ВСН 47-73 Технические указания по проектированию и возведению земляного полотна автомобильных дорог в районах искусственного орошения засушливой зоны
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
ТЕХНИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ
И ВОЗВЕДЕНИЮ
ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
В РАЙОНАХ ИСКУССТВЕННОГО
ОРОШЕНИЯ ЗАСУШЛИВОЙ ЗОНЫ
ВСН 47-73
Минтрансстрой
Утверждены
Техническим управлением Министерства
транспортного строительства 11 апреля 1973 г.
Приказ № 4
МОСКВА 1973
ПРЕДИСЛОВИЕ
Настоящие «Технические указания по проектированию и возведению земляного полотна автомобильных дорог в районах искусственного орошения засушливой зоны» разработаны в целях повышения качества сооружения земляного полотна автомобильных дорог в районах искусственного орошения V дорожно-климатической зоны.
«Технические указания» относятся к дорогам общей сети с усовершенствованными покрытиями и разработаны в развитие СНиП II -Д.5-72 «Автомобильные дороги. Нормы проектирования», СНиП III -Д.5-73 «Автомобильные дороги. Правила производства работ», «Указаний по проектированию земляного полотна железных и автомобильных дорог» СН 449-72 (М., Стройиздат, 1973), а также «Инструкции по проектированию дорожных одежд нежесткого типа» ВСН 46-72 (М., «Транспорт», 1973).
Во избежание дублирования действующих нормативно-технических документов в «Технические указания» включены только специфические требования к земляному полотну и правила его проектирования и возведения, определяемые региональными особенностями условий районов искусственного орошения.
При составлении настоящих «Технических указаний» были использованы «Технические указания по проектированию и возведению земляного полотна автомобильных дорог в районах искусственного орошения засушливой зоны» ВСН 47-60 (М., Оргтрансстрой, 1961).
При разработке настоящей редакции «Технических указаний» были учтены результаты научно-исследовательских и опытно-экспериментальных работ, проведенных Союздорнии и его Среднеазиатским и Казахским филиалами в период с 1960 до 1972 гг., а также опыт проектирования, строительства и эксплуатации автомобильных дорог в районах искусственного орошения Средней Азии и Казахстана, накопленный в последние годы дорожными организациями. Был учтен также опыт практического применения «Технических указаний» ВСН 47-60.
При применении настоящих «Технических указаний» необходим всесторонний учет местных условий и опыта проектирования, строительства и эксплуатации дорог, ранее построенных как в данном районе, так и в других районах с аналогичными условиями.
«Технические указания» составили кандидаты технических наук Ю.Л. Мотылев (Союздорнии, ответственный исполнитель), Ю.В. Бутлицкий и инженеры О.А. Сяпич (Среднеазиатский филиал Союздорнии) и А.М. Каменев (Казахский филиал Союздорнии).
При окончательном редактировании «Технических указаний» учтены замечания Главтранспроекта Минтрансстроя, Министерства строительства и эксплуатации автомобильных дорог Узбекской ССР, Минавтодора Казахской ССР.
Учтены также замечания д-ра техн. наук А.М. Кривисского, в соответствии с которыми уточнены таблицы расчетной влажности и прочностных показателей грунтов
|
СССР Министерство транспортного строительства |
Ведомственные строительные нормы |
ВСН 47-73 |
|
Технические указания по проектированию и возведению земляного полотна автомобильных дорог в районах искусственного орошения засушливой зоны |
Минтрансстрой |
|
|
Взамен «Технических указаний по проектированию и
возведению земляного полотна автомобильных дорог в районах искусственного
орошения засушливой зоны» |
1. РАЙОНИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИИ ОРОШАЕМОЙ ЗОНЫ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ДОРОГ
1.1 . Орошаемые территории Средней Азии и Казахстана входят в V дорожно-климатическую зону.
Для дифференциации расчетных значений влажности, модулей упругости и прочностных характеристик грунтов (см. разд. 6 ), V дорожно-климатическую зону разделяют на северную и южную части, граница между которыми проходит примерно по линии Кизляр - Нукус - Чимкент. В южной части V зоны промерзание грунтов земляного полотна, как правило, незначительно (глубина промерзания не превышает 50 - 60 см ) и непродолжительно или совсем отсутствует. Северная часть зоны характеризуется более глубоким и длительным промерзанием.
1.2 . При проектировании дорог в засушливой зоне орошаемые территории необходимо разделять по характеру поверхностного стока и степени увлажнения местности в соответствии с нормами проектирования автомобильных дорог (СНиП II -Д.5-72).
|
Внесены Государственным Всесоюзным дорожным научно-исследовательским институтом (Союздорнии) |
Утверждены Техническим управлением Министерства
транспортного строительства Приказ № 4 |
Срок введения в действие |
Постоянно орошаемые территории, а также территории, подлежащие освоению и орошению в течение межремонтного срока службы дорожной одежды, следует относить к 3-му типу местности по характеру увлажнения.
2 . РАЗМЕЩЕНИЕ ДОРОГИ В ОРОШАЕМОЙ МЕСТНОСТИ
2.1 . Расположение трассы вновь строящейся дороги на территории орошаемых земель следует устанавливать в первую очередь на основе общих требований трассирования дорог, с учетом задач автомобильных перевозок, перспектив развития экономики районов, прилегающих к дороге, наличия существующих и проектируемых путей сообщения, необходимости соединения начального и конечного, а также промежуточных пунктов по кратчайшему направлению.
Наряду с этим необходимо стремиться к всемерному сокращению использования площади плодородных орошаемых земель под строительство дороги, а также количества пересечений ею ирригационных сооружений.
Основное внимание при проложении трассы следует уделять одному из главнейших технико-экономических требований - обеспечению устойчивости земляного полотна в условиях искусственного орошения, вызывающего повышение уровня грунтовых вод и создающего возможность подтопления земляного полотна. Следует по возможности обходить бессточные понижения, участки местности, на которых возможно заболачивание территории поверхностными и поливными водами и наблюдается близкий уровень грунтовых вод.
Во всех случаях наиболее рациональное расположение трассы и ее отдельных участков устанавливают сравнением вариантов.
