книги из ГПНТБ / Максимов С.Н. Инженерные сооружения (с основами строительного дела) учеб. пособие

также со специальными нормами и техническими условиями на

строительство дорог.

В основе проекта дороги лежат материалы изысканий, среди которых чрезвычайно важны материалы инженерно-геологических изысканий, так как инженерно-геологические условия часто явля­ ются определяющими при выборе варианта трассы, а также ре­ шающими при выборе конструкции земляного полотна, типа по­ крытия, системы инженерных сооружений и т. п. Большая протя­ женность дороги и относительная узость полосы, захватываемой ■ею, создают специфику дорожных изысканий. Они проводятся в виде линейных изысканий по трассам отдельных вариантов дороги и при их проведении используются материалы инженерно-геологи­ ческих съемок. Особенности дорожных инженерно-геологических исследований рассматриваются в курсах по инженерной геологии (Попов, 1959), а применяемые методы исследования — в курсе «Методы инженерно-геологических исследований».

По материалам изысканий составляется проектная докумен­ тация, представляемая в виде инженерно-геологического профиля, (рис. ПО), на котором нанесены «красные отметки» проектного профиля дороги.

При проектировании дорог существуют различные допустимые продольные уклоны. Так, для современных дорог I класса допу­ скаются продольные уклоны в 4%, а для магистральных желез­ ных дорог— 12—20%о- Для других классов дорог эти величины соответственно меняются. Исходя из требований безопасности дви­ жения регламентируется и кривизна пути на закруглениях и по­ воротах. Для магистральных железных дорог не допускаются кривые с радиусом меньше 600 м в равнинной и 500 м в горной местности.

Кроме этого, существуют требования к допустимым уклонам

икривым поворотов, вытекающие из необходимости надлежащей видимости препятствия и обеспечения остановки транспорта, что особенно важно для автомобильных дорог, используемых также для движения гужевого транспорта и пешеходов.

Следует отметить, что требования к допустимым уклонам и радиусам кривых не являются стабильными, а периодически пе­ ресматриваются в зависимости от изменения мощности двигателей

искорости движения транспорта.

§ 4. АВТОМОБИЛЬНАЯ ДОРОГА

с необходимой скоростью. Для этого она должна занимать опре­ деленное положение в пространстве, иметь полосообразное геомет­ рическое очертание и представлять собой достаточно ровную и прочную поверхность. На рис. 111 приведен поперечный профиль дороги, на котором видно, что рядом с проезжей частью (6) рас­

190

полагаются о б о ч и н ы (8), составляющие вместе дорожное по­ лотно. По краям дорожного полотна идут боковые канавы — к ю ­

Рис. 111. Земляное полотно и элементы конструкции автомобиль­ ной дороги:

Городские улицы отличаются от внегородских дорог отсутстви­ ем обочин и кюветов и наличием пешеходных полос т р о т у а ­ ров. При интенсивном движении городского транспорта улицы часто разделяют на отдельные продольные полосы с различной

интенсивностью движения.

Ширима проезжей части устанавливается в зависимости от ин­ тенсивности движения (с перспективой на оудущее) в наиоолее загруженные периоды времени и составляет для одной полосы движения от 2,75 (для дорог V класса) до 3,5 м (для дорог I, II, III класса). Соответственно ширина проезжей части в несколько по­ лос движения устанавливается кратной этим величинам. В настоя-

191

щее время дороги сооружают с двух-, трех- и четырехрядным дви­ жением и с шириной проезжей части в / 10 м и оолее для дви­

жения в одном направлении.

Для стока воды с проезжей части дороги придается попереч­ ный уклон, тем меньший, чем ровнее дорожное покрытие. Так, для

для грунтовых дорог — 3,5%.

Очень ответственным конструктивным элементом дороги яв­

шается над ней только для обеспечения стока поверхностных вод. При пересеченном рельефе местности, для сглаживания неров­ ностей естественной поверхности, земляное полотно располагают либо выше поверхности земли в насыпях, либо ниже этой поверх­

ности в выемках (см. рис. 111).

Высокие насыпи возводятся из грунтов, которые вынимаются со смежных участков дороги, прокладываемой в выемках, или до­ ставляются из специальных «резервов» (т. е. карьеров).

