Прослойки в типах 5-В и 6-В имеют технологическое назначение для обеспечения проезда технологического транспорта, их устраивают из песчаных или супесчаных непылеватых грунтов.

Крутизну откосов при этом принимают для насыпей до 3 м согласно табл. 3.2. От 3 до 6 м – 1:1,75 для всех разновидностей супесей, 1:2 – для суглинка легкого пылеватого. Для остальных грунтов, а

Сдорожной одежды (по критерию сдвига) таким образом, чтобы общая толщина рабочего слоя была не более 1 м для супесей и суглинков лёгких и 1,5 м – для сугл нков тяжёлых, тяжёлых пылеватых и глин, во II дорожно-кл мат ческой зоне – 0,8 м, в III дорожно-климатической

также при высоте насыпи от 6 до 12 м – по табл. 3.3.

Толщ ну переходного слоя назначают по расчёту на прочность

илидорожной одежды на заданный срок её эксплуатации.

зоне – 1,2 м. Если толщина переходного слоя больше высоты насыпи равна ей, то спользовать грунты повышенной влажности допускается только с учётом мероприятий, обеспечивающих стабильность

При сооружен насыпей из грунтов с коэффициентом увлажнения, указанным в та л. 3.4, следует учесть их возможную осадку и предусмотреть отсыпку соответствующего дополнительного объема грунта. Запас на осадку принимают по табл. 3.5.

Таблица 3.5

Примерная величина осадки насыпи

Примечание. Меньшие значения запаса на осадку соответствуют меньшим значениям коэффициента увлажнения, а большие – большим из указанных в табл. 3.4.

3.3. Конструкции низких насыпей

Целесообразность выделения и отдельного рассмотрения низких насыпей обоснована тем, что в этом случае земляное полотно располагается практически полностью в рабочем слое. А это означает, что согласно требованиям СП 34.13330.2012 в земляном полотне могут быть использованы грунты только с допустимой влажностью. Использование глинистых грунтов повышенной влажности в этом случае ограничивается в связи с необходимостью получения высокого

75

коэффициента уплотнения при невозможности консолидирования грунтов в приемлемые сроки.

Только в некоторых ограниченных случаях (в зависимости от высоты насыпи, типа дорожной одежды, категории автомобильной дороги, дорожно-климатической зоны) грунты повышенной влажности могут быть использованы либо в полном диапазоне влажности от допустимой до предельной, обеспечивающей КУ ≥ 0,90, с учётом возможностей техн ческой мелиорации, либо в диапазоне, ограниченном конкретными конструктивными особенностями дорожного сооруже-

Сния и услов ями стро тельства. Однако такое использование должно быть эконом чески обосновано.

достичьв слое насыпи КУ = 1,0. Допустимая влажность в за-

Иногда факт ческая влажность грунта может лишь немного

превышать допуст мую, тем не менее она не обеспечивает достижение требуемого коэфф циента уплотнения. Например, при строительстве автомоб льной дороги с цементобетонным покрытием требуется

висимостирабочемот т па пр меняемого грунта лежит в диапазоне от 1,05 до 1,35 (см. табл. 1.9). Не ольшое увеличение фактической влажности

всего на 5% (в относительныхАединицах) уже не позволяет достичь требуемой плотности ез специальных конструктивных и технологических мероприятий, и грунты уже будут относиться к группе повышенной влажности (см. та л. 1.8).

В некоторых случаях (рис. 3.5) в зону рабочего слоя может попасть и грунт естественного сложения, т. е. грунт ненарушенной структуры, который по степени увлажнения также требует своей оценки и соответствующих мероприятий для обеспечения стабильно-

опыта строительства автомобильных дорог в I – III дорожно-климатических зонах позволяет выделить следующие расчётные схемы [4].

Первая схема соответствует случаю, когда при данной высоте насыпи можно отделить конструктивный элемент в виде рабочего слоя от основной части земляного полотна.

