Глава 8 Способы оптимизации воднотеплового режима земляного полотна

8.1.Общие сведения. Требования к грунтам земляного полотна.

Земляное полотно (ТКП 313-2011(02191)) – это инженерное сооружение из грунта, на котором размещается дорожная одежда. Земляное полотно воспринимает статические нагрузки от дорожной одежды и динамические от подвижного состава и передает их на основание. Земляное полотно предназначено так же для выравнивания земной поверхности в пределах дорожной трассы и придание дороге необходимого плана и профиля. Оно так же регулирует поверхностный сток воды.

Земляное полотно – наиболее ответственный элемент автомобильной дороги, в значительной степени, ее несущая конструкция. Его можно считать фундаментом дороги.

От надежности земляного полотна зависит стабильность работы дорожной одежды, прочность, ровность и другие транспортноэксплуатационные качества автомобильной дороги. Земляное полотно и дорожную одежду надо рассматривать в комплексе, как на стадии проектирования, так и в процессе эксплуатации.

Так как основным материалом земляного полотна является грунт, свойства которого изменяются при изменении техногенных и природных воздействий, то и состояние земляного полотна, его надежность (способность работать без отказа), так же не постоянно. Всё это не обходимо учитывать при проектировании, строительстве и эксплуатации земляного полотна, рассматривая любой его

элемент, как открытую динамическую систему. К земляному полотну предъявляется следующие основные требования:

•

о должно быть прочным (грунт должен иметь достаточное сопротивление воздействию нормальных напряжений), устойчивым (грунт должен иметь достаточное сопротивление воздействию касательных напряжений), надёжным ( работать без отказа), долговечность ( иметь неопределенно долгий срок службы);

•

ся поверхность земляного полотна, устройств при нём и полосы отвода должны быть спланированы и защищены так, чтобы атмосферная вода нигде не застаивалась и был бы обеспечен максимальный её сток в стороны или в специальные водоотводные сооружения при минимальной впитываемости в грунт, а текущая вода не размывала бы откосы и основание;

•

онструкции земляного полотна должны обеспечивать минимальные расходы на их устройства, ремонты и содержание при максимальной возможности механизации и автоматизации работ.

Кроме основных существуют эксплуатационные требования, предъявляемые к земляному полотну:

но должно обеспечивать длительную эксплуатацию с минимальными отказами при пропуске тяжеловесных и крупногабаритных транспортных средств при установленных скоростях движения;

ыть ремонтопригодным;

ыть равнонадёжным по протяжению независимо от вида применяемых грунтов и естественного состояния основания.

Так как земляное полотно представляет собой линейное (вытянутое в длину) сооружение, то основной частью его проекта является поперечный профиль – инженерно-геологический разрез, перпендикулярный продольной оси.

Для защиты земляного полотна от неблагоприятных природных воздействий оно имеет также комплект различных водоотводных, защитных и укрепительных сооружений и устройств.

Применяют типовые и индивидуальные конструкции (профили) земляного полотна. Типовые решения представляют собой типовые поперечные профили земляного полотна, регламентируемые нормативными документами. Они созданы в результате последовательного обобщения опыты проектирования, строительства и эксплуатации земляного полотна. Типовые решения применяются в основном без обоснования инженерными расчетами, но с привязкой к местным условиям, иногда специфическим цветом, но уже хорошо изученным и апробированным многолетней практикой применения. Типовые решения чаще всего используются в следующих случаях:

¾

ри простых инженерно-геологических, гидрогеологических и других условиях;

¾

ри возведении полотна из обычных грунтов (обычными грунтами считаются все дренирующие грунты, а также глинистые, имеющие твёрдую или полутвёрдую консистенцию – при показателе текучести JL<0,25).(табл.3.5)

¾

ри прочном основании с косогорностью не круче 1:5 при скальных грунтах и косогорностью не круче 1:3 при нескальных;

¾

ри рабочих отметках земляного полотна до 12,0 м (в случае использования глинистых грунтов при 0,25<JL<0,50 – при высоте насыпей до 6,0 м, скальных слабовыветривающихся и неразмягчаемых легко-выветривающихся – до 20,0 м);

¾

в некоторых сложных инженерно-геологических региональных условиях, но с ограничением по отдельным геометрическим параметрам, консистенции грунтов и пр.( например, насыпи на болотах глубиной до 3,09 – 4,0м и др.).

