1299

биджан — Николаевск-на-Амуре до государственной границы с КНР. В нее входят также Сахалин и южная часть Камчатки. По­ ложение южной границы зоны в пределах европейской части тер­ ритории СССР примерно соответствует северной границе серых лесных почв и лесной ландшафтной зоны. Характеризуется избы­ точным увлажнением грунта вследствие значительного количества выпадающих осадков, малой испаряемости и высокого расположе­

ней придется выделить несколько самостоятельных зон на основе точного учета географических закономерностей распределения природных факторов, влияющих на работу дорожных одежд в раз­ ные периоды года. Пока в ней выделяют лишь северную и южную подзоны, различающиеся по влажности грунтов земляного полотна

Куйбышев — Магнитогорск — Омск— Бийск — Туран. При оценке необходимого возвышения бровки земляного полотна под источни­ ками увлажнения к ней относят также Кубань и западную часть Северного Кавказа. Южная граница зоны соответствует северной границе распространения черноземных почв. По почвенным типам III зона располагается в пределах оподзоленных почв лесостепи и выщелоченных черноземов; грунтовые воды залегают глубоко. Зо­ на характеризуется значительным увлажнением весной и осенью. В отдельные годы коэффициент увлажнения для разных районов зоны составляет 1—0,6;

IV — зона недостаточного увлажнения; охватывает обширные

степи Северного Кавказа. В северной части зона относится к лесо­ степи, на правобережье Днепра распространены смешанные леса, южная часть левобережья представляет собой степь. Зона харак­ теризуется умеренной влажностью верхних слоев грунта вслед­ ствие значительной испаряемости и небольшого количества осадков.

Коэффициент увлажнения составляет 0,6—0,3. Грунтовые воды расположены на большой глубине;

Рис. 7.8. Ландшафтное районирование СССР (по акад. Л. С. Бергу) и дорожно-климатическое районирование азиатской ча­ сти СССР:

/ —тундра; 2 — тайга; 3 — смешанный лес; 4 — лесостепь; 5 — степь; 6 — полупустыня; 7 — пустыня; в — субтропики; 9 — горные районы; 10 — широколиственные смешанные леса; / — V — дорожно-климатические зоны

V — засушливая зона; расположена юго-восточнее линии Джульфа — Степанакерт — Буйнакск — Кизляр — Волгоград и да­ лее южнее на 200 км линии Уральск — Актюбинск — Караганда до северного побережья оз. Балхаш. Зона характеризуется незначи­ тельным увлажнением грунтов вследствие сильной испаряемости. Коэффициент увлажнения не превышает 0,3—0,12, однако в весен­ ний период на участках искусственного орошения и на участках с высоким уровнем грунтовых вод и засоленными грунтами земля­ ное полотно может переувлажняться. Границы V дорожно-клима­ тической зоны примерно совпадают с ландшафтной зоной сухих степей и полупустынь, которые характеризуются распространением бурых и каштановых почв с включением части солонцов и солон­ чаков.

В европейской части СССР условия промерзания грунтов более благоприятны в западной части выделенных климатических зон, чем в восточной, где климат более континентален, количество осад­ ков меньше, а скорость промерзания выше. Границу между запад­ ными и восточными частями зон условно принимают по рекам Се­ верной Двине и Волге.

Горные районы Кавказа и Средней Азии не охватываются дорожно-климатическим районированием. Подчинение расположе­ ния почв и растительности в этих районах вертикальной зонально­ сти, распространение скальных и каменистых грунтов, а также рез­ кая зависимость условий увлажнения от высоты над уровнем моря и экспозиции склонов относительно стран света не дают возмож­ ности дать общую дорожно-климатическую характеристику этих районов.

Границы дорожно-климатических зон не являются четко очер­ ченными. В пограничных районах, примерно в пределах 100— 150 км к северу и югу, отдельные участки дорог при проектирова­ нии следует относить к той или иной зоне на основе анализа мест­ ных условий — рельефа, почвенного покрова и экспозиции с учетом опыта службы дорог, построенных в аналогичных условиях.

7.6. Оценка гидрологических и гидрогеологических условий местности

Дорожно-климатическое районирование дает лишь общую характеристику географического района. Особенности проложения трассы дороги могут в пределах каждой зоны существенно изме­ нять условия работы грунта в земляном полотне, что учитывается введением понятия о гидрологической группе местности.

