Группы грунтов по степени пучинистости

(#M12291 5200258СНиП 2.05.02-85#S, прил.2 табл.7)

 

#G0Грунт	Группа
Песок гравелистый, крупный и средней крупности, содержащий до 2% частиц мельче 0,05 мм	I
Песок гравелистый, крупный, средней крупности и мелкий, содержащий до 15%, частиц мельче 0,05 мм, супесь легкая крупная	II
Супесь легкая, суглинок легкий и тяжелый, глины	III
Песок пылеватый, супесь пылеватая, суглинок тяжелый пылеватый	IV
Супесь тяжелая пылеватая, суглинок легкий пылеватый	V

 

 

4.2. Конструкцию считают морозоустойчивой при условии

 

, (4.1)

 

где - расчетное (ожидаемое) пучение грунта земляного полотна;

 

- допускаемое для данной конструкции пучение грунта (табл.4.3)

 

 

Таблица 4.3

 

#G0Тип дорожной одежды	Вид покрытия	Допустимая величина морозного пучения , см
Капитальный	Асфальтобетонное
Облегченный	Асфальтобетонное
Переходный	Переходное

 

Примечание. В восточных районах II-III дорожно-климатических зон значения следует увеличивать на 20-40% (большие значения для дорожных одежд облегченного и переходного типов).

 

 

4.3. Расчет на морозоустойчивость необходимо выполнять для характерных участков или групп характерных участков дороги, сходных по грунтово-гидрологическим условиям, имеющим одну и ту же конструкцию дорожной одежды и одинаковую схему увлажнения рабочего слоя земляного полотна.

 

4.4. При предварительной проверке на морозоустойчивость величину возможного морозного пучения следует определять по формуле

 

, (4.2)

 

где - величина морозного пучения при осредненных условиях, определяемая по рис.4.3 в зависимости от толщины дородной одежды (включая дополнительные слои основания), группы грунта по степени пучинистости (см. табл.4.3) и глубины промерзания ( );

 

- коэффициент, учитывающий влияние расчетной глубины ( ) залегания уровня грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод (рис.4.1); при отсутствии влияния грунтовых или длительно стоящих поверхностных вод следует принимать: для супеси тяжелой и пылеватой и суглинка =0,53; для песка и супеси легкой и крупной =0,43;

 

- коэффициент, зависящий от степени уплотнения грунта рабочего слоя (табл.4.4);

 

- коэффициент, учитывающий влияние зернового состава грунта основания насыпи или выемки (табл.4.5);

 

- коэффициент, учитывающий влияние нагрузки от собственного веса вышележащей конструкции на грунт в промерзающем слое и зависящий от глубины промерзания (рис.4.2);

 

- коэффициент, зависящий от расчетной влажности грунта (табл.4.6).

 

 

Таблица 4.4

 

#G0Коэффициент уплотнения	для грунта
	песка пылеватого, супеси легкой и пылеватой, суглинка, глины	песка, кроме пылеватого, супеси легкой крупной
1,03-1,00	0,8	1,0
1,01-0,98	1,0	1,0
0,97-0,95	1,2	1,1
0,94-0,90	1,3	1,2
<0,90	1,5	1,3

 

 

Таблица 4.5

 

#G0Грунт
Пески	1,0
Супеси	1,1
Суглинки	1,3
Глины	1,5

 

 

Таблица 4.6

 

#G0Относительная влажность	0,6 и менее	0,7	0,8	0,9
	1,0	1,1	1,2	1,3

 

 

Рис.4.1. Зависимость коэффициента от расстояния от низа дорожной одежды до расчетного УГВ или УПВ: 1 - супесь пылеватая и тяжелая пылеватая, суглинок; 2 - песок, супесь легкая и легкая крупная

 

 

Рис.4.2. Зависимость коэффициента от глубины промерзания от поверхности покрытия: 1 - супесь пылеватая и тяжелая пылеватая, суглинок; 2 - песок, супесь легкая и легкая крупная

 

 

4.5. Если данные натурных наблюдений отсутствуют, то глубину промерзания дорожной конструкции можно определять по формуле

 

, (4.3)

 

где - средняя глубина промерзания для данного района, устанавливаемая при помощи карт изолиний (рис. 4.4).

