Проектирование автомобильных дорог в заболоченных районах реферат
Обновлено: 04.07.2024
* Данная работа не является научным трудом, не является выпускной квалификационной работой и представляет собой результат обработки, структурирования и форматирования собранной информации, предназначенной для использования в качестве источника материала при самостоятельной подготовки учебных работ.
I. Общие данные для проектирования автомобильной дороги
1.1 Природно-климатические условия района проектирования
Участок автомобильной дороги Соликамск – Кунгур расположен в Пермском крае. Климат умеренно-континентальный. Зима снежная, продолжительная. Лето умеренно теплое. Основные показатели климата приведены в таблицах 1, 2, 3.
Средняя температура воздуха по месяцам, С
Среднее количество осадков, приведённое к показателям осадкометра (мм)
Среднее количество осадков по месяцам
Основная масса осадков выпадает в летний период и за три летних месяца количество осадков составляет в среднем 310 мм. Зима продолжительная и холодная – до 4,5 месяцев. Начало заморозков наблюдается в первой половине октября, последние в первой половине мая. Продолжительность безморозного периода составляет в среднем – 146 дней.
Повторяемость и скорость ветра по направлениям
1.2 Установление технической категории дороги и нормативов
1.2.1 Определение перспективной интенсивности движения
Расчёт интенсивности движения автомобилей производится по формуле:
Nгр = (100·Q·f ) / (360·m·n·k·(A·p1+B·p2+C·p3+D·p4+E·p5)) = (100·200000·3) / (360·0,65·0,9·1,0· (8,0·30 + 6,0·30 + 4,5·20 + 12,0·20)) = 432 авт/сут,
где Q - годовой объём грузов, перевезённых в оба направления, равный приблизительно 200000 т;
f - коэффициент сезонности, учитывающий неравномерность перевозок по отдельным месяцам, равный приблизительно 3,0;
m - коэффициент использования пробега (отношение пробега автомобиля с грузом к общему пробегу), равный приблизительно 0,65;
n - коэффициент использования грузоподъёмности, равный 0,9;
k - коэффициент использования автомобилей, равный 1,0;
A, B, C, D - грузоподъёмность автомобилей различных марок, используемых на перевозках в городе Соликамске, равная соответственно 8,0т, 6,0т, 4,5т, 12,0т;
p1, p2, p3, p4, p5 - число автомобилей разной грузоподъёмности в процентах по отношению ко всему автомобильному парку, равное соответственно 30%, 30%, 20%, 20%.
В составе движения на проектируемом участке дороги необходимо учитывать не только интенсивность движения, обусловленную необходимостью перевозок основной массы народнохозяйственных грузов, но и наличие специальных автомобилей, грузовых автомобилей, выполняющих мелкие перевозки по хозяйственно-эксплуатационному обслуживанию производства, легковых автомобилей и автобусов.
Среднегодовая суточная интенсивность движения на основе данных об объёмах грузовых и пассажирских перевозок и структуре автопарка города Соликамска определяется по формуле:
N = Nгр + Nх + Nл + Nа + Nс= 432 + 152 + 503 + 126 + 44 = 1257 авт./сут.,
где Nгр - среднегодовая суточная интенсивность движения грузовых автомобилей, выполняющих основной объём перевозок, равный 432 авт./сут.
Nх – среднегодовая суточная интенсивность грузовых автомобилей, выполняющих мелкие перевозки по хозяйственно-эксплуатационному обслуживанию производства и населения, определяемая по формуле:
Nх = a·Nгр = 0,35·432= 152 авт./сут.,
где a-коэффициент, равный 0,35;
Nл - среднегодовая суточная интенсивность движения легковых автомобилей, определяемая по формуле:
Nл =с·(Nгр+Nх+Nс)= 0,8·(432+152+44)= 503авт./сут.,
где с-коэффициент, равный 0,8;
Nс - среднегодовая суточная интенсивность движения специальных автомобилей (автокранов, автопогрузчиков, трейлеров, техпомощи и т.д.), определяемая по формуле:
Nс=b·Nгр=0,1·432 = 44 авт./сут.,
где b – коэффициент, равный 0,1;
Nа - среднегодовая суточная интенсивность движения легковых автомобилей, определяемая по формуле:
Nа=d·(Nгр+Nх+Nс)= 0,2·(432 + 152 + 44 )= 126 авт./сут.,
где d – коэффициент, равный 0,2;
Данные по интенсивности движения с учетом состава движения сведены в табл. 4.