76

При этом могут быть два варианта:

– основание представлено грунтами нормальной влажности;

– основание представлено грунтами повышенной влажности или переувлажнёнными.

В рамках первого варианта возможны следующие случаи:

– когда грунты повышенной влажности могут быть применены как в рабочем слое, так и в теле земляного полотна;

– когда грунты повышенной влажности используются только на отметках н же рабочего слоя.

мости

Вторая схема соответствует таким условиям, когда вся насыпь

расчётной схеме могут рассматриваться случаи применения грунта

повышеннойбытьвлажности как в некоторой зоне рабочего слоя, так и

полностью в рассматр ваемой зоне. Варианты второй расчётной схемы аналог чны тем, которые отмечены и для первой, т. е. в зависимости от состоян я грунта естественной структуры в основании насыпи.

Расчёт конструкц й земляного полотна по условиям работы (рабочим отметкам, попадающим под ту или иную расчётную схему с её

подвариантами и случаями), должен комплексным и включать:

–обоснование и назначение рациональной высоты при наличии глинистых грунтов с различной степенью увлажнения в соответствующих конструктивных элементах;

–оценку дорожной одежды по несущей способности и морозоустойчивости;

–необходимость конструктивных и технологических решений для компенсации возможных деформаций дорожной одежды в результате применения грунтов повышенной влажности;

–технико-экономическое обоснование.ДА

Использование грунтов повышенной влажностиИв конструкциях низких насыпей требует изменения в конструктивных слоях дорожной одежды, усиления грунта рабочего слоя, армирования основания, снижения капитальности дорожной одежды, обеспечения стадийности строительства дорожной одежды. Имеется ряд конструкций, рекомендуемых в рассматриваемых случаях [30].

Для того чтобы обеспечить надёжность и долговечность всей дорожной конструкции при использовании в земляном полотне глинистых грунтов повышенной влажности, рекомендуется предусматривать специальные конструктивные решения:

77

1) Осушение и улучшение грунта рабочего слоя (или его части) земляного полотна активными химическими добавками с целью обеспечить требуемые для дорожной одежды капитального типа влажность и плотность грунта рабочего слоя (рис. 3.6, рекомендуется при

2) Замену грунта повышенной влажности в рабочем слое грунтом с допустимой влажностью (рис. 3.7, рекомендуется при сооружении насыпей из суглинков тяжёлых пылеватых и глин для рабочих отметок более 3 м). При этом необходимоДопределить конечную величину осадки насыпи и время её завершения и установить сроки устройства конструктивных слоёв дорожной одежды.

Рис. 3.7. Конструкция насыпи из грунтов повышеннойИвлажности с рабочим слоем из грунта допустимой влажности: 1 – основание и покрытие; 2 – морозозащитный (дренирующий) слой; 3 – рабочий слой из грунта допустимой влажности с КУ = 1 – 0,98; 4 – тело насыпи из грунта повышенной влажности с КУ 0,93

3) Укрепление морозозащитного и дренирующего песчаных слоёв на глубину 0,15 – 0,20 м высококальциевой золой-уносом, изве-

78

стью или цементом (рис. 3.8). Рекомендуется при сооружении насыпей из суглинков тяжёлых пылеватых и глин при обеспечении дренирования необработанной части песчаного слоя).

защ тного (дрен рующего) слоя из укреплённого грунта; 4 – рабочий слой з грунта повышенной влажности с КУ = 0,95; 5 – тело насыпи из грунта повышенной влажности с КУ 0,93

4) Устройство земляного полотна для дорожной одежды облегчённого или переходного типа. Рекомендуется использование грунтов повышенной влажности в насыпи и рабочем слое при коэффициенте увлажнения не более 1,20 – 1,25 и коэффициенте уплотнения не менее

Рис. 3.9. Конструкция насыпи из грунтов повышеннойИвлажности при облегченном или переходном типе дорожной одежды: 1 – покрытие; 2 – морозозащитный (дренирующий) слой; 3 – рабочий слой из грунта допустимой влажности (для данного типа дорожной одежды) с КУ = 0,95; 4 – тело насыпи из грунта повышенной влажности с КУ 0,93

В земляном полотне ниже отметки рабочего слоя допускается применение грунтов, обеспечивающих коэффициент уплотнения не менее 0,93. Конструкция может быть использована на первой стадии

79

при двухстадийном строительстве дорожной одежды капитального типа. Минимальные коэффициенты уплотнения в рабочем слое:

0,98 – для облегченного типа одежды; 0,95 – для переходного; не менее 0,93 – ниже отметки грунта рабочего слоя.