 

4.6. При глубине промерзания дорожной конструкции м устанавливают по графикам рис. 4.3; при м - по формуле

 

, (4.4)

 

где - величина морозного пучения при =2,0 м;

 

=1,0; =0,16; =2,0 при 2,0< <2,5;

 

=1,08; =0,08; =2,5 при 2,5< <3,0.

 

 

Рис.4.3. Графики для определения осредненной величины морозного пучения

 

 

Примечания. 1. Кривую II-V выбирают в соответствии с табл.4.2. 2. Кривую IIа выбирают при 2 и 3-й схемах увлажнения рабочего слоя, кривую IIб - при 1-й

 

 

4.7. Если при расчетном сроке службы до 10 лет полученная величина возможного пучения будет превышать требуемую (см. табл.4.3), а при сроке службы более 10 лет будет превышать 80% от требуемой, то необходимо рассмотреть вариант устройства морозозащитного слоя. В этом случае предварительно определяют ориентировочно требуемую толщину морозоустойчивой конструкции дорожной одежды, используя графики рис.4.3. Для этого, зная допустимую величину морозного пучения , рассчитывают осредненную величину морозного пучения по формуле

 

(4.5)

 

Затем по графику рис.4.3 в соответствии с группой грунта по степени пучинистости определяют .

 

4.8. Уточненный расчет толщины морозозащитного слоя ( ) выполняют по термическому сопротивлению конструкций. Для этого необходимо иметь следующие исходные данные:

 

- географическое местоположение рассматриваемого участка дороги;

 

- конструкцию дорожной одежды (наименование и толщина слоев), необходимую по условиям прочности и дренирования;

 

- схему увлажнения рабочего слоя земляного полотна (1, 2 или 3) и расчетную глубину залегания подземных вод от поверхности покрытия;

 

- наименование грунтов земляного полотна;

 

- расчетный срок службы дорожной одежды.

 

4.9. Толщину морозозащитного слоя определяют по формуле

 

, (4.6)

 

где - термическое сопротивление рассматриваемой конструкции дорожной одежды, (м ·К)/Bт;

 

- то же, в данных условиях;

 

- коэффициент теплопроводности морозозащитного слоя, равный среднеарифметическому значению коэффициентов теплопроводности материала слоя в талом и мерзлом состояниях, Вт/(м·К).

 

При отсутствии фактически замеренных значений в расчет допускается включать по табл.1 прил.5.

 

Величину определяют в зависимости от номера изолинии на карте (рис.4.5), соответствующей географическому положению рассматриваемого участка дороги. Если участок находится между изолиниями, то определяют по два значения и , соответствующих этим изолиниям. Искомую толщину слоя определяют методом интерполяции в зависимости от расстояния от рассматриваемого участка дороги до соседних изолиний.

 

 

Рис.4.4. Карта изолиний глубины промерзания грунтов на территории СНГ: 1 - граница сплошного распространения вечномерзлых грунтов; 2 - то же, островного; 3 - границы стран СНГ

 

 

Рис.4.5. Карта с изолиниями для определения требуемых значений термического сопротивления дорожной одежды. I-Х - номера изолиний; 1 - граница сплошного распространения вечномерзлых грунтов; 2 - то же, островного; 3 - Северный полярный круг

 

 

4.10. Термическое сопротивление дорожной одежды вычисляют по формуле

 

, (м ·К)/Вт, (4.7)

 

где - число конструктивных слоев дорожной одежды без морозозащитного слоя;

 

- толщина i-го слоя, м;

 

- коэффициент теплопроводности отдельных слоев в мерзлом состоянии, Вт/(м·К).

