Файл: Министерство образования и науки российской федерации федеральное агенство по образованию государственное образовательное учреждение.doc

- в насыпях (рис. 2.7 а);

- в выемках (рис. 2.7 б);

- в полунасыпях, полувыемках, используются на косогорах (рис. 2.7 в).




а)




б)



в)

Рис. 2.7 Способы устройства земляного полотна.
При устройстве загородных дорог грунт для возведения земляного полотна берут из резервов, из выемки в насыпь, складывают в кавальеры (на обрезах дороги); земляное полотно на городских улицах и дорогах проектируют в соответствии с проектом вертикальной планировки улиц по всей их ширине и в увязке с планировкой прилегающих территорий. Используют, главным образом, привозные грунты, которые должны быть обязательно дренирующими – гравийные, песчаные, скальные. Не допускаются илистые, торфяные, солевые грунты, смерзшиеся, пылеватые суглинки и глины. При высоком уровне грунтовых вод нельзя применять грунты, имеющие способность к высокому капиллярному подъему воды. Насыпи устраивают из однородных грунтов, отсыпаемых на всю ширину земляного полотна горизонтальными слоями толщиной, обеспечивающей необходимое их уплотнение. Плотность грунтов земляного полотна должна составлять 95…98 % от оптимальной ( ). Ширину земляного полотна под проезжие части принимают на 1 метр больше ширины проезжей части с учетом установки бортовых камней и сопряжения дренирующих слоев проезжей части и тротуаров. Поверхности земляного полотна под дорожными одеждами придают уклоны, соответствующие уклонам проезжей части ( ), направленные в сторону лотков, кюветов, дренажей. Для обеспечения устойчивости земляного полотна большое значение имеет тип грунта.

Классификация грунтов представлена в табл. 2.4.
Таблица 2.4.

Типы глинистых грунтов

Супесь	легкая крупная	1-7
	пылеватая
	тяжелая пылеватая
Суглинок	легкий	7-12
	легкий пылеватый
	тяжелый	12-17
	тяжелый пылеватый
Глина	песчанистая	17-27
	пылеватая
	жирная	> 27

---

Таблица 2.5.

Группы грунтов по степеням пучинистости

Песок гравелистый крупный и ср. крупности	I (непучинистый)
Песок крупный, ср. крупности, мелкий, супесь	II (слабопучинистый)
Супесь, суглинок легкий, суглинок тяжелый, глины	III (пучинистый)
Песок пылеватый, супесь пылеватая, суглинок тяжелый пылеватый	IV (сильно пучинистый)
Супесь тяжелая пылеватая, суглинок легкий пылеватый	V (чрезмерно пучинистый)

Пучинами называют деформации дорожных одежд, проявляющиеся зимой во взбугривании и потере ровности дорожной одежды, а в период оттаивания – в проломах дорожной одежды, вызываемых резким снижением прочности грунта земляного полотна. Вызываются накоплением в земляном полотне зимой большого количества влаги. Образуются ледяные прослойки (донники), раздвигающие грунт, вызывая поднятие (пучение дорожной одежды). Весеннее оттаивание – вскрытие пучин – ведет к снижению прочности грунта и дорожной одежды. Дорожные одежды начинают разрушаться под действием движения автомобилей. Образованию пучин способствуют грунты, имеющие высокий капиллярный подъем (до 2 м.), а также высокий уровень грунтовых вод.

Возвышение поверхности земляного полотна над уровнем грунтовых вод устанавливают с учетом гидрологических и климатических условий. При этом нормируется возвышение дна корыта над наивысшем уровнем грунтовых вод. В городских условиях, при невозможности поднять земляное полотно, предусматривают следующие мероприятия:

- понижение уровня грунтовых вод на величину H-h, где H – отметка основания подстилающего слоя, а h – высота капиллярного подъема воды в грунте земляного полотна (рис. 2.9);

- устройство теплоизолирующих и капиллярнопрерывающих слоев из шлака, щебня, гравия, геотекстиля (рис 2.8);



Рис. 2.8 7Устройство дополнительного слоя из геотекстиля: а- между основанием и земляным полотном; б, в – под дорожной одеждой.
- если под проезжей частью проходит траншея для подземных коммуникаций, то её засыпают песчаными грунтами, с отводом воды из траншеи.