2.2 . Оросительные системы в засушливой зоне включают*:
а) оросительную сеть (постоянную и временную);
б) водосборно-сбросную сеть;
в) коллекторно-дренажную сеть;
г) гидротехнические сооружения.
* СНиП II -И.3-62 «Сооружения мелиоративных систем. Нормы проектирования».
Постоянная оросительная сеть слагается из магистральных каналов, его ветвей и распределителей различных порядков. Постоянная оросительная сеть проектируется в земляном русле с одеждой или без нее (открытая сеть), в лотках различного очертания (лотковая сеть), в трубах (трубчатая сеть). В состав временной оросительной сети входят временные оросители, транспортирующие и поливные трубопроводы и чековые валики.
В водосборно-сбросную сеть входят предохранительные и концевые сбросы и водосборные каналы различного порядка.
Коллекторно-дренажная сеть состоит из первичных дрен и коллекторов открытого или закрытого типа.
2.3 . Строительство дорог общей сети вдоль магистральных и распределительных каналов не рекомендуется; допускается в виде исключения на отдельных участках постройка дорог IV - V категорий.
На таких участках необходимо учитывать рельеф местности, конструкцию канала и расход воды в нем, условия отвода воды от дороги, наличие и расположение подъездных дорог к населенным пунктам, необходимость устройства искусственных сооружений при выборе того или иного решения, возможность увеличения высоты насыпи при приближении дороги к каналу, условия эксплуатации как дороги, так и канала, возможность сельскохозяйственного использования земли в полосе между каналом и дорогой (п. 4.2).
2.4 . При прохождении дороги по пониженным участкам рядом с каналом водосборно-сбросной сети расстояние между внешними (соседними) бровками канала и водоотводной канавы должно быть не менее 4 - 5 м. Не допускается включать водоотводные канавы в водосборно-сбросную сеть (равно как и использовать их в качестве распределителей).
2.5 . Возведение земляного полотна рядом с дренами и коллекторами ирригационной сети открытого типа на участках с близким уровнем грунтовых вод не рекомендуется на дорогах I - III категорий и допускается на дорогах IV - V категории лишь при условии надежного обеспечения стока воды из дрены или коллектора.
2.6 . На участках с закрытой коллекторно-дренажной сетью рационально располагать земляное полотно вдоль закрытых дрен и коллекторов, если направление последних совпадает с общим направлением трассы дороги. В случае, когда такое расположение земляного полотна вызывает удлинение трассы, окончательное решение принимают на основе технико-экономического сравнения вариантов.
3 . НАЗНАЧЕНИЕ ВЫСОТЫ НАСЫПИ
3.1 . В районах искусственного орошения возводят, как правило, насыпи, высоту которых устанавливают из условия предохранения верхней части земляного полотна от избыточного увлажнения грунтовыми и поверхностными водами, а также обеспечения морозоустойчивости конструкции (преимущественно в северной части V дорожно-климатической зоны).
3.2 . Обязательным требованием к устойчивости земляного полотна и дорожной одежды является сохранение влажности не выше расчетной в данных условиях (табл. 1 ) и плотности не ниже требуемой (п. 6.1 ) в верхних слоях земляного полотна (в пределах не менее 50 см ниже основания дорожной одежды).
Таблица 1
Расчетные влажности грунтов земляного полотна
|
Грунты |
Расчетные влажности в долях от границы текучести |
||
|
Типы местности |
|||
|
1-й |
2-й |
3-й |
|
|
Супесь легкая |
0,55 - 0,57 |
0,6 - 0,02 |
0,65 - 0,7 |
|
Суглинки и глины |
0,6 - 0,65 |
0,65 - 0,7 |
0,7 - 0,75 |
|
Супеси пылеватые, суглинки пылеватые |
0,62 - 0,67 |
0,67 - 0,72 |
0,72 - 0,77 |
Примечани я. 1. Меньшие значения относительных влажностей следует принимать для южной части V дорожно-климатической зоны, большие - для северной.
2 . Данные таблицы уточнены на основе исследований Среднеазиатского и Казахского филиалов Союздорнии.
Это обеспечивается надлежащим возвышением низа дорожной одежды над поверхностью земли и расчетным уровнем грунтовых вод (пп. 3.14, 3.15 и 3.16), а в северной части V дорожно-климатической зоны также устройством морозозащитного слоя (п. 3.18).
3.3 . На орошаемых территориях расчетный уровень следует устанавливать по графикам сезонных колебаний грунтовых вод, составленным на основании многолетних данных организаций, ведущих гидрогеологические наблюдения в районе трассы дороги.
В качестве расчетного принимают наивысший за период между капитальными ремонтами дорожной одежды уровень грунтовых вод, соответствующий 5-процентной вероятности его превышения при капитальных типах покрытий и 10-процентной вероятности для дорог с усовершенствованными облегченными и переходными типами покрытий (приложение 1).
3.4 . При наличии в районе проектируемой дороги в сходных природных условиях гидрогеологических станций или п остов расчетный уровень грунтовых вод определяют по формуле
где h р - расчетный уровень грунтовых вод на участке про ложения трассы дороги;
h - расстояние от поверхности земли до уровня грунтовых вод на трассе;
h скв - то же, в тот же день в скважине, для которой имеется ряд наблюдений;
h скв.р - расчетный уровень грунтовых вод в скважине по данным многолетних наблюдений.
3.5 . Расчетный уровень грунтовых вод в скважине определяют по формуле
где 
- средний уровень
грунтовых вод за п лет наблюдений;
s - среднеквадратическое отклонение от среднемного летнего уровня;
t - нормированное отклонение уровня грунтовых вод от его среднемноголетнего значения при заданной вероятности и известном числе лет наблюдений.
Величину нормированного отклонения находят в зависимости от (п - 1) по таблице приложения 2.
Среднеквадратическое отклонение находится по формуле
где h скв. i - уровень грунтовых вод за i -ый год;
п - число лет наблюдений.
При отсутствии данных многолетних наблюдений расчетный уровень устанавливают на основе изыскательских данных, но с учетом сезонных и многолетних колебаний уровня грунтовых вод в ближайших изученных районах, а также возможных последующих изменений этого уровня, связанных с освоением и орошением земель.