Лишний грунт, извлекаемый при разработке выемки и не ис­ пользуемый на смежном участке для возведения насыпи, уклады­ вается в кавальеры в стороне от дороги.

Обычно стремятся так спроектировать земляное полотно, что­ бы по возможности весь грунт оказался полезным и вынутый в пределах выемок мог быть уложен в насыпь. При этом желатель­

большинстве случаев для сооружения земляного полотна исполь­ зуют, кроме того, грунты, доставляемые из резервов. Это связано еще и с тем, что по условия,м эксплуатации дорог в зимних усло­ виях расположение земляного полотна на насыпи определенной высоты обеспечивает меньшую заносимость его снегом, а также лучшую работу во влажный период времени (весной и осенью).

192

Крутизна откосов насыпей и выемок зависит от свойств грун­ тов, из которых возводится насыпь, и грунтов, в которых прохо­ дится выемка.

Для большинства насыпей небольшой высоты (до 10—15 м), возводимых из песчано-глинистых грунтов, обычно достаточно устойчивым оказывается откос крутизной 1 : 1,5 (высота h= 1, за­ ложение /=1,5). Однако для более высоких насыпей (свыше 20 м) нижняя часть насыпи должна иметь более пологое заложение. Такое уположение нижней части откоса одновременно способству­ ет уменьшению скорости стекания дождевых и талых вод, что пре­ дохраняет откосы от размыва. Иногда откос высокой насыпи про­ ектируют с сохранением одинаковой крутизны, а уширение ниж­ ней части достигают устройством горизонтальных площадок — берм, которые к тому же облегчают осмотр, ремонт и укрепление откосов.

Откосы выемок, заложенных в плотных грунтах ненарушен­ ного сложения, могут оказаться устойчивыми и при более крутом заложении— 1 : 1,5 и 1:1, а в скальных грунтах и при еще боль­ шей крутизне — 1 : 0,5; 1 : 0,2 и даже вертикальные.

Вообще же высокие насыпи и глубокие выемки подлежат спе­ циальному проектированию, и устойчивость их откосов проверяет­ ся расчетами.

Возведение насыпей можно производить из различных грун­ тов и разными методами. Из супесчано-суглинистых грунтов на­ сыпи обычно возводят «сухой» отсыпкой с последующим уплотне­ нием. Песчаные грунты также можно укладывать отсыпкой, но во многих случаях оказывается целесообразным укладывать их с помощью гидромеханизации.

Разработка выемок в нескальных грунтах производится глав­ ным образом с помощью землеройных машин или гидромехани­ ческих снарядов. В скальных грунтах при прохождении выемок применяют рыхление породы взрывами. В отдельных случаях вы­ емки разрабатываются с помощью взрывов на выброс.

Методы укладки грунта в земляное сооружение, разработка грунта различными способами, так же как и транспорт грунта, рассмотрены в главе II «Производство земляных работ». Там же дана характеристика основных типов механизмов, применяемых при этих работах.

На участках трассы, где дорога располагается на склоне и по­ лоса местности, примыкающая к трассе, имеет поперечный уклон (косогорность), земляное полотно приходится возводить в виде более сложной конструкции. Большие трудности возникают при

развитием на них таких физико-геологических процессов, как оползни, осыпи, обвалы, сели и лавины, а также карст. В этих условиях должны проводиться специальные инженерно-геологиче­

ские исследования по оценке устойчивости косогоров как в есте­ ственных условиях, так и после возведения дороги.

При проведении дороги по косогору, при уклонах его меньше 20%, наиболее простым решением является устройство полувыем- ки-полунасыпи (рис. 113). При большей крутизне склона, для по-

Рис. 113. Насыпь в полувыемке-полунасыпи

вышения устойчивости земляного полотна основание насыпи раз­ делывается уступами, а при еще большей крутизне для низового откоса устраиваются упоры — контрфорсы.

При устройстве дороги на очень крутом склоне, когда откос

При проведении дороги по косогору для удержания откосов выемки от сползания, а также для уменьшения объема откосы ук­ репляют подпорной стенкой.