---

Рис. 2.9 Понижение уровня грунтовых вод в городских условиях.
На заболоченных участках принимают следующие решения: сохранение, частичное или полное удаление торфяного слоя, так как насыпи на болотах подвергаются значительным осадкам. На магистральных улицах делают полное выторфовывание. При большой толщине торфа устраивают песчаные сваи (вертикальные дрены): пробуривают скважины до плотного основания и засыпают их песком. В основании насыпи делают прослойки из дренирующего грунта толщиной 0,5 – 2 м.

Крутизну откосов насыпей и выемок принимают с учетом их высоты (глубины), типа грунтов земляного полотна, гидрологических и климатические условий.

Например: 1:1,5 используют для песка, гравия, щебня; 1:1 - для крупнообломочных грунтов. Для обеспечения устойчивости и декоративности используют засев трав, одерновку, георешетки, мощение, бетонные и железобетонные плиты, подпорные стенки (рис. 2.10).




Рис. 2.10 Укрепление откосов георешеткой с засевом трав (а, б); Г-образный штырь (анкер) для крепления георешетки (в).

Конструирование и расчет дорожных одежд.

Дорожные одежды, как было указано ранее, делятся на капитальные и переходные. Выбор типа одежды зависит от категория улицы и дороги, состава и размеров движения, особых условий эксплуатации. Выбор производится по вариантам с учетом экономической эффективности конструкций равной прочности. Сроки службы отдельных дорожных одежд: асфальтобетон – 17 лет, цементобетон – 35 лет, брусчатые и мозаиковые -50 лет, грунтовые - 5 лет.

При проектировании следует учитывать возможность использования местных материалов, наличие предприятий сборных элементов и т.д. Основной составляющей стоимости дорожных одежд является стоимость материалов (в т. ч. транспортные расходы). В большинстве случаев применяют типовые конструкции дорожных одежд. Возможно устройство комбинированных покрытий на полосах основного движения, второстепенного, тротуарах.

Конструктивные типы дорожной одежды:

• 
  жесткие или упруго-жесткие (бетон железобетон);
  
• 
  нежесткие (необработанные минеральные материалы).
  

Расчетная схема конструкции – слоистое упругое пространство, равномерно нагруженное по площади круга. При многослойной одежде напряжения, возникающие в нижних слоях и влияние динамических воздействий резко снижаются. Поэтому их можно устраивать из менее прочных материалов, чем верхние слои. Грунтовые основания играют важную роль в обеспечении прочности дорожной одежды, поэтому при проектировании рассматривается прочность комплексной конструкции «одежда – земляное полотно». В многослойной конструкции различают следующие элементы:

---

• 
  покрытие – верхняя часть дорожной одежды, воспринимающая усилия от колес автомобилей и подвергающаяся непосредственному воздействию атмосферных факторов;
  
• 
  основание – несущая часть дорожной одежды, обеспечивающая совместно с покрытием перераспределение и снижение давления на расположенные ниже дополнительные слои или грунт земляного полотна. Основания должны быть монолитными, сдвигоустойчивыми и хорошо сопротивляться растяжению при изгибе;
  
• 
  нижние слои основания (подстилающие слои) менее прочны, но морозо- и водостойкие. Подстилающий слой воспринимает нагрузку от основания, перераспределяет её и передает на грунт;
  
• 
  дополнительные слои основания устраивают между основанием и грунтом на участках с неблагоприятными климатическими и грунтово-гидрологическими условиями. Они обеспечивают морозоустойчивость и дренирование конструкций. В соответствии с основной функцией их называют морозозащитными, теплоизоляционными, дренирующими; могут быть также прослойки гидро-пароизоляционные, капиллярно-прерывающие, противозаиливающие. В основном – это песок, прослойки из дренирующих тканей типа «геотекстиль». В районах вечной мерзлоты теплоизоляционные слои устраивают из современных высокоэффективных материалов.
  