3.6 . Как правило, в качестве расчетного следует принимать наивысший за период между капитальными ремонтами дорожной одежды зимне-весенний устойчивый (продолжительностью стояния не менее 20 суток) уровень грунтовых вод, за исключением участков, на которых наблюдается выклинивание грунтовых вод в летний период.
В частности, рекомендуется принимать в качестве расчетного уровень грунтовых вод, наблюдаемый в следующие сроки:
а) на территориях с близким залеганием минерализованных грунтовых вод и их затрудненным подземным стоком - в марте - апреле;
б) на территориях, где проводятся зимние и ранне-весенние промывки полей, - в период непосредственно после промывок (1 - 2 недели); при отсутствии данных стационарных наблюдений допускается ориентировочно принимать расчетный уровень грунтовых вод на глубине 0,5 - 0,6 м от поверхности земли;
в) на рисовых полях:
при необеспеченном подземном стоке грунтовых вод - в марте - апреле;
при обеспеченном стоке - в июле - августе.
На основании многолетних данных выбирают наивысший уровень с заданной вероятностью, наблюдавшийся в соответствующий период года*.
* При расчете на морозоустойчивость (п. 3.18) в качестве расчетного необходимо принимать уровень грунтовых вод в предзимний период.
Если данные гидрогеологических наблюдений позволяют установить уровень грунтовых вод в некоторых пределах, то рекомендуется в понижениях рельефа принимать нижний предел уровня (меньшую глубину залегания грунтовых вод), на повышениях - верхний.
3.7 . На неорошаемых территориях, подлежащих освоению и орошению в период эксплуатации дороги, расчетный уровень грунтовых вод рекомендуется принимать по перспективным данным органов водного хозяйства с учетом прогноза изменений естественного уровня грунтовых вод, связанных как с орошением и промывками, так и с дренажными мероприятиями.
В частности, рекомендуется в качестве расчетного принимать:
а) при глубоком залегании грунтовых вод и отсутствии необходимости промывки грунтов - «критический горизонт» грунтовых вод, т.е. наивысший, допустимый с точки зрения предохранения почв от засоления;
б) на участках, где предполагаются промывки грунтов, - уровень грунтовых вод, который может возникнуть после промывок (ориентировочно на хлопковых полях 0,5 - 0,6 м от поверхности земли);
в) на территориях с близкими грунтовыми водами - наивысший уровень между капитальными ремонтами дорожной одежды (в соответствии с п. 3.3)
3.8 . На участках расположения дорог в непосредственной близости от ирригационных сооружений необходимо учитывать их влияние на уровень грунтовых вод, который повышается вблизи оросительных и водосборно-сбросных каналов и понижается вблизи дрен и коллекторов.
3.9 . При постройке дороги поблизости от магистрального или распределительного каналов необходимо установить наивысший уровень грунтовых вод, связанный с фильтрацией воды из канала (фильтрационный максимум уровня грунтовых вод).
Фильтрационный максимум уровня грунтовых вод устанавливают бурением скважин по линии, перпендикулярной к оси канала, в период его работы с наибольшей нагрузкой. Скважины рекомендуется закладывать по схеме 0 - 5 - 8 - 12 - 17 - 23 - 35 - 50 м от бровки канала.
При установлении уровня воды в скважинах необходимо учитывать рельеф местности. Наибольшее внимание следует уделять участкам, проходящим в понижениях.
Возможно приближенное установление фильтрационного максимума уровня грунтовых вод по данным о максимальном уровне воды в канале и ее расходе с использованием значений среднего уклона кривой депрессии на различных расстояниях от канала. Примеры значений среднего уклона кривой депрессии в некоторых типичных случаях приведены в приложении 3.
3.10 . После определения фильтрационного максимума уровня грунтовых вод его сравнивают с естественным (п. 3.6 ) и в качестве расчетного принимают наивысший из них. Поскольку влияние фильтрации воды из канала на уровень грунтовых вод уменьшается по мере удаления рассматриваемой точки от канала, наиболее выгодное расположение дороги по отношению к каналу можно установить в каждом случае сравнением вариантов (разд. 4 ). При этом фильтрационный максимум уровня грунтовых вод рекомендуется учитывать в тех случаях и на тех расстояниях от канала, где этот максимум превышает естественный не менее чем на 10 - 15 см.
3.11 . При проектировании дороги рядом с действующими дреной или коллектором учитывают понижение естественного уровня грунтовых вод этими сооружениями и образование кривой депрессии с уклоном в сторону дрены или коллектора. Расчетный уровень грунтовых вод в этом случае определяют по формуле
h = h1 - (h0 + il ),
где h - глубина грунтовых вод под земляным полотном по линии внешней кромки покрытия;
h 1 - глубина коллектора;
h 0 - расчетная глубина воды в коллекторе;
l - расстояние от линии уреза воды в коллекторе до кромки покрытия;
i - средний уклон кривой депрессии.
3.12 . Для легких пылеватых, тяжелых пылеватых суглинков и тяжелых пылеватых супесей в условиях равнинных пониженных территорий с близким уровнем грунтовых вод и их затрудненным подземным стоком рекомендуется принимать i = 0,04 ¸ 0,05 на расстоянии 3 - 5 м от стенки коллектора и i = 0,01 ¸ 0,02 на расстоянии 15 - 20 м.
3.13 . Высоту насыпи определяют исходя из требований минимального допустимого возвышения низа дорожной одежды над поверхностью земли и над расчетным уровнем воды. При необходимости пересечения дорогой пониженных поливных участков или мест выклинивания грунтовых вод на поверхность земли, где возможно затопление водоотводных канав и резервов атмосферными, оросительными и грунтовыми водами и при этом не удается обеспечить сток воды, возвышение низа дорожной одежды принимают над максимальным горизонтом длительного (более 20 суток) подтопления земляного полотна, независимо от времени года, в течение которого это подтопление наблюдается.
3.14 . При 1-м типе местности и незасоленных грунтах* высота насыпи может быть минимальной, требуемой по условиям рельефа местности.
* Классификация грунтов приведена в приложении 4, характеристика засоленных грунтов по степени и качественному характеру засоления, а также по пригодности для возведения земляного полотна - в приложении 5.