Подпорные стенки являются очень ответственными сооруже­ ниями на горной дороге и должны надежно противостоять давле­ нию на них грунта. Всякое их смещение или разрушение грозит нарушением движения по дороге. Схемы работы подпорной стенки

194

приводятся на рис. 115, где наряду с тяжелыми стенками, рабо­ тающими как гравитационное сооружение (Л), показаны легкие стенки, пригружепные телом насыпи (Б) или заанкеренные к ос­ новному горному массиву (В).

Однако в горах встречаются случаи, когда крутые склоны сло­ жены настолько прочными скальными грунтами, что дорога мо­ жет быть проложена на полке, вырубленной в скале, а откос сде-

Рис. 115. Схемы подпорных стенок:

лай вертикальным или даже нависающим. В этих условиях, одна­ ко, скальные породы могут оказаться легко выветривающимися и тогда откос следует предохранять от разрушения путем создания легких «одевающих» стеною Такие стенки не работают как под­ держивающие подпорные сооружения, а служат лишь поверхност­ ным прикрытием.

Иногда при трассировании дороги по полке на крутом обрыве возникает необходимость вынесения части ширины земляного по­ лотна в сторону ущелья. В таком случае устраивают балконы (рис. 116), нависающие над обрывом.

Подпорные стенки возводят обычно из каменной кладки, бе­ тона или железобетона. В настоящее время многие такие конструк­ ции монтируются из сборных элементов, изготовляемых заранее

на заводах и полигонах. Однако часть из них может быть изго­ товлена непосредственно на месте строительства.

В ряде случаев, например при большой неустойчивости скло­ на, пересечении участков прохождения селей, лавин, камнепадов и т. п., оказывается целесообразным располагать дорогу внутри массива, заключая ее в тоннель или

вий редко оказывается возможным, так как дорога должна сле­ довать определенному направлению, не отклоняясь существенно от возможно кратчайшего варианта.

В этих условиях приток вод к дорожным сооружениям оказы­ вается неизбежным и возникает необходимость в специальных ме­ рах по отводу его от дороги. Общая система таких мер носит на­

в соответствии с количеством поступающей воды и путями ее дви­ жения.

Для отвода поверхностных вод применяют системы нагорных и водоотводных канав, ливнестоков, защитных берм и банкетов и других сооружений (рис. 117). Для пропуска поверхностных вод под земляным полотном устраивают фильтрующие насыпи, тру­ бы и малые мосты.

Вся система дорожного водоотвода должна работать таким образом, чтобы не допускать скопления поверхностных вод у на­ сыпи и вообще у земляного полотна, чем обеспечивается предохра­ нение его ог переувлажнения и как следствие этого потери устой­ чивости.

Особенно большое значение правильное устройство водоотво­ да имеет в пересеченной местности, где ввиду больших уклонов дневной поверхности может образоваться концентрация сте­ кающих вод и возникнуть быстро текущие потоки, способные раз­ мывать поверхностные грунты. В таких условиях дорожный водо­

196

отвод должен представлять собой систему сооружений, включаю­ щую прочно укрепленные канавы, каскады перепадов с водобой­ ными колодцами (для гашения энергии быстро движущейся воды), лотки и быстротоки, преграды и т. п.

При строительстве дорог вне населенных пунктов дорожный водоотвод осуществляется обычно в виде сооружений открытого типа и устраивается на поверхности земли в стороне от проезжей части дороги.

Рис. 117. Система дорожного водоотвода:

В городских условиях поверхностная вода, стекающая с крыш зданий и дворовых территорий, сбрасывается на поверхность ули­ цы. Поэтому проезжая часть городской дороги (улицы) разме­ щается несколько ниже, чем прилегающая к ней территория за­ стройки (квартал). Для отвода этих вод под проезжей частью улиц прокладываются системы водоотвода — ливнестоки, которые должны отводить поверхностные воды с территории улицы и при­ легающего квартала и обеспечивать нормальную работу проезжей части и тротуаров. Для этого в сеть уличного водоотвода вклю­ чается система подземных коллекторов большого сечения, обес­ печивающая своевременный и быстрый отвод ливневых и талых

вод.

