Проверка дренирующей способности дополнительного слоя

При расчете дренажной конструкции определяется требуемая толщина дренирующего слоя или производится проверка дренирующей способности дополнительного слоя с известными параметрами. В районах сезонного промерзания грунтов учитываются два расчетных этапа работы дренажных конструкций:

1. Период, когда основание дорожной одежды под серединой проезжей части уже оттаяло, дренирующий слой у ее краев находится в мерзлом состоянии, а водоотводящие устройства не работают.

2. Период, когда дренирующий слой полностью оттаял, а водоотводящие устройства начали нормально функционировать.

В зависимости от конкретных условий дренажная конструкция может быть рассчитана на один из трех вариантов работы:

1. Осушение.

2. Осушение с периодом запаздывания отвода воды.

3. Поглощение.

Можно считать обеспеченной дренирующую способность дополнительного слоя толщиной , если выполняется условие

, (9.5)

где – толщина дренирующего слоя, установленная расчетом, м.

Во всех случаях полную толщину дренирующего слоя следует принимать не менее 0,20 м. На участках, где длина пути фильтрации м, дренирующий слой должен быть рассчитан на поглощение количества воды, поступающей за расчетный период. Длина пути фильтрации принимается равной: при двускатном профиле , где – ширина проезжей части, м; – ширина укрепительной (краевой) полосы обочины, м; – толщина дорожной одежды, м; – коэффициент заложения откоса дорожной одежды; – величина уширения дополнительного слоя, м; и при односкатном – .

Полную толщину дренирующего слоя , работающего по принципу осушения, определяют по формуле

, (9.6)

где – толщина слоя, полностью насыщенного водой, м;

– дополнительная толщина слоя, зависящая от капиллярных свойств материала (м), равная: 0,10…0,12 м для песков крупных; 0,14…0,15 м – средней крупности; 0,18…0,20 м – мелких.

Значение устанавливают по номограммам, показанным на рис. 9.4 и 9.5 в зависимости от поперечного уклона низа дренирующего слоя (принимается равным поперечному уклону поверхности проезжей части), длины пути фильтрации и расчетной величины притока воды (м³/м²) в дренирующий слой, определяемого по формуле (9.7).

Рис. 9.4 Номограмма для определения при устройстве дренирующего слоя из песков мелких, средней крупности и крупнозернистых с

коэффициентом фильтрации менее 10 м/сут.

(при односкатном поперечном профиле (м³/м);

при двускатном (м³/м))

Рис. 9.5 Номограмма для определения при устройстве дренирующего слоя из крупных песков с коэффициентом фильтрации более 10 м/сут.

, (9.7)

где – осредненное (табличное) значение притока воды в дренирующий слой при традиционной конструкции дорожной одежды (л/м²), определяемое по табл. 9.7;

– коэффициент «пик», учитывающий неустановившийся режим поступления воды из-за неравномерного оттаивания и выпадения атмосферных осадков, принимаемый по табл. 9.8;

– коэффициент гидрологического запаса, учитывающий снижение фильтрационной способности дренирующего слоя в процессе эксплуатации дороги, принимаемый по табл. 9.8;

– коэффициент, учитывающий накопление воды в местах изменения продольного уклона, определяемый при одинаковом направлении участков профиля у перелома по номограмме рис. 9.6, а при встречных уклонах – по эмпирической формуле (9.8);

– коэффициент, учитывающий снижение притока воды при принятии специальных мер по регулированию водно-теплового режима, назначаемый по табл. 9.9.

Таблица 9.7

Значения и

Дорожно-климатическая зона	Схема увлажнения рабочего слоя	Объем воды, поступающей в основание дорожной одежды из грунта
		супесь легкая, песок пылеватый	суглинок, глина	суглинок пылеватый	супесь пылеватая
II	1 2 3	15/2,5 25/3 60/3,5	20/2 50/3 90/4	35/3 80/4 130/4,5	80/3,5 130/4,5 180/5
III	1 2 3	10/1,5 15/2 25/2,5	10/1,5 25/2 40/2,5	15/2 30/2,5 50/3,5	30/3 40/3 60/4
IV, V	3	20/2	20/2	30/2,5	40/3

Примечания: 1. В числителе дан общий объем воды (л/м²), поступающей в основание за весь расчетный период, в знаменателе (л/м²) – за сутки.