Кроме необходимости обеспечения и контроля влажности и Сплотности грунта в период строительства низких насыпей, необходимо сохранить эту влажность и соответствующую ей плотность и в период эксплуатац дорожной конструкции. Это является важнейшей целью всех конструкт вных мероприятий. Как правило, такие меро- циклическприят я направлены на регулирование подземного и поверхностного стоков в пределах полос отвода, а также на конкретных элементах рельефа, где ож даются не лагоприятные условия водоотвода, под-

нятие гор зонта подземных вод. НемаловажнымбАявляется тот факт, что практически вся конст-

рукция н зкой насыпи может находиться в зоне промерзания под м воздействием попеременного промерзания – оттаивания, увлажнен я (на ухания) – высушивания. В сочетании с неблаго-

приятными услов ями увлажнения сверху и снизу процесс пучения при промерзании может также привести к увеличению влажности грунта земляного полотна. Воздействие рассмотренных факторов приводит не только к увеличению влажности с соответственным уменьшением плотности грунта, но может существенно изменить его прочность и несущую способностьД.

Таким образом, для низких насыпей, земляное полотно которых полностью или в большей степени расположено в пределах рабочего слоя, конструктивные мероприятия должны включать целый комплекс дополнительных проектных решений, направленных на регулирование поверхностного и подземного стоковИ(поверхностный водоотвод, дренажные конструкции, инженерная подготовка территории), укрепление обочин и откосов (использование водонепроницаемых покрытий на обочинах, защитных слоёв на откосах), устройство прерывающих слоев в основании. Одним из наиболее важных элементов комплекса являются мероприятия по усилению (армированию) верхней части рабочего слоя земляного полотна для обеспечения его требуемой прочности и несущей способности.

С увеличением рабочей отметки насыпи направленность комплекса конструктивных мероприятий может быть изменена. Это связано с тем, что возрастает удельный вес конструктивных элементов, устойчивость которых становится определяющей в устойчивости всей

80

дорожной конструкции, в частности откосов насыпи. Кроме того, увеличивается возможность использования в нижних слоях таких насыпей (за пределами рабочего слоя) грунтов повышенной влажности.

увеличением рабочей отметки насыпи в число конструктивных мероприятий необходимо включить решения по обеспечению устойчи-

Свости основания, если оно представлено грунтами повышенной влаж-

ности или переувлажненными. В тех случаях, когда грунты с влажностью более опт мальной залегают в выемках, конструктивные решения должны обеспеч вать устойчивость откосов (общую и местную),

прочностьВозможностинесущую способность грунта в рабочем слое.

3.4. Использование геосинтетических материалов

при сооружении земляного полотна из грунтов

требованияс повышенной влажностью

конструктивные особенности применения гео-

синтет ческ х матер алов в дорожных конструкциях настолько многообразны, что этот вопрос тре ует специального рассмотрения за пределами данного посо ия. Поэтому в этом подразделе даны только

основные рекомендации для применения геосинтетики.

Основная цель примененияАгеосинтетических материалов при сооружении земляного полотна с использованием грунтов повышенной

Всоответствии с ГОСТ Р 53225Д–2008 под геосинтетикой понимается материал, в котором как минимум один компонент изготовлен из синтетического полимера в виде полотнаИ, лент или трехмерной структуры, используемый в контакте с грунтом (почвой) и (или) другими строительными материалами для создания дополнительных слоев (прослоек) различного назначения (армирующих, защитных, фильтрующих, дренирующих, гидроизолирующих, теплоизолирующих) в транспортном, трубопроводном строительстве и гидротехнических сооружениях.