Задачи конструирования дорожной одежды:

• 
  назначение типа покрытия;
  
• 
  выбор материалов и размещение их в конструкции так, чтобы лучше проявились их грузораспределяющая и деформативная способность, прочностные и теплофизические свойства;
  
• 
  установление числа слоев и их ориентировочных толщин;
  
• 
  назначение морозо- или теплозащитных мер, мер по повышению трещиностойкости и сдвигоустойчивости.
  

Принципы конструирования:

• 
  тип покрытия, конструкции дорожной одежды должны удовлетворять транспортно-эксплуатационным требованиям в соответствии с категорией улицы;
  
• 
  конструкцию выбирают типовую или разрабатывают вновь, но предпочтение отдается проверенной на практике конструкции;
  
• 
  использование местных материалов с улучшением их свойств добавками вяжущих;
  
• 
  максимальная механизация и индустриализация работ;
  
• 
  для предотвращения появления «копирующихся» трещин на покрытии минимальную допустимую толщину слоев из материалов на органических вяжущих и укладкой на основание из материалов укрепленных цементом, принимают 10… 16 см.
  

---

Общую толщину дорожной одежды назначают по расчету на прочность и морозоустойчивость. Если толщина дорожной одежды по прочности меньше толщины дорожной одежды по морозоустойчивости, то предусматривают дополнительный слой. Необходимо предусматривать как можно меньше число слоев (от 2 до 4 без учета дополнительных слоев) из разных материалов. Прочность и устойчивость дорожных одежд должна быть достаточной для предотвращения возможностей превышения допустимых деформаций с учетом многократного приложеня нагрузок, создаваемых проходящим автомобильным транспортом. Деформативная способность дорожных одежд характеризуется модулями их деформаций. Многослойную одежду приводят условно к эквивалентной по прочности однослойной одежде. При этом принимают:

Е - модули деформации материала дорожной одежды;

Еэкв- эквивалентный модуль деформации на поверхности каждого слоя.



Рис. 2.11 Конструкция дорожной одежды: 1 слой - мелкозернистый асфальтобетон; 2 слой - крупнозернистый асфальтобетон; 3 слой – щебеночные основания; 4 слой – песчаный подстилающий слой; 5 слой – грунт.
Наряду с прочностью дорожной одежды должно обеспечиваться условие необходимой её устойчивости, для чего нагрузки на грунт земляного полотна не должны превышать допускаемых. Упругие свойства грунтов характеризуют модулем упругости. Если модуль упругости меньше 40 МПа – рекомендуется укрепление верхней части земляного полотна небольшим количеством вяжущего (цемент 3 - 4 %, зола уноса 10…15%, шлаки, и т.п.). Это стабилизирует физико-механические свойства и повышает его модуль упругости.

Расчет дорожной одежды на прочность

Задача расчета: определение толщины слоев дорожной одежды в вариантах, пользуясь деформативными и прочностными характеристиками исходных материалов.

Расчет основан на следующих предпосылках:

- зависимость деформации от напряжения для материалов и грунтов при расчетных нагрузках, влажности, плотности и температуры является линейной;

- напряженно-деформативное состояние дорожной одежды под действием местной нагрузки определяется решениями теории упругости для слоистого полупространства с учетом условий сопряжения слоев на контактах;

- влияние продолжительности и повторности действия нагрузок от движения транспорта на напряженно-деформативного состояния дорожной одежды учитывается введением характеристик усталостных свойств;

---