Однако необходимо, чтобы низ дорожной одежды во всех случаях располагался не ниже поверхности земли и был обеспечен отвод воды от основания дорожной одежды.
3.15 . При 2-м и 3-м типах местности возвышение низа дорожной одежды (в наиболее низком месте поперечного профиля) над поверхностью земли должно быть не меньше указанного в табл. 2 .
Таблица 2
|
Грунты земляного полотна |
Возвышение низа дорожной одежды, м , не менее, при грунтах |
||
|
незасоленных |
слабо- и среднезасоленных |
сильнозасоленных |
|
|
Песок средний и мелкий, супесь легкая крупная |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
|
Песок пылеватый, супесь легкая |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
|
Суглинок тяжелый, глины |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
|
Супесь пылеватая и тяжелая пылеватая, суглинок легкий, легкий пылеватый и тяжелый пылеватый |
0,4 |
0,6 |
0,7 |
Примечани е. На орошаемых территориях, когда невозможно установить расчетный уровень грунтовых вод с требуемой вероятностью (пп. 3.3 - 3.5), а также на территориях, подлежащих освоению и орошению в течение межремонтного срока службы дорожной одежды, данные табл. 2 следует повышать на 30 % для дорог IV - V категорий и на 50 % для дорог I - III категорий.
3.16 . При 3-м типе местности должно быть обеспечено минимальное требуемое возвышение низа дорожной одежды над расчетным горизонтом грунтовых вод или уровнем длительного (более 20 суток) стояния поверхностных вод согласно табл. 3 .
Таблица 3
|
Грунты земляного полотна |
Возвышение низа дорожной одежды, м , не менее, при грунтах |
||
|
незасоленных |
слабо- и среднезасоленных |
сильнозасоленных |
|
|
Песок средний и мелкий, супесь легкая крупная |
0,4 |
0,5 |
0,7 |
|
Песок пылеватый, супесь легкая |
0,7 |
0,9 |
1,1 |
|
Суглинок тяжелый, глины |
1 |
1,4 |
1,6 |
|
Супесь пылеватая и тяжелая пылеватая, суглинок легкий, легкий пылеватый и тяжелый пылеватый |
1,3 |
1,6 |
1,9* |
* При устройстве насыпей из сильнозасоленных грунтов сульфатного засоления на пониженных территориях с ограниченным стоком подземных вод для повышения устойчивости земляного полотна рационально увеличивать возвышение низа дорожной одежды над расчетным уровнем грунтовых вод до 2,2 - 2,4 м.
3.17 . Для дорог IV - V категорий допускается уменьшать возвышение низа дорожной одежды (при условии соблюдения требований табл. 2 ) по сравнению с данными табл. 3 . В этом случае рекомендуется минимальное возвышение низа дорожной одежды над расчетным уровнем грунтовых вод определять по формуле
Н = (Нн - h р ) n + h р ,
где Н н - нормируемое табл. 3 возвышение низа дорожной одежды над расчетным уровнем грунтовых вод;
h р - расстояние от поверхности земли до расчетного уровня грунтовых вод;
п - коэффициент, учитывающий степень уплотнения грунта земляного полотна и длительность стояния расчетного уровня грунтовых вод (принимается по табл. 4).
Таблица 4
|
Коэффициент уплотнения грунта К у |
Продолжительность стояния расчетного уровня грунтовых вод, месяцы |
Коэффициент n |
|
0,95 |
До 3 |
0,85 |
|
Более 3 |
0,95 |
|
|
0,98 |
До 3 |
0,8 |
|
Более 3 |
0,9 |
3.18 . В северной части V дорожно-климатической зоны на участках с особо ценными поливными землями при невозможности возведения насыпей высотой, требуемой в соответствии с табл. 3 , необходимо во избежание зимне-весенних деформаций покрытий предусматривать устройство дополнительного слоя, выполняющего функции морозозащитного и дренирующего слоев, из водо- и морозостойких зернистых материалов (песок, гравий, щебень, металлургические и топливные шлаки).
В таких случаях общую толщину дорожной одежды и толщину дополнительного слоя определяют расчетом на морозоустойчивость по методике, изложенной в «Инструкции по проектированию дорожных одежд нежесткого типа» (ВСН 46-72 ) (М., «Транспорт», 1973).
Испытания дорожных конструкций на морозоустойчивость необходимо проводить также в случаях, когда при 3-м типе местности земляное полотно проектируется в насыпи в соответствии с требованиями табл. 3 из грунтов, склонных к мо розному пучению, и разность между расчетным горизонтом грунтовых вод в предзимний период и в период его максимального сезонного стояния менее 0,5 - 1 м , а расчетная глубина промерзания дорожной конструкции более 1 м.
К грунтам, склонным к морозному пучению в условиях V дорожно-климатической зоны, относятся незасоленные глинистые грунты, пески мелкие и пески пылеватые, а также засоленные глинистые грунты, пески мелкие и пески пылеватые со следующими показателями засоления, определяемыми в соответствии с классификацией грунтов по степени и качеству засоления (см. приложение 5):
а) при содержании легкорастворимых солей до 0,5 %;
б) при содовом засолении;
в) при сульфатном засолении с содержанием легкорастворимых солей до 1,5 % и отношением Cl ¢ / SO ² 4 менее 1;
г) при сульфатном засолении с содержанием легкорастворимых солей более 1,5 % и отношением Cl ¢ / SO ² 4 менее 0,4.
3.19 . При 3-м типе местности высоту устанавливают согласно требованиям табл. 2 и 3 . При возведении насыпи из привозного грунта ее высоту необходимо назначать исходя из требований, относящихся к привозному грунту.
3.20 . При постройке дорог на просадочных лёссовых грунтах рекомендуется увеличивать высоту насыпи на 10 - 15 % с учетом возможной осадки.
4 . ПОПЕРЕЧНЫЕ ПРОФИЛИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
4.1 . При незаселенных и слабозасоленных грунтах земляное полотно следует проектировать согласно типовым поперечным профилям, предусмотренным «Указаниями по проектированию земляного полотна железных и автомобильных дорог» СН 449-72 (М., Стройиздат, 1973), а при засоленных грунтах - согласно поперечным профилям, предусмотренным для этих грунтов теми же указаниями.