Участки трассы по условиям увлажнения и обеспеченности от­ вода воды от дороги могут быть разделены на три типа:

1. Сухие места без избыточного увлажнения с обеспеченным поверхностным водоотводом (поперечный уклон придорожной по­

133

лосы более 2%0) без признаков заболачивания. Грунтовые воды не влияют на увлажнение верхней толщи грунтов.

2.Сырые места с избыточным увлажнением в отдельные пери­ оды года. Поверхностный сток не обеспечен. На поверхности вес­ ной и осенью образуются в отдельных местах застои воды, хотя грунтовые воды не оказывают существенного влияния на увлажне­ ние поверхностных слоев грунта. К этому типу относятся участки с признаками поверхностного заболачивания и участки с затруднен­ ным стоком при слабопроницаемых почвах (западины и блюдца на широких водораздельных плато, низины, равнины, котловины и нижняя часть затяжных залесенных склонов).

3.Мокрые места с постоянным избыточным увлажнением. Верх­ няя толща грунтов постоянно увлажнена стоящими близко от по­ верхности грунтовыми водами или застаивающимися на длитель­ ноевремя (более 30 сут) поверхностными водами. Почвы торфя­ ные, оглеенные, с признаками заболачивания. К этому же типу местности относят солончаки и постоянно орошаемые территории засушливой зоны.

При отнесении участка проложения трассы к тому или иному типу гидрологических условий руководствуются оценкой по релье­ фу местности, условиям притока и отвода воды, положению уровня грунтовых вод и признакам заболоченности и оглеения грунта. Хорошей характеристикой грунтовых и гидрогеологических усло­ вий на глубину до 8—10 м часто является растительность, посколь­ ку отдельные виды растений встречаются только при определен­ ных сочетаниях почв и гидрогеологических условий.

Резкое изменение растительности обычно связано с изменением условий увлажнения. Используя имеющиеся справочники «расте­ ний-индикаторов», можно при изысканиях судить о видах подсти­ лающих грунтов и глубине подземных вод. Признаком близости грунтовых вод служит появление влаголюбивой растительности среди более сухолюбивой, свежесть растений, сочность их листвы, густота дернового покрова.

7.7. Требования к возвышению бровки земляного полотна над поверхностью грунта и регулирование

водного режима земляного полотна

Земляное полотно воспринимает все давление транспортных средств, передающееся через дорожную одежду. Поскольку сопро­ тивление грунта сильно меняется при колебаниях его влажности, для надежной работы дорожной одежды необходимо, чтобы было обеспечено постоянство водного режима земляного полотна в те­ чение всего года. Для этого должно быть предотвращено проника­ ние ;воды в земляное полотно пэ капиллярам и в результате про-

134

влаги проникнет в верхние слои земляного полотна в зимний и ве­

ния земляного полотна при наиболее сложных условиях увлажне­ ния (рис. 7.10), может быть определено по уравнению (7.14).

Чем выше насыпь, тем больше путь перемещения воды, прони­ кающей в промерзающую зону, и, следовательно, меньше весенняя влажность. При этом уменьшается стоимость дорожной одежды, но увеличиваются затраты на сооружение земляного полотна. Наи­ более рациональна высота насыпи, при которой стоимость построй­ ки дороги является наименьшей. Определенные из таких соображе-

135

ний оптимальные возвышения бровки земляного полотна даны в табл. 7.4.

Необходимое возвышение земляного полотна обусловлено так­ же высотой снежного покрова. Чтобы не происходило заносов до­ роги во время метелей, земляное полотно должно возвышаться над снеговым покровом. Считается, что в открытой местности возвыше­ ние бровки земляного полотна над уровнем снегового покрова, определенным по данным метеорологических станций, при вероят­ ности превышения 5%, должно быть не менее:

При невозможности поднять бровку земляного полотна до ука­ занной высоты, например, когда отметка дороги определяется уровнем пересекаемых в одном уровне железной и автомобильной дорог или отметками застройки при проходе через населенный пункт, постоянство водного режима верхней части земляного по­ лотна может быть обеспечено устройством внутри земляного полот­ на изолирующих прослоек, прерывающих перемещение влаги, при обеспечении отвода воды от дождей и таяния снега. Это создает благоприятный водный режим верхней части земляного полотна, хотя грунт, расположенный ниже прослойки, будет при этом оста­ ваться переувлажненным.