 

4.11. Величину требуемого термического сопротивления рассчитывают по выражению

 

, [м ·К/Вт], (4.8)

 

где - приведенное термическое сопротивление, определяемое при помощи номограммы (см. п.4.12);

 

- коэффициент, учитывающий срок службы дорожной одежды, между капитальными ремонтами (табл.4.7);

 

- коэффициент, учитывающий схему увлажнения рабочего слоя земляного полотна; принимается при 2-й и 3-й схемах увлажнения равным единице, а при 1-й - по табл.4.8;

 

- понижающий коэффициент; для II , II и III дорожно-климатических подзон =1,0; для II , II и II =0,95; для III =0,90; для IV =0,85 (см. прил.2).

 

 

Таблица 4.7

 

#G0Номер изолинии(см. рис.4.5)	Значение коэффициента при сроке службы дорожной одежды, годы
	менее 10
I-II	0,70	0,85	1,0
IIl-X	0,80	0,90	1,0

 

 

Таблица 4.8.

 

#G0Номер изолинии (см. рис.4.5)	Значение коэффициента при 1-й схеме увлажнения рабочего слоя земляного полотна
I	0,85
II	0,65
III	0,55
IV	0,45
V	0,40
VI	0,35
VII	0,30
VIII	0,30
IX	0,25
X	0,25

 

 

4.12. Значение определяют с помощью номограммы (рис.4.6) методом итерации через отношение (горизонтальная ось номограммы). Значения , , и определяют соответственно по табл.4.3, 4.9 и 4.10.

 

 

Рис.4.6. Номограмма для определения приведенного термического сопротивления дорожной одежды : I-Х - номера изолиний на карте (см. рис.4.5); 1 - кривая расчета для 1 и 2-го типов увлажнения рабочего слоя земляного полотна; - глубина залегания расчетного УГВ от низа дорожной одежды, включая морозозащитный слой

 

 

Таблица 4.9

 

#G0	Значение показателя , для грунтов:
Номер изолинии (см рис.4.5)	слабо пучинистых	пучинистых	сильно пучинистых	чрезмерно пучинистых
I	0,70	1,40	2,10	2,80
II	0,60	1,25	1,85	2,50
III	0,55	1,10	1,65	2,20
IV	0,50	1,00	1,50	2,00
V	0,45	0,90	1,35	1,80
VI	0,40	0,80	1,20	1,60
VII	0,35	0,70	1,05	1,40
VIII	0,30	0,60	0,90	1,20
IX	0,25	0,50	0,75	1,00
X	0,20	0,40	0,60	0,80

 

Примечание. Группу грунта по степени пучинистости (допускается определять с помощью табл.4.1 и 4.2.

 

 

Таблица 4.10

 

#G0Грунт земляного полотна	, м	Значение в зависимости от , см
		0-50	51-100	>100	0-100
Песок пылеватый	0,5	0,60	0,55	0,50	-
	1,0	-	-	0,45	0,50
	1,5	-	-	0,40	0,45
	2,0	-	-	0,35	0,40
Супесь легкая	0,5	0,70	0,65	0,60	-
	1,0	-	-	0,55	0,60
	1,5	-	-	0,50	0,55
	2,0	-	-	0,45	0,50
Супесь пылеватая	0,5	0,75	0,70	0,65	-
	1,0	-	-	0,55	0,65
	1,5	-	-	0,50	0,55
	2,0	-	-	0,45	0,50
Суглинок легкий и легкий пылеватый	0,5	0,80	0,75	0,70	-
	1,0	-	-	0,65	0,70
	1,5	-	-	0,60	0,65
	2,0	-	-	0,55	0,60
Суглинки тяжелый, тяжелый пылеватый, глина	0,5	0,85	0,80	0,75	-
	1,0	-	-	0,70	0,75
	1,5	-	-	0,65	0,70
	2,0	-	-	0,60	0,65

 

Примечание. При промежуточных значениях толщины величину следует принимать по интерполяции соответствующих величин.

 

 

При назначении величины по табл.4.10 подбирают допустимую глубину промерзания таким образом, чтобы получаемому значению отношения соответствовала величина нa вертикальной оси номограммы, равная принятой при определении . Подбор нужно начинать со значения , соответствующего наименьшей допустимой глубине промерзания.