Расчёт перспективной интенсивности движения
Тип и марка автомобиля
Среднегодовая суточная интенсивность движения, авт./сут.
Приведённая среднегодовая суточная интенсивность движения, авт./сут.
Приведённая интенсивность движения транспортных средств к легковому автомобилю определяется по формуле:
Nпр=Sgi·Ni=130·2,5+130·2,0+87·2,0+87·3,0+152·2,0+503·1,0+126·3,5+44·1,5 = 2334 авт./сут.,
где gi – коэффициент приведения интенсивности движения различных
транспортных средств к легковому автомобилю;
Ni – интенсивность движения различных транспортных средств
Перспективная интенсивность движения вычисляется по формуле:
N20 = Nпр·qNT-1= 2334·1,0420-1= 4918 авт./сут.,
где Nпр – приведённая интенсивность движения в исходном году, равная 2334 авт./сут.;
qN – коэффициент прироста интенсивности движения, равный 1,04;
Т – расчётное количество лет, равное 20.
1.2.2 Установление технической категории дороги
Руководствуясь специальной литературой, определяем рекомендуемые нормы проектирования. Нормы занесены в таблицу 5.
Нормы на проектирование участка дороги Соликамск – Кунгур
· Расстояние видимости для остановки автомобиля
· Радиусы кривых в плане
· Радиусы кривых в продольном профиле:
· Длины кривых в продольном профиле:
Не менее 3000 м
Не менее 70000 м
Не менее 8000 м
В соответствии с таблицей проектируемой дороге присвоена III техническая категория.
1.2.3 Определение технических нормативов
Расчётная скорость транспортных потоков определяется по формуле:
V=52 - (0,019 – 0,00014·Pл) ·Nч + 0,22·Pл=52 - (0,019 – 0,00014·22) ·492 + 0,22·22= 40 км/ч,
где Рл - доля легковых автомобилей в потоке, равная 22 %;
Nч – расчётная часовая интенсивность движения в обоих направлениях, определяемая по формуле:
Nч=k1·N20= 0,1·4918 = 492 авт./ч,
где k1 – коэффициент перехода от суточной к часовой интенсивности движения, принятый равным 0,1;
N20 – перспективная среднесуточная интенсивность движения, равная 4918 авт./сут.
Основные технические параметры проектируемой дороги занесены в табл. 6.
Основные предельные нормы проектирования
- допускаемые на трудных участках местности:
· Число полос движения
· Ширина полосы движения
· Ширина проезжей части
· Наименьшая ширина укрепительной полосы обочин
· Ширина земляного полотна
· Наибольшие продольные уклоны
· Наименьшее расстояние видимости
· Наименьшие радиусы кривых:
2) в горной местности
-в продольном профиле:
2) в горной местности
· Расчётная скорость транспортных потоков
II. План и продольный профиль дороги
2.1.1 Разработка вариантов трассы на карте. Установка элементов закруглений
2.1.2 Описание вариантов трассы
Воздушная линия между точками А и Б пересекает реку Черную, огороды и отвал. Небольшая часть лежит на пустыре. Прокладка трассы по воздушной линии не целесообразна. Намечаем II варианта трассы.
Вывод: т.к. второй вариант имеет ряд преимуществ, то его принимаем для дальнейшего проектирования.
2.2 Продольный профиль дороги
2.2.1 Подготовка исходных данных и проектирование продольного профиля
152,92 155,57 156,79 154,53 152,81 151,85 151,05 150,24 147,81 146,35 147,64 150,23
Рекомендуемые рабочие отметки.