Кроме поверхностных вод большую опасность для устойчиво­ сти земляного полотна представляют подземные воды. Слои по­ верхностных грунтов, обычно четвертичных или других более или менее рыхлых образований, часто являются средой, в которой заключены грунтовые воды. Если они залегают на небольшой глу­ бине, то это может вызвать увлажнение земляного полотна. Для борьбы с этим явлением может оказаться необходимым искус­

197

ственное понижение уровня грунтовых вод и отвод их от земля­

ного полотна.

Подземный сток, так же как и поверхностный, меняется посезонно. В осенне-весеннее время, т. е. в период снеготаяния и за­ тяжных и сильных дождей, когда происходит интенсивная инфиль­ трация поверхностных вод в толщу грунтов, уровень грунтовых вод повышается. В сухие периоды года он соответственно понижается. Эти изменения положения грунтовых вод должны учитываться при

проектировании дороги.

Действенной мерой защиты земляного полотна от вредного влияния грунтовых вод является их перехват и отвод.

Полный перехват возможен только в случае близкого залега­ ния водоупора, тогда как при водоносных пластах большой мощ­ ности он практически невозможен и приходится ограничиваться местным водопонижением. Кроме этих простых случаев существует целый ряд других более сложных, когда приходится сооружать сложные системы грунтового водопонижения и другие устройства.

Дорожная одежда является основным элементом дорожной конструкции, предназначенным для укрепления проезжей части дороги. Для нормального движения автомобилей проезжая часть должна обладать надлежащей прочностью и ровностью. Под воз­ действием движущегося по дороге транспорта и климатических факторов она не должна деформироваться и неравномерно изна­ шиваться.

В связи с тем что различные типы дорог предназначены для пропуска различных транспортных средств (по составу и интен­ сивности), дорожные одежды должны иметь разную конструкцию. Причем чем более тяжелое и интенсивное движение ожидается на дороге, тем прочнее должна быть ее дорожная одежда.

198

Отдельные слои дорожной одежды работают в неодинаковых условиях, поэтому они должны обладать разной прочностью и со­ здаваться из разных материалов (рис. 118).

Верхний слой дорожной одежды (I), на который непосред­

тонкий слой прочного материала, лежащий на более толстых и менее прочных слоях (II и III) о с н о в а н и я п о к р ыт и я . От­ дельные слои дорожной одежды работают в различных условиях нагружения, наибольшую нагрузку воспринимает покрытие, по мере перехода к более глубоким слоям дорожной конструкции,

струкции. Поэтому верхние конструктивные слои дорожной одеж­ ды должны сооружаться из достаточно прочных материалов. По мере углубления прочность материалов дорожной одежды может уменьшаться.

Дорожная одежда своим нижним слоем опирается на поверх­

одежда будет прогибаться. Важно, чтобы этот прогиб был упру­ гим (обратимым), так как в противном случае необратимые дефор­ мации будут вести к образованию трещин и последующему раз­ рушению дороги.

Дорожные одежды бывают ж е с т к и м и и н е ж е с т к и м и . К первым относятся цементобетонные покрытия, а ко вторым — все остальные, создаваемые из несвязных или малосвязных материалов, пропитанных органическим вяжущим составом (рис. 119).

В зависимости от интенсивности движения, типа и тяжести транспортных средств, а также назначения дороги, выбирают ти­ пы покрытия и конструкцию основания.

При очень малой интенсивности движения и использовании относительно небольших автомобилей до настоящего времени при­ меняют простейшие дороги, у которых дорожным покрытием слу­ жит верхний уплотненный слой земляного полотна. Это так на­ зываемые г р у н т о в ы е д о р о г и , которые строятся путем вы­ равнивания дневной поверхности, придания поперечного уклона, создания кюветов по бокам от проезжей части и укатки самой дороги. Качество таких дорог зависит от грунтов, в которых они проложены, и существенно меняется по сезонам года. В ряде слу­ чаев их улучшают, производя укладку в верхнем слое земляного полотна «оптимальной смеси», позволяющей при уплотнении до­ стигать максимальной плотности и прочности. Как дороги мест­ ного назначения, они продолжают иметь широкое применение, но по мере роста грузооборота должны заменяться на более совер­ шенные.

199