4.2 . Поперечные профили земляного полотна, рекомендуемые для различных случаев постройки дороги рядом с оросительными и дренажными сооружениями, показаны на рис. 1 - 4 .
4.3 . При размещении дорог вдоль закрытых трубчатых дрен или коллекторов целесообразно использовать безрезервный поперечный профиль (рис. 1 ). В этом случае необходимо при назначении высоты насыпи учитывать понижение уровня грунтовых вод дреной или коллектором (п. 3.11 ). Расстояние от подошвы насыпи до оси дрены должно быть не менее 3 м, до оси коллектора - не менее 4 м.
4.4 . Поперечные профили (рис. 2 ) следует применять при размещении дорог вдоль каналов из железобетонных лотков.
Рис. 1 . Безрезервный поперечный профиль земляного полотна:
1 - дрена или коллектор; 2 - уровень грунтовых вод; 3 - расчетное возвышение низа дорожной одежды над уровнем грунтовых вод
Рис. 2 . Поперечные профили земляного полотна, устраиваемого из привозных грунтов (а) и из боковых резервов (б) вдоль каналов из железобетонных лотков
Поперечный профиль (см. рис. 2, а) рекомендуется предусматривать в условиях стесненной полосы отвода, когда земляное полотно возводится из привозного грунта. При возможности возведения земляного полотна из боковых резервов целесообразно назначать поперечный профиль, указанный на рис. 2, б.
В понижениях, где затруднен поверхностный сток и возможно затопление резервов, рационально между подошвой насыпи и внутренними бровками резервов оставлять бермы шириной до 3 м.
Минимальное расстояние между лотком и подошвой насыпи определяется условиями нормальной эксплуатации автомобильной дороги и канала и должно быть не менее 4 м. Поверхность полосы отвода между лотком и подошвой насыпи планируется с уклоном не менее 20 ‰ в сторону от насыпи.
4.5 . Поперечный профиль (рис. 3 , а) рекомендуется при размещении дорог вдоль каналов за пределами влияния фильтрационного максимума уровня грунтовых вод. Расчетным уровнем в этом случае является естественный максимум грунтовых вод. Минимальное допустимое расстояние L между внутренней (по отношению к каналу) бровкой земляного полотна и наивысшей линией уреза воды в канале определяют расположением точки пересечения фильтрационного и естественного максимумов грунтовых вод.
Рис. 3 . Поперечные профили земляного полотна при размещении дорог вдоль каналов за пределами фильтрационного максимума уровня грунтовых вод (а) и в полосе отвода канала (б):
1 - фильтрационный максимум уровня грунтовых вод; 2 - расчетное возвышение низа дорожной одежды над уровнем грунтовых вод; 3 - естественный максимум уровня грунтовых вод; 4 - канал
Это расстояние составляет обычно при расходе воды в канале 4 - 6 м3/сек около 15 м , при расходе от 30 до 130 м3 /сек - от 60 до 300 м. При этом за точку пересечения условно принимают такую, в которой превышение фильтрационного максимума над естественным уменьшается до 10 - 15 см.
4.6 . Поперечный профиль (см. рис. 3 , б) рекомендуется в случае, когда дорога проходит в полосе отвода канала. Расчетным является фильтрационный максимум уровня грунтовых вод.
При применении этого профиля по сравнению с профилем на рис. 3, а требуется увеличение высоты насыпи, однако при этом достигается экономия земельных площадей.
4.7 . Обеспечение поверхностного водоотвода решается в каждом конкретном случае индивидуально в процессе проектирования дороги.
4.8 . При назначении поперечных профилей (см. рис. 3 ) необходимо предусматривать устройство водоотводных канав и труб для отвода воды в существующие водотоки, коллекторы и каналы водосбросной сети.
4.9 . При возведении земляного полотна одновременно с сооружением ирригационной сети в отдельных случаях допускается совмещать резервы с открытыми дренами и коллекторами глубиной до 2,5 - 3 м (рис. 4 ). В этом случае обязательно устраивают берму шириной не менее 3 - 4 м между подошвой насыпи и бровкой коллектора, а возвышение низа дорожной одежды над расчетным уровнем грунтовых вод назначают с учетом понижения их уровня коллектором (см. п. 3.11 ).
Рис. 4 . Поперечный профиль земляного полотна, возводимого одновременно с сооружением открытого коллектора:
1 - уровень грунтовых вод; 2 - открытый коллектор; 3 - расчетное возвышение низа дорожной одежды над уровнем грунтовых вод
4.10 . При возведении земляного полотна из местных грунтов (дальность возки грунта не более 0,5 км ) крутизну откосов насыпей, независимо от степени засоления, необходимо принимать в соответствии с указаниями СНиП II -Д.5-72.
4.11 . При возведении земляного полотна из привозных грунтов крутизна откосов должна быть не больше следующей:
а) для незасоленных и слабозасоленных грунтов в соответствии с указаниями СНиП II -Д.5-72;
б) для среднезасоленных и сильнозасоленных глин и суглинков всех разновидностей при высоте насыпи менее 2 м - 1:2; при высоте насыпи более 2 - 1:3 в ее нижней части (до 2 м ) и 1:2 в верхней;
в) для среднезасоленных и сильнозасоленных мелких и пылеватых песков, а также супесей всех разновидностей при высоте насыпи менее 2 м - 1:3; при высоте насыпи более 2 м - 1:3 в нижней части насыпи (до 2 м ) и 1:2 в верхней;
г) при наличии берм - 1:2.
4.12 . Крутизну откосов резервов следует назначать не бо лее 1:1,5. Крутизну откосов коллекторов следует принимать в соответствии с требованиями СНиП II -И.3-62.
4.13 . Дну резервов придают поперечный уклон 20 ‰ в сторону от насыпи. Продольный уклон дна водоотводных канав, дрен и коллекторов должен составлять не менее 3 ‰. Когда невозможно обеспечить указанный продольный уклон, земляное полотно проектируют с учетом затрудненного водоотвода и с применением соответствующих мероприятий (увеличение высоты насыпи, устройство берм, изолирующих прослоек и т.п.).