Изолирующие прослойки бывают двух видов (рис. 7.11): прерывающие все виды перемещений влаги — капиллярное,

пленочное и парообразное (рис. 7.11, а). Их устраивают из син­ тетических нетканых материалов (геотекстиля), обработанных ор­ ганическими вяжущими материалами для придания водонепрони-

П р и м е ч а н и е . В числителе — наименьшее допустимое возвышение поверхности до­ рожной одежды над уровнем грунтовых или длительно застаивающихся (более чем 30 сут) Поверхностных вод; в знаменателе — то же над поверхностью земли на участках с необес­ печенным водоотводом или над уровнем кратковременно стоящих поверхностных вод.

136

Рис. 7.11. Прослойки земляного полотна:

цаемости К Ранее для этой цели использовали также грунт (3— В см), обработанный битумом или другими гидрофобными матери­ алами, полиэтиленовую пленку, толь;

прерывающие только капиллярное поднятие (рис. 7.11, б)\ Их устраивают из крупнозернистых, хорошо фильтрующих материа­ лов (гравия, щебня или гравелистого песка). Толщина этих про­ слоек обычно не менее 15—20 см и должна превышать высоту ка­ пиллярного поднятия. Чтобы не происходило заиливания материа­ ла прослоек вымываемыми водой более мелкими частицами грун­ та, прослойки необходимо изолировать сверху и снизу слоями обыкновенного (водопроницаемого) геотекстиля или по крайней мере слоями грунта с частицами промежуточной крупности (су­ песь,- мелкий гравий), задерживающими мелкие частицы.

Водонепроницаемые прослойки наиболее целесообразны в IV и V дорожно-климатических зонах, где грунтовые воды расположе­ ны глубоко и увлажнение земляного полотна происходит в резуль­ тате парообразного перемещения. Капилляропрерывающие про­ слойки устраивают преимущественно в пределах II и III зон.

Разновидностью водонепроницаемых прослоек из геотекстиля

.является «грунт в обойме» — слой уплотненного грунта оптималь­ ного состава, помещаемый непосредственно под дорожной одеж­

1 Геотекстиль (синтетический текстильный материал)— новый дорожно­ строительный материал, получающий широкое распространение. Его изготовля­ ют из синтетических волокон в виде рулонов полотна двух типов: нетканого, имеющего спутанно-волокнистую беспорядочную структуру нитей, и тканого в виде переплетенных перпендикулярных нитей (утка и основы). Материалы до­ статочно устойчивы к агрессивным воздействиям и могут служить в грунте, не теряя существенно прочности не менее 15—20 лет. Толщина геотекстиля разных марок составляет 4—7 мм, плотность 120—600 г/м12, сопротивление на разрыв 50—600 Н/см. В зависимости от назначения имеются сорта хорошо водопрони­ цаемые, обладающие высоким сопротивлением разрыву, и водонепроницаемые, пропитанные битумом.

137

дой. Полностью изолированный со всех сторон водонепроницаемым геотекстилем от воздействия влаги он весь год сохраняет свое со­ противление нагрузкам, являясь полноценным несущим конструк­ тивным слоем дорожной одежды.

Верх изолирующих и капилляропрерывающих прослоек дол­ жен быть расположен от поверхности дорожной одежды на следу­ ющей глубине:

Расстояние между низом прослоек и наивысшим уровнем грун­ товых вод или расчетным уровнем длительно стоящих поверхност­ ных вод^ледует назначать не менее 20 см.

Г лава 8

ДОРОЖНЫЙ в о д о о тв о д

8.1.Система сооружений поверхностного

иподземного водоотводов и принципы их проектирования

Система дорожного водоотвода состоит из ряда сооружений и отдельных конструктивных мероприятий, предназначенных для пе­ рехвата и отвода воды, поступающей к земляному полотну, или для преграждения доступа воды в верхнюю часть земляного полот­ на. Целью ее устройства является предотвращение переувлажне­ ния земляного полотна, обеспечение постоянного безопасного режи­ ма влажности грунтовых оснований дорожных одежд.

Для того чтобы отвести поверхностную воду, выпадающую на дорогу в виде осадков и притекающую к ней, придают выпуклое очертание поперечному профилю земляного полотна и дорожной одежды, планируют и укрепляют обочины; для отвода воды вдоль дороги устраивают боковые водоотводные канавы или исполь­ зуют для этого резервы у дорожных насыпей; устраивают нагор­ ные канавы, перехватывающие воду, которая стекает по склонам местности к дороге.

