19. Осушение дорожных одежд. Расчет дренирующего слоя

Общие сведения. При полном насыщении водой грунтов верхней части земляного полотна и мелкопористых слабосвязанных материалов дорожных одежд нагрузка от проходящего транспорта воспринимается водою, заполняющей поры. В результате повышается гидростатическое давление, сдвигающие напряжения увеличиваются, а сопротивление сдвигу мало, так как минеральный скелет не нагружен. Это приводит к нарушению предельного равновесия по сдвигу, к постепенному накоплению недопустимых остаточных деформаций. Чтобы исключить это явление или ослабить его, необходимо осушать грунтовое основание дорожной одежды путем устройства в основании дренирующего слоя. Дренирующие слои необходимо предусматривать при земляном полотне из глинистых грунтов и пылеватых песков в следующих случаях: а) при 3-м типе местности по характеру поверхностного стока и степени увлажнения во всех дорожно-климатических зонах; б) во II и III дорожно-климатических зонах при 2-м типе местности, а в выемках и местах с нулевыми отметками также и при 1-м типе местности; в) во II ... IV дорожно-климатических зонах в местах с вогнутыми кривыми в продольном профиле при наличии затяжных (свыше 500 м) подходов с продольными уклонами и оснований дорожных одежд из крупнопористых материалов (щебня, гравия, крупнозер­нистого песка).

Дренирующие слои устраивают из песка, гравия, отсортированного шлака и из других фильтрующих местных материалов. Во II и III дорожно-климатических зонах эти материалы должны быть морозостойкими. Необходимый коэффициент фильтрации этих материалов устанавливается расчетом. При этом не следует применять для устройства дренирующего слоя материалы с коэффициентом фильтрации меньше 1 м/сут при максимальной плотности по методу стандартного уплотнения. На участках же, проходящих в выемках и нулевых отметках, где возвышение низа дорожной одежды не удовлетворяет требованиям СНиПа, в мес­тах, где ожидается большое скопление воды (вогнутые переломы продольного профиля и т. д.), не рекомендуется применять материалы с коэффициентом фильтрации менее 2 м/сут.

Дренирующий слой рекомендуется устраивать на всю ширину земляного полотна или только на ширину проезжей части и краевых полос на обочинах. Во втором случае для отвода воды из дренирующего слоя укладывают продольные и поперечные трубчатые дрены

Дренирующий слой, устроенный таким образом, работает по принципу осушения на протяжении почти всего годового периода, за исключением короткого начального периода оттаивания. В этот; период происходит запаздывание оттаивания дренирующего слоя под обочинами по сравнению с серединой проезжей части. Вследствие этого водоотводящие устройства находятся в мерзлом состоянии и не работают. Поступающая из грунтового основания вода должна разместиться в порах материала дренирующего слоя, не снижая прочности конструкции. В этот период дренирующий слой работает по принципу поглощения. По этому принципу также будет работать весь период дренирующий слой, устроенный только на ширину проезжей части (уложенный в корыто).

Проектирование дренирующего слоя дорожной одежды включает: 1) определение расчетного притока воды; 2) расчет толщины дренирующего слоя при заданных материалах для его устройства или установление требований к качеству материалов при заданной толщине дренирующего слоя; 3) проектирование конструкции водоотводящих устройств; 4) технико-экономическое сравнение вариантов дренирующего слоя и выбор оптимального.

Толщина дренирующего слоя зависит от коэффициента фильтрации материала дренирующего слоя, объема воды, поступающей в этот слой и схемы работы дренирующего слоя (осушение или аккумуляция).

При устройстве дренирующего слоя на всю ширину земляного полотна он работает по схеме осушения. В этом случае толщина дренирующего слоя определяется по формуле:

H_g=B K_c h_m,

где - B – коэффициент , зависящий от длины пути фильтрации воды; для дорог I категории B=0,8; для II – 0,5; для III – 0,4; для IV и V – 0,33;

K_c – коэффициент, учитывающий снижение фильтрационных свойств материала дренирующего слоя в процессе эксплуатации дорог (K_c = 1,1 для сильнопучинистых и чрезмернопучинистых грунтов, K_c= 1,0 для остальных).

h_m- толщина дренирующего слоя , определяемая по номограмме

Удельный приток воды, поступающей в дренирующий слой, определяется в зависимости от дорожно-климатического района а грунта основания.

Толщина дренирующего слоя, полученная по формуле, не должна быть менее 20 см.