4.14 . Для лучшего отвода воды из резервов вдоль их внешних краев устраивают на расстоянии 0,5 - 1 м от них продольные лотки. Для защиты водоотводных канав, резервов и коллекторов от затопления оросительными водами устраивают вдоль внешних бровок присыпные защитные валики высотой 0,5 - 0,6 м. Воду из водоотводных канав, резервов и коллекторов отводят в существующие водотоки, коллекторы и каналы водосбросной сети, пересекаемые дорогой, с учетом требований органов водного хозяйства.
5 . РАСЧЕТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГРУНТОВ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
5.1 . Расчетные значения модулей упругости грунтов и параметров, определяющих сопротивление грунтов сдвигу - угла внутреннего трения j и удельного сцепления с в районах искусственного орошения рекомендуется принимать по табл. 5 .
5.2 . При необходимости уточнения сдвиговых характеристик грунтов следует определять значения с и j при расчетной влажности, принимаемой по табл. 1 .
Таблица 5
|
Грунт |
Тип местности по характеру увлажнения |
||||||||
|
1-й |
2-й |
3-й |
|||||||
|
Е , кгс/см2 |
j , град |
с , кгс /см2 |
Е , кгс/см2 |
j , град |
с , кгс /см2 |
Е , кгс/см2 |
j , град |
с , кгс /см2 |
|
|
Супесь легкая (непылеватая) |
500 - 450 |
35 |
0,12 |
450 - 420 |
35 |
0,12 - 0,11 |
420 - 390 |
35 - 34 |
0,11 - 0,1 |
|
Суглинки и глины |
600 - 420 |
24 - 21 |
0,32 - 0,26 |
420 - 340 |
21 - 18 |
0,26 - 0,19 |
340 - 280 |
18 - 15 |
0,19 - 0,15 |
|
Супеси пылеватые, суглинки пылеватые |
520 - 380 |
23 - 20 |
0,31 - 0,23 |
380 - 310 |
20 - 17 |
0,23 - 0,17 |
310 - 260 |
17 - 14 |
0,17 - 0,13 |
Примечани я. 1. Большие значения показателей следует принимать для южной части V дорожно-климатической зоны, меньшие - для северной.
2 . Расчетные характеристики грунтов, не приведенных в табл. 5 , назначают по ВСН 46-72.
3 . При устройстве основания из грунтов, укрепленных вяжущими материалами, а также при уплотнении верхнего слоя земляного полотна толщиной 30 - 40 см до коэффициента уплотнения выше 1 значения расчетных характеристик следует принимать на 15 % выше табличных в районах, расположенных южнее линии Кара-Богаз-Гол - Дарваза - Газли - Чимион - Джизак-Ош.
6 . ОСОБЕННОСТИ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
6.1 . В условиях близкого залегания грунтовых вод и возможности подтопления земляного полотна поливными и промывными водами особое значение приобретают требования к уплотнению земляного полотна.
При устройстве покрытий капитального типа требуемая плотность грунта составляет 0,98 от максимальной при стандартном уплотнении по всей высоте насыпи.
При устройстве усовершенствованных облегченных, а также переходных покрытий требуемый коэффициент уплотнения составляет 0,95.
Толщина каждого уплотняемого слоя не должна превышать 20 - 25 см , а при применении тяжелых катков на пневматических шинах (50 т ) - 30 - 40 см в плотном теле.
6.2 . Для достижения требуемой плотности грунты необходимо уплотнять при влажности не ниже 0,9 и не выше 1,1 от оптимальной при стандартном уплотнении. При влажности, превышающей указанную, каждый слой грунта после разравнивания должен перед укаткой подвергаться воздушному подсушиванию. При близких грунтовых водах рекомендуется возводить земляное полотно в сезон наибольшего понижения их уровня, обычно во второй половине лета и осенью до начала дождей.
При недостатке влаги в грунте необходимо:
а) проводить земляные работы в зимне-весенний период, что особенно эффективно в районах, где выпадает мало осадков и промерзание незначительно;
б) при невозможности или нецелесообразности проведения в холодное время года всех земляных работ проводить в это время работы на водоразделах, где грунт наиболее быстро теряет влагу;
в) для сохранения влаги в грунте разрыхлять его в осенний период на полосах местности, отведенных для заложения резервов, на глубину 15 - 20 см , а весной по достижении влажностью значения 70 - 75 % от границы текучести проводить боронование и прикатку поверхности резервов легким катком;
г) уплотнять грунт немедленно после отсыпки, не растягивая фронта земляных работ и не допуская пересыхания отсыпанного грунта.
6.3 . При возведении насыпи из отвального грунта, разрабатываемого экскаватором (п. 4.3 ), одновременно с устройством коллектора отсыпка грунта сразу на полную высоту насыпи не допускается. Насыпь отсыпают не менее чем в 2 - 3 приема соответствующим числом экскаваторов, передвигающихся один за другим по берме, причем расстояние между экскаваторами определяют по времени, необходимому для подсушивания и укатки каждого слоя. При этом поперечный профиль коллектора постепенно доводят до проектных размеров.
При необходимости ограничиться одним экскаватором выполняют 2 - 3 последовательных прохода его вдоль участка возводимой насыпи с остановкой после каждого прохода на время, необходимое для просушивания и укатки ранее отсыпанного слоя грунта.
6.4 . Рытье дрен и коллекторов следует начинать от места выпуска воды в водоток, существующий сброс или коллектор и производить вверх по уклону. Не следует допускать образования отдельных участков дрен и коллекторов с необеспеченным стоком воды.
6.5 . При возведении земляного полотна на просадочных лёссовых грунтах необходимо особо тщательно уплотнять грунт по всей высоте насыпи до плотности не ниже 0,95 - 0,98 от максимальной (в зависимости от типа покрытия, см. п. 6.1 ), а также под насыпью на глубину не менее 30 - 40 см до плотности не ниже 0,95, для чего основание насыпи до ее отсыпки предварительно рыхлят, увлажняют до оптимальной влажности и уплотняют.