Для обеспечения стока воды с покрытия поперечный уклон про­ езжей части, направленный от середины к обочинам, должен быть тем больше, чем меньше ровность поверхности покрытия, так как вода, испытывая сопротивление стеканию, может застаиваться в неровностях поверхности и просачиваться в покрытие. Однако тре­ бования удобства движения автомобилей вынуждают ограничи­ вать крутизну поперечного уклона возможно меньшим значением, достаточным для обеспечения стока воды. Принимаемые в зави-

138

Т а б л и ц а 8.1

неровности, вызванные заездом автомобилей, а застои воды даже на укрепленной обочине приводят к переувлажнению земляного полотна. В зависимости от типа грунта земляного полотна и типов покрытий обочины устраивают с уклоном на 10—20%о больше, чем покрытие, т. е. обычно около 40 %0.

Поперечный профиль проезжей части обычно очерчивается по параболе или по двум наклонным прямым, сопряженным в средней части круговой вставкой длиной 2 м. При параболическом очерта­ нии поверхности дороги поперечный уклон по ее оси равен нулю и достигает наибольшего значения (60%о) У бровок земляного по­ лотна. Стрелка параболы равна 1,5% ширины земляного полотна.

Обочины на дорогах I, II категорий планируют, уплотняют и укрепляют на ширину 0,75 м от проезжей части бетонными пли­ тами, щебеночными и гравийными материалами с обработкой их вяжущими. На остальной части ширины обочину укрепляют щеб­ нем, гравием или грунтом, обработанным вяжущими материалами, а на дорогах с малой интенсивностью движения засевают низко­ рослыми травами для создания дернового покрова. В пределах на­ селенных пунктов поверхность обочины необходимо на всю ширину укреплять гравием, щебнем, шлаком, местными слабыми каменны­ ми материалами или обрабатывать вяжущими материалами.

Если обочины не укреплены или вдоль покрытия не уложены краевые полосы, условия работы краев покрытия резко ухудшают­ ся, что часто вызывает их обламывание.

Боковые канавы (кюветы) устраивают в выемках и у насыпей высотой до 1—1,2 м. Эти канавы служат для отвода воды, стекаю­ щей во время дождя и таяния снега с поверхности дороги и приле­ гающей к ней местности. Боковые канавы способствуют также осу­ шению верхней части земляного полотна в связи с испарением вла-

139

1

гн с внутренних откосов боковых канав. Однако положительное действие боковых канав сказывается лишь при быстром отводе из них воды.

При водонепроницаемых грунтах и малоудовлетворительных условиях поверхностного стока боковым канавам придают трапе­ цеидальное сечение с шириной по дну 0,4 м и глубиной обычно 0,7—0,8 м (до 1—1,2 м как максимум), считая от бровки насыпи. Откосам канав в выемках придают крутизну 1 1,5, а у насыпей внутренний откос канав имеет крутизну 1 : 3 (рис. 8.1, а).

Если земляное полотно возводят в сухих местах с обеспечен­ ным быстрым стоком поверхностных вод, а грунтовые воды распо­ ложены глубоко, боковые канавы устраивают треугольного сече­ ния глубиной не менее 0,3 м от поверхности земли (рис. 8.1, б). Крутизна откосов таких канав 1 : 3 и менее обеспечивает автомо­ билям возможность безопасного съезда с насыпи. В водопроница­ емых песчаных, щебенистых и гравелистых грунтах, обеспечиваю­ щих быстрое впитывание воды в любое время года, канавы не де­ лают.

В выемках, расположенных в гравелистых, щебенистых грунтах или легковыветривающихся скальных породах, устраивают трапе­

Глубину канав в равнинной местности назначают по опыту экс­ плуатации в указанных выше пределах, проверяя в случаях необ­ ходимости при значительном притоке воды с окружающей местно­ сти достаточность пропускной способности канав гидравлическими расчетами. При этом глубину канав назначают так, чтобы низ вы­ хода дренажного слоя дорожной одежды на откос (или дренажных воронок) возвышался над дном канавы не менее чем на 20 см. При помощи боковых водоотводных и нагорных канав поверхностные воды отводятся в пониженные места (лога, тальвеги) и пропуска­ ются через дорогу, для чего в логах строят водопропускные трубы под насыпями и малые мосты (см. п. 9.1).

140