 

Расстояние от низа дорожной одежды до уровня подземных вод, необходимое для использования номограммы, определяют, приняв за исходную полученную в соответствии с п.4.7 ориентировочную толщину морозозащитного слоя и вычислив при заданном общую толщину дорожной одежды .

 

При глубине залегания подземных вод на участке дороги, отличающейся от указанных на номограмме, нужно определить два значения : при на номограмме больше данной величины и при - меньше ее. Искомое значение устанавливают методом интерполяции между соответствующими величинами.

 

4.13. После завершения расчета толщины морозозащитного слоя по формуле (4.6) сравнивают полученное значение с предварительно назначенной. Разница не должна превышать 5 см. В противном случае расчет необходимо повторить.

 

4.14. Толщину теплоизолирующего слоя рассчитывают, как и морозозащитного. В расчет следует включать толщину дорожной одежды, необходимую по условиям обеспечения прочности и дренирования, а также значения показателя пучинистости грунта (табл.4.11); толщину теплоизолирующего слоя следует определять по графику (рис.4.7) в зависимости от и .

 

 

Рис.4.7. График для определения необходимой толщины теплоизолирующего слоя из пенопласта.

 

 

Таблица 4.11

 

#G0Грунт по степени пучинистости	Показатель
Слабопучинистый	0,50
Пучинистый	1,0
Сильнопучинистый	1,5
Чрезмернопучинистый	2,0

 

 

4.15. Пенопласт, используемый для устройства теплоизолирующего слоя, должен удовлетворять следующим требованиям: предел прочности при сжатии при 10%-ной линейной деформации - не менее 0,40 МПа, при изгибе - не менее 0,30 МПа; водопоглощение по объему - не более 0,45%, теплопроводность - не более 0,032 Вт/(м·К) (методы испытания по действующим ГОСТам). Выбор нужной марки пенопласта следует проводить с учетом результатов опытной проверки.

 

4.16. Если рабочий слой земляного полотна включает два слоя из грунтов с различной пучинистостью (предусмотрено с целью сократить объемы привозного менее пучиноопасного грунта), то толщину морозозащитного слоя с верхней частью рабочего слоя из менее пучиноопасного грунта следует рассчитывать по формуле

 

, (4.9)

 

где - толщина морозозащитного слоя при полной замене местного грунта привозным менее пучиноопасным, м;

 

- то же, при однослойной конструкции земляного полотна из местного пучиноопасного грунта, м;

 

- допустимая глубина промерзания земляного полотна при полной замене местного грунта привозным менее пучиноопасным, м;

 

- толщина слоя замены грунта от низа дорожной одежды (без морозозащитного слоя), конструкция которой обеспечивает прочность и дренирование, м.

 

Расчет значений , и выполняется в соответствии с пп.4.9-4.13. Максимальное значение .

 

Расчет толщины теплоизолирующего слоя при замене верхней толщи земляного полотна на менее пучиноопасный грунт следует проводить так же как, для морозозащитного слоя.

 

4.17. Для определения величины морозного пучения, требуемой толщины морозозащитного или теплоизолирующего слоя может быть использована также методика, основанная на определении коэффициента влагопроводности грунта (см. прил.7). Методику рекомендуется использовать в порядке накопления опыта ее применения. Пример применения методики приведен в прил.8 (пример 12).

 

5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ ПО ОСУШЕНИЮ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД И ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

 

Основные положения

 

5.1. Дренажная конструкция (дренирующий слой и водоотводящие устройства) необходима в традиционных конструкциях дорожных одежд со слоями из зернистых материалов на земляном полотне из слабо фильтрующих грунтов (пылеватых песков, непылеватых песков с коэффициентом фильтрации менее 0,5 м/сут, глины) во II и III дорожно-климатических зонах для всех схем увлажнения рабочего слоя, в IV и V зонах - для 3-й схемы (табл.5.1 прил.2 #M12291 5200258СНиП 2.05.02-85#S).

