостовые переходы следует располагать на участках водных путей, удовлетворяющих следующим требованиям:

а) русло реки должно быть устойчивым, позволяющим удерживать судовой ход без перемещений его по ширине реки и не допускающим изменения глубин, влияющих на судоходство;

б) участок реки должен быть прямолинейным с достаточным удалением от перекатов, по возможности, без поймы или с высокой незначительно затопляемой поймой. Длина прямолинейного участка, а также расстояние от моста до перекатов должны быть, как правило, с верховой стороны не менее трех, а с низовой стороны - не менее полутора длин расчетного судового (плотового) состава;

в) направление течения и ось судового хода должны быть, как правило, параллельны. Отклонение не должно превышать 10 град.;

г) глубина в судоходных пролетах мостов по всей ширине подмостового габарита В, а также на расстоянии от мостового перехода, должна быть не менее гарантированной глубины судового хода на расчетную перспективу d.

Расположение и количество судоходных пролетов должны быть выбраны на основе прогноза возможных русловых переформирований.

При расположении мостовых переходов на городских, автодорожных и железнодорожных магистралях в условиях, отличающихся от указанных в пп. а и б, должны быть предусмотрены соответствующие меры, обеспечивающие необходимые условия судоходства (изменение схемы моста, устройство выправительных сооружений, спрямление русла, укрепление берегов и др.). При устройстве мостов на водных путях 1-5-го классов, имеющих одностороннюю пойму, пропускающую более 25 % паводкового расхода воды, при проектировании должны быть предусмотрены выправительные сооружения, регулирующие высокие воды (незатопляемые струенаправляющие дамбы, полузапруды и т.п.). Опоры моста в пределах их высоты от низа пролетного строения до линии возможного размыва дна не должны иметь обращенных к судоходным пролетам выступающих частей, представляющих собой опасность для судоходства. Горизонтальные сечения опор должны иметь обтекаемую форму. На пролетных строениях и опорах судоходных пролетов мостов должны размещаться навигационные знаки. На лицевой части опор и пролетного строения судоходного пролета, обращенной к судоводителям, должна быть выполнена вертикальная разметка безопасности. Плоскости опор, обращенные в сторону судоходных пролетов моста, в темное время суток должны быть освещены. При этом световой поток не должен создавать помех для судоходства. На опорах судоходного пролета должно быть обозначено положение РСУ.
6. Методика определения расчетного судоходного горизонта по ГОСТ 26777-93.

РСУ - судоходный уровень воды, определяемый расчетом, от которого отсчитывается высота подмостового габарита.

Для нешлюзовых рек определение РСУ производят в следующем порядке:

а) Определяют класс внутреннего водного пути, зависящего от гарантированной глубины судового хода на перспективу (не менее 15 лет от срока ввода моста в эксплуатацию). Гарантированная глубина судового хода на перспективу устанавливается министерством (ведомством), регулирующим судоходство на соответствующем водном пути, или организацией, уполномоченной министерством, по генеральной схеме развития путей водного транспорта с учетом объема перевозок на перспективу, реальных условий судоходства, габаритов существующих мостов и др.

б) Определяют расчетную (среднемноголетнюю) продолжительность физической навигации Т, в сутках, как среднеарифметическое этих периодов за все годы наблюдений (не менее 10 лет). За период навигации в общем случае принимается продолжительность периода, когда река свободна от ледостава и других ледяных образований. В случае, когда лед на реке или водохранилище искусственно взламывается ледоколом, за начало навигации принимают дату прорезания канала, пригодного для прохода судов.

в) Определяют допустимую по классу водного пути продолжительность (сут) стояния уровней воды выше РСУ по формуле t=kT/100, где k - коэффициент допускаемого снижения продолжительности физической навигации, принимаемый равным: 5 - для водных путей 1-го и 4-го классов, 6 - для 2-го и 3-го классов, 3 - для 5-го класса, 2 - для 6-го и 7-го классов.

г) По водомерным графикам паводков (половодий) H=f(t) определяют для всех лет наблюдений уровни воды H_T, превышаемые более высокими в течение t_СУТ.

д) Полученный ряд уровней H_T ранжируют в порядке убывания и для каждого уровня определяют их эмпирическую вероятность превышения Р_m по формуле P_m=m/(n+1).

е) По найденным эмпирическим точкам на клетчатке нормального распределения строят плавную кривую Н_Т=(Р_m). В зависимости от расчетной вероятности превышения уровня Р_d, и устанавливают расчетный судоходный уровень РСУ. , %, принимается равной: 2 - для водного пути 1-го класса, 3 - для 2-го класса, 4 - для 3, 6 и 7-го классов, 5 - для 4-го и 5-го классов.

При отсутствии материалов многолетних гидрометрических наблюдений в створе проектируемого мостового перехода отметку РСУ определяют для створа опорного гидрологического поста. Для определения РСУ малоизученных рек (когда материалы гидрометрических наблюдений отсутствуют или недостаточны по продолжительности) допускается использовать данные краткосрочных гидрометрических наблюдений с приведением их к многолетнему периоду по данным постов гидрометеослужбы, расположенных на реках-аналогах, удовлетворяющих следующим условиям: возможная географическая близость расположения водосборов; сходство климатических условий; однородность условий формирования стока, однотипность почв (грунтов) и гидрогеологических условий, по возможности близкая степень озерности, залесенности, заболоченности и распаханности; площади водосборов должны отличаться не более чем в 10 раз; отсутствие факторов, существенно искажающих величину естественного речного стока (регулирование стока, сбросы, изъятие на орошение и другие нужды).