1.С учетом типа местности по характеру увлажнения:
где hд.о - высота дорожной одежды, м; С-ширина обочины;
i 0 – клон обочины, 40 %=0,04
где hзем - возвышение поверхности покрытия над поверхностью земли.
где Hв - глубина длительно стоящих вод (количество жидких осадков), м;
hв - возвышение поверхности покрытия над уровнем воды.
2. С учётом глубины залегания грунтовых вод.
где hгр - возвышение поверхности над УГВ.
З. С учётом толщины снегового покрова.
где hбр - минимальное возвышение бровки насыпи над уровнем снегового покрова для III категории=0,6 м; Hсн - толщина снегового покрова, м.
2.2.2Обоснование и описание проектной линии
Проектная линия нанесена по шаблонам в основном по обертывающим в рекомендуемых рабочих отметках. Незначительное отклонение имеются на участках пересечения в пониженных мест и водотоков. Основные радиусы кривых 350, 200, 40, 280, 300, 500, 700, 2500, 600, 450 м. Основные продольные уклоны 10%, 33%, 37%, 24%, 7%, 5%, 6%. На всем протяжении запроектированная линия обеспечивает в продольном профиле видимость больше минимально допустимой.
Обоснование и описание проектной линии
R выпуклых, R вогнутых
Точка на кривой
Пикетажное положение точек, ПК+
Расстояние от ВК±L
III. Земляное полотно и дорожная одежда
3.1 Земляное полотно
3.1.1 Поперечные профили земляного полотна
Типовые поперечные профили земляного полотна предусматривают. Тип 1, 2 при Ннас высотой до 2 метров.
Тип 3 при Ннас от 2,0 до 6,0метров.
Внутренний откос выемки 1:3
Тип 8 при Нв до 1 метра на снегозаносимых участках
Тип 9 при Нв от 1 до 5 м на снегозаносимых участках
Примечание. Типовые поперечные профили приняты по типовому проекту.
3.1.2 Подсчёт объёмов земляных работ
Поправки к объёмам земляных работ
1.На устройство проезжей части или корыта
где S1- площадь сточной призмы проезжей части
S2- площадь сечения дорожной одежды по ширине проезжей части;
S3- площадь сечения краевых полос;
S4-площадь сечения укрепления обочин;
где С - ширина обочины; Ь - ширина проезжей части; io, in- уклон обочины, уклон проезжей части; hд.о., hкп, hy- толщина дорожной одежды краевой полосы, укрепление обочины за краевой полосой.
S1 2 =2 2 *0,04+6(2*0,04+6*0,02/2)=0,16+,84=1 м 2
Эта поправка для насыпи вычитается из объёма работ, а для выемки прибавляется к объёмам.
2. На снятие растительного слоя для насыпи и выемки.
где В – ширина земляного полотна; m – коэффициент заложения откосов, m =3; hc- толщина снимаемого растительного слоя; Нcр - средняя величина рабочей отметки; L - длина участка L =1 м.
З.Поправка на разности рабочих отметок определяется по таблице
Митина и прибавляется к объёму насыпей и выемок.
3.2 Дорожная одежда
Исходные данные: 1) категория дороги III
2) перспективная интенсивность движения на 20й год. N20 = 800 3)состав движения:
4)ежегодный рост интенсивности движения-13%
5)тип местности по характеру увлажнения-2
6)вид грунта земляного полотна "суглинок лёгкий "
7)тип дорожной одежды – облегчённый, III климатическая зона 8)расчёт автомобиль группы – Б
9)требуемый уровень надёжности и соответствующей ему коэффициент прочности Кн=0,85 Кпр=0,09
3.2.1 Определение требуемого модуля упругости
1. Интенсивность движения грузовых машин и автобусов на перспективы 20 й год.
2.Суммарная интенсивность движения на конец расчетного периода.
где м- коэффициент, показывающий увеличение интенсивности движения данного года относительно интенсивности первого года.
3.Расчетная интенсивность движения, зависящая от числа полос движения принимается.