Перед отсыпкой высоких насыпей на участках пересечения оврагов, балок, промоин и т.п. следует производить замачивание грунтов основания насыпи в соответствии с указаниями СНиП II -Б.2-62 «Основания и фундаменты зданий и сооружений на просадочных грунтах. Нормы проектирования». Устройство покрытий капитального типа в таких случаях необходимо предусматривать на второй год после сооружения земляного полотна.
Приложение 1
ПРИМЕР ОПРЕДЕЛЕНИЯ РАСЧЕТНОГО УРОВНЯ ГРУНТОВЫХ ВОД
В районе проектируемого участка дороги с близким залеганием грунтовых вод в сходных природных условиях имеется наблюдательная скважина гидрогеологической станции. Длительность ряда наблюдений за колебаниями уровня грунтовых вод n = 13 лет.
При изыскании трассы дороги на данном участке 20 июня уровень грунтовых вод был обнаружен на расстоянии 165 см от поверхности земли. В тот же день на скважине уровень грунтовых вод h скв был зафиксирован на глубине 152 см от поверхности земли.
Необходимо определить расчетный уровень грунтовых вод на проектируемом участке трассы дороги с вероятностью 5 %.
По формуле
найдем
Для
определения расчетного значения h скв.р необходимо по данным ряда
наблюдений вычислить среднестатистическую величину 
и
среднеквадратическое отклонение s (см. таблицу).
|
Годы наблюдений |
h скв. i , м |
|
|
|
1 |
1,43 |
-0,27 |
0,0729 |
|
2 |
1,4 |
-0,24 |
0,0576 |
|
3 |
0,95 |
-0,21 |
0,0441 |
|
4 |
0,89 |
0,27 |
0,0729 |
|
5 |
1 , 26 |
-0,1 |
0,01 |
|
6 |
1,05 |
0,11 |
0,0121 |
|
7 |
0,9 |
0,26 |
0,0676 |
|
8 |
1,31 |
-0,15 |
0 , 0225 |
|
9 |
1,18 |
-0,02 |
0,0004 |
|
10 |
1,01 |
0,17 |
0 , 0289 |
|
11 |
1,11 |
0,05 |
0,0025 |
|
12 |
1,32 |
-0,16 |
0,0256 |
|
13 |
1,27 |
-0,11 |
0,0121 |
|
n = 13 |
|
|
|
Средний уровень грунтовых вод за 13 лет наблюдений будет
Величина среднеквадратического отклонения определяется формулой
По таблице нормированных отклонений (приложение 2) для n - 1 = 12 при заданной вероятности 5 % t равно 2,18.
Расчетный уровень грунтовых вод в скважине будет
h скв.р = 
- t s = 1,16 - 2,18 ´ 0,19 = 0,75 м.
Тогда расчетный уровень грунтовых вод с вероятностью 5 % на проектируемом участке трассы дороги равен
h p = 1,08 h скв.р = 1,08 ´ 0,75 = 0,81 м.
Приложение 2
Таблица нормированных отклонений t
|
n - 1 |
Вероятность превышения |
n - 1 |
Вероятность превышения |
|||
|
5 % |
10 % |
5 % |
10 % |
|||
|
1 |
12,71 |
6,31 |
17 |
2,11 |
1,74 |
|
|
2 |
4,3 |
2,92 |
18 |
2,1 |
1,73 |
|
|
3 |
3,18 |
2,35 |
19 |
2,09 |
1,73 |
|
|
4 |
2,78 |
2,13 |
20 |
2,09 |
1,73 |
|
|
5 |
2,57 |
2,02 |
21 |
2,08 |
1,72 |
|
|
6 |
2,45 |
1,94 |
22 |
2,07 |
1,72 |
|
|
7 |
2,37 |
1,9 |
23 |
2,07 |
1,71 |
|
|
8 |
2,31 |
1,86 |
24 |
2,06 |
1,71 |
|
|
9 |
2,26 |
1,83 |
25 |
2,06 |
1,71 |
|
|
10 |
2,23 |
1,81 |
26 |
2,06 |
1,71 |
|
|
11 |
2,2 |
1,8 |
27 |
2,05 |
1,7 |
|
|
12 |
2,18 |
1,78 |
28 |
2,05 |
1,7 |
|
|
13 |
2,16 |
1,77 |
29 |
2,04 |
1,7 |
|
|
14 |
2,15 |
1,76 |
30 |
2,04 |
1,7 |
|
|
15 |
2,13 |
1,75 |
40 |
2,02 |
1,68 |
|
|
16 |
2,12 |
1,75 |
60 |
2 |
1,67 |
|
Приложение 3
Значения среднего уклона кривой депрессии в некоторых типичных случаях
Таблица 1
Длина участков кривой депрессии (м) с различными средними уклонами ( i )
|
Грунт и тип канала |
Верхняя (крутая) часть кривой депрессии i = 0,6 ¸ 0,01 |
Средняя часть кривой депрессии, i = 0,01 ¸ 0,005 |
||||||
|
Расход воды в канале, м3 /сек |
||||||||
|
100 - 50 |
50 - 20 |
20 - 5 |
< 5 |
100 - 50 |
50 - 20 |
20 - 5 |
< 5 |
|
|
Пылеватые суглинки, канал в насыпи |
102 |
35 |
25 |
13 |
До 300 |
90 |
52 |
42 |
|
Пылеватые суглинки, канал в полунасыпи-полувыемке |
100 |
70 |
30 |
15 |
Более 100 |
25 |
- |
- |
Таблица 2
Длина участков верхней (крутой) части кривой депрессии
|
Грунт и тип канала |
Расход воды в канале, м /сек |
Длина участков, м |
||||||||||
|
Общая |
В том числе при уклонах ( i ) |
|||||||||||
|
0,6 |
0,5 |
0,4 |
0,3 |
0,2 |
0,1 |
0,05 |
0,03 |
0,02 |
0,01 |
|||
|
Пылеватые суглинки, канал в насыпи |
100 - 50 |
102 |
- |
- |
- |
4 |
5 |
10 |
14 |
- |
- |
69 |
|
50 - 20 |
35 |
- |
- |
3 |
3 |
- |
5 |
6 |
- |
- |
18 |
|
|
20 - 5 |
25 |
- |
2 |
2 |
- |
- |
3 |
8 |
- |
- |
12 |
|
|
< 5 |
13 |
1 |
1 |
- |
- |
- |
2 |
8 |
- |
- |
- |
|
|
Пылеватые суглинки, канал в полунасыпи-полувыемке |
100 - 50 |
100 |
- |
- |
- |
- |
- |
2 |
10 |
30 |
30 |
30 |
|
50 - 20 |
70 |
- |
- |
- |