 

 

Таблица 5.1

 

#G0Источник (схема) увлажнения	Условия отнесения к данному типу увлажнения
Атмосферные осадки (1)	Насыпь на участках местности 1-го типа по условиям увлажнения, а также 2 и 3-го типов при возвышении поверхности покрытия над расчетным уровнем грунтовых и поверхностных вод или над поверхностью земли, более чем в 1,5 раза превышающем требования табл.5.2; на участках 2-го типа при расстоянии от уреза поверхностной воды (отсутствующей не менее 2/3 летнего периода) более 5-10 м - для супесей, 2-5 м - легких пылеватых суглинков и 2 м - для тяжелых пылеватых суглинков и глин (меньшие значения - для грунтов с большим числом пластичности; большие - для различных грунтов).   Выемки в песчаных и глинистых грунтах при уклоне кюветов более 20+ (в I-Ill дорожно-климатических зонах) и при возвышении поверхности покрытия над расчетным горизонтом грунтовых вод, более чем в 1,5 раза превышающем требования табл.5.2.   Применение специальных методов регулирования водно-теплового режима (капилляропрерывающие, гидро- и теплоизолирующие, армирующие прослойки, дренаж и т.п.), назначаемых по расчетам.
То же, кратковременно стоящие (до 30 сут) поверхностные воды (2)	Насыпи на участках 2-го типа при возвышении поверхности покрытия не ниже требуемого табл.5.2 и не более чем в 2 раза превышающем их и при крутизне откосов не менее 1:1,5 и простом (без берм) поперечном профиле насыпи; на участках 3-го типа при применении специальных мероприятий по защите от грунтовых вод (капилляропрерывающие слои, дренаж), назначаемых специальным расчетом при выполнении предыдущих условий.   Выемки в песчаных и глинистых грунтах при уклонах кюветов менее 20+ (в I-II зонах) и возвышении поверхности покрытия над расчетным уровнем грунтовых вод, более чем в 1,5 раза превышающем требования табл.5.2.
То же, длительно (более 30 сут) стоящие поверхностные воды (3)	Насыпи на участках 3-го при возвышении поверхности покрытия, отвечающем требованиям табл.5.2, но не превышающем их более чем в 1,5 раза.   То же, для выемок, в основании которых уровень грунтовых вод расположен по глубине, не превышающей требований табл.5.2 более чем в 1,5 раза

 

 

Таблица 5.2

 

#M12291 5200258СНиП 2.05.02-85#S, табл.21

 

#G0Грунт рабочего слоя	Наименьшее возвышение поверхности покрытия, м, в дорожно-климатических зонах
	II	III	IV	V
Песок мелкий, супесь легкая крупная и легкая	1,1 ----- 0,9	0,9 ------- 0,7	0,75 ------- 0,55	0,5 ------- 0,3
Песок пылеватый, супесь пылеватая	1,5 ------- 1,2	1,2 ------ 1,0	1,1 ------ 0,8	0,8 ------- 0,5
Суглинки легкий и тяжелый, глины	2,2 ------- 1,6	1,8 ------- 1,4	1,5 ------- 1,1	1,1 ------- 0,8
Супесь тяжелая пылеватая, суглинки легкий пылеватый и тяжелый пылеватый	2,4 ------- 1,8	2,1 ------- 1,5	1,8 ------ 1,3	1,2 ------- 0,8

 

Примечание. Над чертой - возвышение поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод, верховодки или длительно (более 30 сут) стоящих поверхностных вод, под чертой - то же, над поверхностью земли на участках с необеспеченным поверхностным стоком или над уровнем кратковременно (менее 30 сут) стоящих поверхностных вод.

 

 

5.2. Схему увлажнения на участках, где в придорожной полосе застаивается вода, устанавливают с учетом расстояния от бровки земляного полотна до уреза застаивающейся осенью воды. Величину безопасного расстояния можно определить по специальной методике. При отсутствии фактических данных следует принимать: =10 м - для супесей, =3 м - для суглинков легких и пылеватых, =2 м - для суглинков тяжелых и глин.