Индивидуальные решения (проекты) разрабатываются для сложных объектов земляного полотна, сооружаемых в сложных физико-географических, климатических и инженерногеологических условиях. Для составления такого проекта производят детальные инженерно-геологичекие изыскания, определяют в нужном объеме физико-механические и прочностные свойства грунтов и все принимаемые проектные решения обосновывают инженерными расчетами.

Рис.8.1 – Типы земляного полотна: 1 – основная площадка; 2 - собственно земляное полотно; 3 – основание

Индивидуальные проекты земляного полотна разрабатываются на следующие объекты:

9

асыпи высотой более 12,0 м из раздробленных скальных грунтов, песка и глинистых грунтов твердой или полутвердой консистенции (JL< 0,25) и выемки при высоте откосов более 12,0 м;

9

асыпи высотой более 6,0 м из глинистых грунтов тугопластичой консистенции (0,25 <JL< 0,50) и выемки глубиной более 6,0 м в глинистых и пылеватых грунтах в районах избыточного увлажнения;

9насыпи на слабых основаниях, а также при выходе ключей в пределах основания;

9насыпи в пределах болот I и III типов глубиной более 4,0 м и болот II типа глубиной более 3,0 м, а также при поперечном уклоне минерального дна болот I типа круче 1:10; II типа —1:15, III типа — 1:20; насыпи на болотах с торфом неустойчивой консистенции, не поддающейся классификации;

асыпи на поймах рек, на участках пересечения водоемов и водотоков, а также на участках временного подтопления, на

участках земляного полотна, расположенных вдоль водотоков, водохранилищ и морей;

асыпи на косогорах с уклоном круче 1:5, сложенных скальными грунтами, на косогорах с уклоном круче 1:3, сложенных

нескальными грунтами, а также на косогорах крутизной от 1:5 до 1:3 при высоте низовых откосов более 12,0 м;

ыемки в скальных грунтах при неблагоприятных инженерногеологических условиях, в том числе при залегании пластов горных пород с наклоном круче 1:3 в сторону пути;

ыемки в глинистых переувлажненных грунтах с показателем текучести JL> 0,50 или вскрывающие водоносные горизонты;

ыемки в сильнонабухающих грунтах, в других (в том числе

скусственных) грунтах, резко снижающих устойчивость откосов и прочность грунтов основной площадки при воздействии климатических факторов и динамических воздействиях (глинистые

грунты с влажностью на границе текучести WL> 0,40), а также насыпи, проектируемые с использованием указанных грунтов;

емляное полотно на пучиноопасных участках (места с перемещающимися разнородными по своим пучинистым свойствам грунтами в зоне промерзания;

9

асыпи высотой до 3,0 м на основаниях с мелкобугристым рельефом;

9

частки с локальным увлажнением пучинистых грунтов;

9

онцевые участки скальных выемок; участки с нарушением температурного режима);

9

емляное полотно в местах активных склоновых процессов (на участках с наличием или возможным развитием оползней, обвалов, осыпей, каменных россыпей, снежных лавин, селей, оврагов);

9

емляное полотно на участках с развитием естественных или искусственных подземных полостей (карсты, горные выработки);

9

емляное полотно в местах пересечения его трубопроводами;

9

емляное полотно, при сооружении которого используется гидромеханизация и взрывные способы производства работ, а также земляное полотно с элементами геотекстиля и теплоизоляционных материалов в конструкции;

9

емляное полотно в районах распространения вечномерзлых грунтов: при основаниях с величиной относительной осадки более 0,1, в том числе на марях, а также наледных участках, на участках с наличием подземного льда, развития термокарста, солифлюкции, бугров пучения;

9

емляное полотно в районах с высокой сейсмичностью (7 и более баллов);

9

асыпи и выемки на участках с грунтами, подверженными разжижению при динамических воздействиях.