Всоответствии с ГОСТ Р 55028–2012 геосинтетические материалы классифицируются в зависимости от выполняемых функций в дорожных конструкциях (табл. 3.6).

81

Таблица 3.6

Классификация видов геосинтетических материалов в зависимости от выполняемых функций

82

Термины и определения, относящиеся к геосинтетическим материалам, часто меняются. В разных учебных и действующих норма- тивно-методических изданиях можно встретить различные определения изделий из геосинтетических материалов. В данном пособии представлены основные определения, приоритет в области терминов

Си определений отдан ГОСТ Р 53225–2008 и ГОСТ Р 55028–2012:

– геотекстильный материал (геотекстиль): плоский водопроницаемый с нтет ческ й или натуральный текстильный материал (не-

тканый, тканый ли тр котажный), используемый в контакте с грунтоми( ли) друг ми материалами в транспортном, трубопроводном строительстве г дротехнических сооружениях;

– георешётка: двухмерная полимерная структура, представляющая собой обычную сетку, состоящую из сформированных воедино экструз ей, скле ван ем, переплетением или другими способами растянутых в заданных направлениях элементов, размеры отверстий которых больше размеров составляющих их ребер;

–геосетка: геос нтетический материал, представляющий собой сформ рованные воед но различными способами взаимно перекрывающие друг друга под различными углами группы параллельных рядов ребер;

–геомат: материал трёхмерной структуры из синтетических и натуральных волокон, монофиламентов и (или) других элементов, скрепленных механическим, термическим, химическим и другими способами;

–биомат: проницаемая дискретно-упрочненная пространственная конструкция из полимерных мононитей, волокон и других элементов, содержащая в своей структуре семена растений;

–глиномат: дискретно-упрочненная конструкция, заполненная глиной и формирующаяся при первом ее намокании);

–геомембрана: непроницаемый полимерный материал, предназначенный для уменьшения или предотвращения прохода потока воды и (или) жидкости сквозь его структуру;

–геокомпозит: многослойный материал из скрепленных в плоскости различных слоёв, отличающихся по своей структуре друг от друга;

–геосотовый материал пластмассовый скрепленный: геосотовый материал, изготовленный склеиванием или термоскреплением пластмассовых геополос.

На рис. 3.10 представлены некоторые геосинтетические материалы. бАИ

83

Рис. 3.10. Геосинтетические материалыД: а – геополотно (геотекстиль) нетканое; б – геотекстиль тканый; г – георешётка (плоская); д – геосотовый материал (объёмная георешётка); е – геомат с нетканым геотекстилемИ(комбинированный), геомембрана

Часто геосинтетические материалы в земляном полотне выполняют одновременно несколько функций, например: армирование (усиление), разделение и фильтрация и т.п.

На рис. 3.11 – 3.13 [33] приведены некоторые конструктивные решения при использовании геосинтетических материалов в земляном полотне.

84

Си

Рис. 3.11. УсилениебАземляного полотнаДна слабых основаниях с повышенной влажностью: 1 – геотекстиль; 2 – грунт земляного полотна; 3 – слабое основание; 4 – георешётка (плоская); 5 – геосоты (объёмная георешётка), заполненные дренирующим материалом; S – расчётная величина осадки насыпи

И Рис. 3.12. Применение геосинтетических материалов при возведении

насыпи из грунтов с повышенной влажностью: 1 – песчаная дренирующая прослойка; 2 – грунт с повышенной влажностью;

3 – геополотно (геотекстиль) нетканое; 4 – георешётка; Нст – слой из стабильных материалов (дорожная одежда + непучинистый грунт)

85

Рис. 3.13. Обеспечен е работоспособности низких насыпей (Нфакт < Нтреб)

кой насыпи от оползания и эрозии: 1 – геополотно; 2 – связный грунт земляного полотна; 3 – укрепление поверхности откоса; 4 – георешётка (плоская);

5 – возможная линия скольжения (разрушения) откосной части

Для обеспечения выполнения возложенных на ГМ функций они должны обладать определёнными физико-механическими свойствами. Эти свойства указаны в ряде нормативно-методических документов. В табл. 3.7 представлены рекомендуемые свойства геосинтетических материалов в зависимости от области их применения в дорожной конструкции, помещённые в СП 34.13330.2012.