 

5.3. Дренажная система дорожной одежды включает: плоскостной горизонтальный дренаж, дополняемый (если требуется) прикромочным и поперечным дренажом мелкого заложения.

 

При устройстве всех слоев дорожной одежды из монолитных материалов в качестве плоскостного горизонтального дренажа после технико-экономического обоснования допускается применять (вместо дренирующего слоя) прослойку из геотекстильного материала толщиной не менее 4 мм с коэффициентом фильтрации не ниже 50 м/сут с выпуском полотнищ на откосы насыпи на высоту не менее 0,5 м. Выбор материала в этом случае производится по специальным указаниям.

 

5.4. Проектирование мероприятий по дренированию дорожной одежды осуществляют в такой последовательности:

 

а) дорогу разделяют на типичные участки по продольному профилю и природным условиям (характер рельефа местности, наличие водотоков, пересекающих дорогу, и др.) с учетом особенностей конструкции земляного полотна (насыпь высотой по СНиПу, выемка или насыпь высотой ниже требуемой, переходный участок от насыпи к выемке) и дорожной одежды (монолитные слои основания, морозозащитные или теплоизолирующие слои из укрепленных материалов), обеспеченности материалами для дренирующего слоя, дренажными трубами и геотекстильными материалами; возможности осуществления мер по ограничению притока воды в дорожную конструкцию;

 

б) для типичных участков определяют количество воды, поступающей в основание за сутки и за расчетный период, предусматривая меры по ограничению притока воды в дорожную конструкцию;

 

в) намечают варианты дренажных конструкций;

 

г) обосновывают расчетом толщину дренирующего слоя для данных условий или определяют коэффициент фильтрации для дренирующего материала в заданной дренажной конструкции.

 

При проектировании дренирующего слоя необходимо, помимо осушения, учитывать необходимость обеспечения сдвигоустойчивости самого зернистого материала и прочности всей дорожной конструкции.

 

5.5. Дренажную конструкцию следует проектировать с учетом объема притока воды, поступающей в основание дорожной одежды в расчетный период, фильтрационной способности материала дренирующего слоя и конструкции земляного полотна.

 

5.6. При выборе конкретного мероприятия по регулированию притока проводится технико-экономическое сравнение вариантов.

 

Комбинированный плоскостной горизонтальный дренаж - это универсальное мероприятие для большинства участков дорог. Поперечный дренаж мелкого заложения устраивают для поперечного перехвата воды, движущейся в дренирующем слое вдоль дороги, на участках с продольным уклоном свыше 20+, а также с затяжными продольными уклонами, превышающими поперечные; в местах вогнутых вертикальных кривых и на участках уменьшения продольных уклонов.

 

5.7. Дренирующий слой, работающий по принципу осушения, необходимо устраивать из песчаных грунтов или высокопроницаемой скелетной смеси (щебня или гравия) открытого типа (с незаполненными пустотами), отвечающих определенным требованиям по водопроницаемости, и укладывать под дорожной одеждой на всю ее ширину, обеспечивая его выход на откос. Дренирующий слой устраивают также с дренажными трубами для сбора и быстрого отвода воды за пределы земляного полотна. Следует предусматривать противозаиливающую защиту дрен и самих слоев, а также не допускать замерзание воды в выпусках труб.

 

При устройстве дренирующих слоев, работающих по принципу поглощения, требуется устраивать более мощные слои из песчаного грунта и принимать в расчет на прочность дорожной одежды значения прочностных характеристик песчаного грунта с учетом более продолжительного периода его нахождения в неблагоприятном расчетном состоянии.

 

5.8. Для устройства дренирующего слоя, работающего по принципу осушения, следует применять материалы с коэффициентом фильтрации не менее 1 м/сут. При одновременном выполнении слоем дренирующих и морозозащитных функций целесообразны материалы с коэффициентом фильтрации 1-2 м/сут.