Материал: Проектирование автомобильных дорог. Ч. 1

Рис. 14.4. Замена неустойчивых грун­ тов:

а — в насыпях; б — в выемках; J — моро­ зоустойчивый грунт; 2 —■присыпные обочи­ ны из устойчивого грунта; 3 —<возвышение

. низа мороэозащнтного слоя над»,уровнем воды в канаве не менее 0,2 м; Л — не ме­ нее 0,8 м

стах, увлажняемых на короткое время. В переувлажненном состо­ янии глинистые грунты переходят в мягкопластичное и текучее со­ стояние и липки.

Торфы, образующиеся при отмирании болотной растительности,, характеризуются значительной сжимаемостью и влагоемкостью^ Использование их в земляном полотне не допускается, за исклю­ чением случае© укладки сильно волокнистых торфов в нижнюк> часть насыпи на пересечениях торфяных болот на дорогах с пере­ ходными и низшими типами покрытий.

Илистые грунты, сапропели и органо-минеральные в условиях; естественного залегания отличаются значительной влажностью и малым сопротивлением сдвигу. Высохшие грунты при повторно^ увлажнении быстро теряют связность и могут приходить в плывун­ ное состояние. Допускается при условии ряда ограничений остав­ лять их в основаниях насыпей с обязательной проверкой устойчи­ вости.

Содержание в грунтах растворимых солей и органических ве­ ществ (засоленные и заторфованные грунты и отчасти черноземы) вызывает существенное изменение их физико-механических свойств. Особенности проектирования земляного полотна из таких грунтов^ рассматриваются в разделе о проектировании дорог в сложных гео­ физических условиях.

Существует ряд горных пород и отходов промышленности, .ра­ нее не допускавшихся в насыпи из-за опасения их распада, измене­ ний объема или перехода в текучее состояние даже при сезонных, изменениях водно-теплового режима земляного полотна. К их чис­ лу относятся -горные породы, образовавшиеся в результате уплот­ нения и цементации, глинистых грунтов, иольдиевые глины, аргил­ литы, мергели, сланцевое глины, а также меловые грунты, алевро­ литы, топливные шлаки, золы ТЭЦ и т. п.

В последние годы в строительстве все чаще начинают применять грунты искусственного («техногенного») происхождения — земли­ стые отходы производства — шлаки, золы ТЭЦ и установок для сжигания бытовых отходов, формовочные земли, отходы обогати­ тельных фабрик с малым содержанием органических включений, цементную пыль и другие материалы. Многие из этих материалов по зерновому составу близки к грунтам, а некоторые обладают вя­ жущими свойствами. Использование их в дорожных насыпях имеет большое значение с точки зрения охраны окружающей среды, по-

270

//////////fry.

Рис. 14.5. Размещение в земляном полотне водонепроницаемого н водопроницае­ мого грунтов (точками показан водопроницаемый грунт, штриховкой — водоне­ проницаемый)

скольку отвалы этих материалов занимают большие площади, а со­ держащиеся в них растворимые соединения загрязняют поверхно­ стные и грунтовые воды.

В настоящее время доказано, что при рациональном располо­ жении в теле земляного полотна, обеспечивающем стабильность водного режима и защиту от доступа к ним влаги, практически все эти материалы можно использовать в земляном полотне, сконструи­ рованном по индивидуальным проектам.

При использовании для постройки насыпей грунтов различного •состава и свойств необходимо соблюдать определенные правила размещения их в теле насыпи, обеспечивающие устойчивость зем­ ляного полотна (рис. 14.5):

верхний слой земляного полотна («рабочий слой»), на который передается давление от проезжающих транспортных средств, до глубины 1,2 м от поверхности цементобетонных и 1 м асфальтобе­ тонных покрытий во II дорожно-климатической зоне и соответст­ венно на 1 и 0,8 м в III зоне должен состоять из грунтов, не подвер­ женных пучению или слабопучинистых грунтов. В IV и V зонах он должен быть отсыпан из непросадочных и нёнабухающих грунтов на глубину 1 и 0,8 м соответственно для цементобетонных и ас- 'фальтобетонных покрытий;

разнородные грунты следует размещать в теле насыпи горизон­ тальными слоями. Менее водопроницаемые грунты располагают в нижних слоях, хорошо дренирующие — в верхних. Исключением яв­ ляются случаи, когда дренирующий грунт предназначен для пре­ рывания капиллярного поднятия воды в насыпь из переувлажнен­ ного основания;