86

Таблица 3.7

Рекомендуемые численные значения основных показателей свойств геосинтетических материалов

Примечания: 1. При выборе геосинтетического материала следует учитывать изменение показателей при комплексном воздействии агрессивных факторов внешней среды. 2. Показатели свойств геосинтетических материалов определяются по методикам национальных стандартов или международных стандартов, адаптированных к условиям Российской Федерации. 3. Для армирующих геосинтетических материалов дополнительно рекомендуется определять прочность при 5%-ном удлинении. 4. Прочность геосинтетических материалов при растяжении при контакте со щебнем при раз-

87

делении, дренировании грунтовых слоёв и эрозионной защите рекомендуется принимать не менее 10 кН/м. 5. При армировании и стабилизации материалов слоёв дорожных конструкций допускается применять объёмные георешётки и гексагональные плоские георешётки прочностью не менее 17 кН/м и деформацией при максимальной нагрузке не более соответственно 35 и 15%. 6. Показатели 4, 5 настоящей таблицы определяются только для нетканых геотекстилей и геокомпозитов на их основе. 7. Долговечность геосинтетического материала определяется при стандартизации материала, смене вида сырья, изменении технологии изготовления. 8. Прочность при длительном статическом нагружении определяется при стабилизации ползучести при длительности нагружен я не менее 1500 ч.

Нетканые иглопробивные ГМ толщиной не менее 3,5 мм при соблюдении требований по водопроницаемости (см. табл. 3.7) могут в таких случаях выполнять функции самостоятельных дренирующих элементов, заменяющих песчаные слои в нижней части земляного полотна. Прослойки из ГМ устраивают на всю ширину насыпи с поперечным уклоном 40 о/оо и выводом краёв полотен на откос. Для снижения степени их заиливания над и под прослойкой из ГМ следует создавать песчаный защитный слой минимальной толщины.

88

В качестве самостоятельных дренирующих элементов при специальном технико-экономическом обосновании в этом случае возможно применение также геокомпозитов (геодрен).

Выбор конструкций производят на основании специальных рас-

чётов с учётом устойчивости насыпи, времени консолидации.

СПри спользован и глинистых грунтов повышенной влажности с дост гаемым коэфф циентом уплотнения грунта рабочего слоя 0,95 (переходный т п дорожной одежды или первая стадия при двухстастро тельстве дорожной одежды капитального типа) реко-

В любом случае влажность грунтов должна обеспечивать достижение коэффициента уплотнения ниже отметки рабочего слоя не

менее 0,93.

дийноммендуется устра вать геотекстильные прослойки на границе между песчаным грунтом грунтом ра очего слоя для исключения перемешиван я грунта в процессе строительства, а также армирования песчаного слоя.

рабочего суглинков тяжёлых Апылеватых георешётки следует укладывать по-

верх геотекстильных прослоек для увеличения жёсткости армированных элементов или использовать специальные геокомпозиты.

Особое значение приобретаетДиспользование геотекстильных прослоек в насыпи грунтов различного состава и состояния. Их целесообразно разделять между собой и не допускать перемешивания в процессе движения построечного транспорта и операций по уплотнению насыпи.

Следует обратить внимание, что нетканые геотекстильные материалы с высокой деформативностью и относительно низкой прочностью (типа «Дорнит»), которые широко использовались с 70 – 80-х

годов прошлого века (выпускаются они и сейчасИ), не предназначены для выполнения армирующих функций в дорожных конструкциях.

89