2. Для насыпей из непылеватых грунтов высотой более требуемой СНиП во II дорожно-климатической зоне принимают =1,5 л/м².

3. При наличии разделительной полосы для участков насыпей, проходящих в нулевых отметках высотой меньше требуемой СНиП во II дорожно-климатической зоне, расчетные значения увеличивают на 20%.

, (9.8)

где – коэффициент фильтрации, м/сут.;

– время запаздывания (сут.), равное для II дорожно-климатической зоны 4…6 сут., для III – 3…4 сут. (большие значения – для мелких песков);

, – абсолютные величины встречных уклонов, доли единицы;

– пористость материала дренирующего слоя, доли единицы.

Рис. 9.6 Номограмма для определения коэффициента увеличения объема воды в дренирующем слое в местах изменения вогнутого профиля

(, – соответственно продольные уклоны выше и ниже перелома профиля)

По номограммам рис. 9.4, 9.5 и 9.6 можно также определять требуемые значения коэффициента фильтрации дренирующего слоя при известных других параметрах дренажной конструкции.

Таблица 9.8

Значения и

Дорожно-климатическая зона	Схема увлажнения рабочего слоя	для грунтов		для пылеватых грунтов
		непылеватых	пылеватых
II	1 2 3	1,5 1,5 1,6	1,5 1,6 1,7	1,0/1,0 1,2/1,2 1,3/1.2
III	1 2 3	1,4 1,4 1,5	1,5 1,5 1,6	1,0/ 1,0 1,1/1,0 1,2/1,1
IV и V	3	1,5	1,3	1,1/1,0

Примечания: 1. Для непылеватых грунтов = 1,0.

2. В числителе даны значения для дорог I-а, I-б, II, I-в категорий, в знаменателе – III, IV, II-в, III-в.

Таблица 9.9

Коэффициент уменьшения притока воды в дренирующий слой

Мероприятие	Схема увлажнения	Значения для грунтов
		супесь	легкий суглинок	тяжелый суглинок, глина
Укрепление обочин (по отношению к неукрепленным)	1	0,70	0,75	0,80
	2, 3	0,895	0,9	0,95
Монолитные слои основания с остаточной пористостью материала до 5 %	1	0,80	0,80	0,80
	2, 3	0,90	0,90	0,90

Полную толщину дренирующего слоя (в метрах), работающего по принципу осушения с периодом запаздывания отвода воды, достаточную для временного размещения в его порах поступающей в конструкцию в начальный период ее оттаивания воды, определяют по формуле

, (9.9)

где – коэффициент заполнения пор влагой в материале дренирующего слоя к началу оттаивания, определяемый по табл. 9.10.

Полная толщина дренирующего слоя, работающего по принципу поглощения, определяется по формуле

, (9.10)

где – расчетное количество воды, накапливающейся в дренирующем слое за весь расчетный период (см. табл. 9.7), л/м².

Таблица 9.10

Значения коэффициента заполнения пор влагой в дренирующем слое к началу оттаивания

Толщина дренирующего слоя, см	Значение для II дорожно-климатической зоны при пористости
	0,4	0,36	0,32	0,28
До 20 20…40 Более 40	0,40 0,35 0,30	0,50 0,40 0,35	0,60 0,50 0,45	0,70 0,60 0,55

Примечание. B III дорожно-климатической зоне величину следует уменьшить на 20 %.

Полная толщина дренирующего слоя в конструкции с прикромочным дренажом, усиливающим процесс движения воды в песке мелком и средней крупности, устанавливается с помощью номограмм представленных на рис. 9.7.

а – мелкий песок; б – песок средней крупности

Рис. 9.7 Номограммы для расчета дренирующего слоя в конструкции с

прикромочным дренажом ( – поперечный уклон низа дорожной одежды)