поверхностям слоев водонепроницаемых грунтов необходимо придавать двухскатный поперечный профиль с уклоном 20—40%о, что способствует стоку из насыпи просачивающейся воды; из слоев водопроницаемых грунтов должен быть обеспечен вывод воды на откосы;

грунты и промышленные отходы, подверженные изменениям

• объема или теряющие устойчивость при увлажнении, следует рас­

271

полагать в средней по высоте части насыпей, перемежая их от­ дельными тонкими прослойками песка или фильтрующих нетканых синтетических материалов — геотекстиля. Насыпи в виде замкну­ того ядра из одного грунта, прикрытого сверху и с боков другим грунтом, допускаются лишь при уширении земляного полотна при реконструкции дорог. Не разрешается уширение водонепроницае­ мым грунтом насыпей, построенных из дренирующего грунта;

воспрещается бессистемная, случайная отсыпка различных по свойствам грунтов. При такой отсыпке в теле насыпи могут обра­ зоваться линзы, в которых может скапливаться вода или наклонные поверхности, по которым при увлажнении возможно оползание.

14.3. Требования к степени уплотнения грунтов земляного полотна

Чтобы в теле насыпи не возникало просадок от уплотнения под действием собственного веса, давления проезжающих автомобилей и попеременного увлажнения и просыхания, пористость грунта должна соответствовать напряжениям, действующим внутри насыпи (рис. 14.6). Напряжения от собственного веса грунта возрастают пропорционально глубине расположения рассматриваемого слоя от поверхности покрытия. Внешняя нагрузка создает напряжения, за­ тухающие на некоторой глубине от поверхности. При невысоких на­ сыпях напряжения от транспортных нагрузок распространяются в подстилающий грунт и могут вызывать его уплотнение и просадку насыпи (рис. 14.7). В нижней части подталкиваемых водой насы­ пей могут действовать капиллярное давление, а также напряжения,, развивающиеся при усадке грунта во время его просыхания после спада высоких вод.

Для определения необходимой степени уплотнения грунтов вы­ соту насыпи разделяют на несколько зон. Требуемая степень уп­ лотнения грунта в каждой из зон назначается в соответствии с дей­ ствующими в ее пределах напряжениями и водно-тепловым режи­ мом грунта.

Требования к уплотнению грунтов земляного полотна нормиру­ ют по значению плотности скелета грунтов 6П, которую выражают в долях от максимальной стандартной плотности 6 гаах, соответст­ вующей так называемому стандартному уплотнению, выполняемо­ му в лаборатории при оптимальной влажности грунта. Отношение

6 п /6 т а х называют коэффициентом уплотнения.

Оптимальной влажностью называют влажность, при которой не­ обходимое уплотнение грунта может быть достигнуто при меньшей работе на уплотнение по сравнению с другими влажностями. Этавлажность близка к среднему значению влажности грунта в резер­ вах в период выполнения земляных работ во II и III дорожно-кли­ матических зонах СССР.

272

В верхнем слое насыпи («рабочий слой») толщиной до 1,5 м и 9 пределах зоны сезонного промерзания в выемках и основаниях низ­ ких насыпей до глубины 1,2 м действуют статические и динамичег ские напряжения от проезжающих автомобилей, а также интенсив­ но протекают процессы увлажнения и просыхания грунта в кругло­ годичном цикле изменения водного режима земляного полотна. Уплотнение грунтов в этой зоне должно соответствовать для связ­ ных грунтов давлению внутренних сил, вызывающих усадку, а для супесей, легких суглинков и песков — напряжениям от автомобилей. Грунты, чрезмерно уплотненные в период строительства, в клима­ тических районах, где в зимний период происходят интенсивные процессы миграции влаги и накопления ледяных линз, после не­ скольких лет эксплуатации претерпевают некоторое разрыхление, поэтому их при строительстве уплотняют сильнее.

В средних слоях насыпей на расстоянии до 6 м от бровки при отсутствии подтопления и ниже слоя сезонного промерзания в вы­ емках водный режим грунта относительно постоянен, а напряже­

сколько меньшая степень уплотнения грунта, чем в верхних слоя#. Для нижних слоев насыпей на глубине от бровки более 6 м, где грунт при кратковременных подтапливаниях может подвергаться капиллярному увлажнению и последующему просыханию, к степе­ ни уплотнения грунтов предъявляются требования, близкие к тре­

бованиям к верхним слоям насыпей.

В насыпях на участках, подтапливаемых водой длительное вре­ мя, нижние слои, постоянно расположенные ниже уровня воды, ра­ ботают в условиях сжатия под влиянием веса вышерасположеьных

273