- |
1 |
3 |
10 |
16 |
20 |
20 |
|
|
20 - 5 |
40 |
- |
- |
1 |
2 |
- |
- |
8 |
14 |
15 |
- |
|
|
< 5 |
15 |
- |
1 |
1 |
- |
- |
10 |
3 |
- |
- |
- |
|
Приложение 4
Классификация грунтов
Таблица 1
Классификация глинистых грунтов
|
Виды грунтов |
Разновидности грунтов |
Содержание песчаных частиц размером от 2 до 0,05 мм , % по весу* |
Число пластичности W п |
|
Супесь |
Легкая крупная |
> 50 |
|
|
Легкая |
> 50 |
1 £ W п £ 7 |
|
|
Пылеватая |
20 - 50 |
|
|
|
Тяжелая пылеватая |
< 20 |
|
|
|
Суглинок |
Легкий |
> 40 |
|
|
Легкий пылеватый |
< 40 |
7 £ W п £ 12 |
|
|
Тяжелый |
> 40 |
12 < W п £ 17 |
|
|
Тяжелый пылеватый |
< 40 |
|
|
|
Глина |
Песчанистая |
> 40 |
|
|
Пылеватая |
Меньше, чем пылеватых размером 0,05 - 0,005 мм |
17 < W п £ 27 |
|
|
Жирная |
Не нормируется |
> 27 |
* Для супесей легких крупных учитывается содержание частиц размером 2 - 0,25 мм.
Таблица 2
Классификация крупнообломочных и песчаных грунтов
|
Грунты |
Содержание частиц, % от общего веса сухого грунта |
|
Крупнообломочные |
|
|
Глыбовый (при преобладании окатанных камней - валунный) |
Крупнее 200 мм более 50 % |
|
Щебенистый (при преобладании окатанных частиц - галечниковый) |
Крупнее 10 мм более 50 % |
|
Дресвяный (при преобладании окатанных частиц - гравийный) |
Крупнее 2 мм более 50 % |
|
Песчаные |
|
|
Песок гравелистый |
Крупнее 2 мм более 25 % |
|
крупный |
Крупнее 0,5 мм более 50 % |
|
средней крупности |
Крупнее 0,25 мм более 50 % |
|
мелкий |
Крупнее 0,1 мм более 75 % |
|
пылеватый |
Крупнее 0,1 мм менее 75 % |
Приложение 5
Характеристика грунтов по степени и качественному характеру засоления
Степень засоления грунтов характеризуется средним суммарным содержанием легкорастворимых солей в слое грунта, подлежащего перемещению в насыпь (выраженным в процентах от веса сухого грунта).
Качественный характер засоления характеризуется отношением содержания в грунте ионов С l ¢ , выраженного в миллиэквивалентах на 100 г сухого грунта, к содержанию ионов SO ² 4 .
Засоленные грунты классифицируются по степени и качественному характеру засоления согласно табл. 1 и 2.
Таблица 1
|
Грунты |
Среднее суммарное содержание легкорастворимых солей от веса сухого грунта |
|||
|
Хлоридное и сульфатно-хлоридное засоление |
Сульфатное, хлоридно-сульфатное и содовое засоление |
|||
|
V дорожно-климатич. зона |
остальные зоны |
V дорожно-климатич. зона |
остальные зоны |
|
|
Слабозасоленные |
0,5 - 2 |
0,3 - 1 |
0,5 - 1 |
0,3 - 0,5 |
|
Среднезасоленные |
2 - 5 |
1 - 5 |
1 - 3 |
0,5 - 2 |
|
Сильнозасоленные |
5 - 10 |
5 - 8 |
3 - 8 |
2 - 5 |
|
Избыточнозасоленные |
> 10 |
> 8 |
> 8 |
> 5 |
Таблица 2
|
Характер засоления грунта |
Отношение Cl ¢ / SO ² 4 |
|
Хлоридное |
> 2,5 |
|
Сульфатно-хлоридное |
2,5 - 1,5 |
|
Хлоридно-сульфатное |
1,5 - 1 |
|
Сульфатное |
< 1 |
|
Содовое* |
- |
* Засоление называется содовым при содержании в грунте ионов СО"3 и НСО ¢ 3 свыше одной трети суммарного содержания ионов Cl ¢ и SO " 4 .
Возможность использования засоленных грунтов для возведения земляного полотна устанавливается в зависимости от степени и качественного характера засоления грунта легкорастворимыми солями согласно табл. 3.
Таблица 3
|
Грунты |
Пригодность для возведения земляного полотна |
|
Слабозасоленные |
Пригодны |
|
Среднезасоленные |
Пригодны |
|
Сильнозасоленные |
Пригодны с дополнительными мероприятиями* |
|
Избыточнозасоленные |
Не пригодны |
* Дополнительные мероприятия заключаются в повышении устойчивости земляного полотна и предохранении его верхней части от дальнейшего засоления увеличением высоты насыпи, устройством изолирующих прослоек, понижением уровня грунтовых вод с помощью дренажа и т.п.
СОДЕРЖАНИЕ
|
1. Районирование территории орошаемой зоны при проектировании дорог . 2 2. Размещение дороги в орошаемой местности . 2 3. Назначение высоты насыпи . 3 4. Поперечные профили земляного полотна . 8 5. Расчетные характеристики грунтов земляного полотна . 11 6. Особенности возведения земляного полотна . 11 Приложение 1. Пример определения расчетного уровня грунтовых вод . 13 Приложение 2. Таблица нормированных отклонений t 14 Приложение 3. Значения среднего уклона кривой депрессии в некоторых типичных случаях . 14 Приложение 4. Классификация грунтов . 15 Приложение 5. Характеристика грунтов по степени и качественному характеру засоления . 15 |