4. Расчётная приведённая к расчётному автомобилю интенсивность движения. Nрасч.пр.=136
5. Определение требуемого модуля упругости: Етр=150мПа
6.Минимальный модуль упругости:
Етр > Еmin принимаем 150мПа
3.2.2 Назначение вариантов конструкции дорожной одежд
Конструкция дорожной одежды назначается с учётом типа покрытия, дорожно-климатической зоны, расчёта на приведение интенсивности движения, вида грунта земляного полотна, типу местности по характеру увлажнения.
Песок с добавлением 25%песчано-гравийной смеси.
3.2.3 Расчёт дорожной одежды по упругому прогибу
Расчёт дорожной одежды можно производить с низу вверх или с верху вниз.
Расчёт дорожной одежды по упругому прогибу для 1типа. 1.Расчётное значение влажности грунта
2.Расчётное значение модуля упругости грунта. Расчётное значение модуля упругости грунта.
3.Определяем общий модуля упругости на поверхности 3-го слоя.
Определяем общий модуля упругости на поверхности 2-го слоя.
Определяем общий модуля упругости на поверхности 1-го слоя.
Расчёт дорожной одежды по упругому прогибу для 2 типа.
1.Расчётное значение влажности грунта
2.Расчётное значение модуля упругости грунта
3.Определяем общий модуля упругости на поверхности 3-го слоя по номограмме находим
2)Определяем общий модуля упругости на поверхности 2-го слоя.
3.2.4 Расчет дорожной одежды на сдвиг
1.Средний модуль упругости одежды равен 224 мПа
2.Расчётное значение модуля упругости грунта Eгр = 56,25 мПа
3.Направление сдвига от временной нагрузки tн=0,0135
4.Напряжение сдвига от массы одежды tb=-0,0012
5.Суммарное напряжение сдвига Т= 0,0123
6. Расчётная величина сцепления в активной зоне С= 0,015
7. Коэффициент неоднородности условий работы одежды: по графику находим К=1,03
8. Коэффициент учитывающий особенности работы грунта в конструкции для песка К3=1,3
9.Допустимое сдвигающее напряжение в грунте Tдоп=0,017
10. Коэффициент прочности по сдвигу. Ксдв = 1,1
Напряжение сдвига в грунте значительно меньше допустимого сдвигающего напряжения.
IV. Деталь проекта. Обустройство дороги, организация и безопасность движения
4.1 Автобусные остановки. Пересечения и примыкания
Автобусная остановка расположена на ПК 18+30.
Пересечения и примыкания. На пересечениях автомобильных дорог интенсивность движения равна сумме интенсивностей по пересекающим дорогам, поэтому условия движения на пересечениях осложняются и для обеспечения его чёткой организации необходимо предусматривать специальное мероприятия.
В одном уровне проектируются пересечения и примыкания, автомобильных дорог Ш категории с дорогами IV и V категорий при перспективной суммарной интенсивности движения на пересечении менее 8000 авт./сут.
Выбор типа и схемы пересечения или примыкания осуществляется на основе аварийного проектирования. Оценка вариантов производится по технико-экономическим показателям и показателям безопасности движения.
При интенсивности движения менее 1000 авт./сут проектируются простые пересечения и примыкания в одном уровне.
На дорогах IV категории на въездах и выездах твердое покрытие устраивают на протяжении в 2 раза меньшем, чем на дорогах 1-111 категорий.
На пересечениях и примыканиях радиусы сопряжений принимают при съездах с дороги IV и V категорий-15 м. на сопряжениях под тупым углом рекомендуются радиусы 30-50 м. На пересечениях и примыканиях предусматриваются установка дорожных знаков, ограждений, направляющих устройств в виде сигнальных столбиков и дорожная разметка по ГОТС23457-79.
Пересечения автомобильных дорог с железными дорогами проектируют в одном и разных уровнях. Пересечения автомобильных дорог 1У и У категорий с железными дорогами следует проектировать в разных уровнях в случаях: при пересечении трёх и более главных железнодорожных путей; при пересечении участков железных дорог со скоростным ~более120км/ч) движением; при расположении железной дороги в выемке; при необеспеченной видимости железнодорожного переезда.
Переезды в одном уровне устраивают только по согласованию с МПС, управлением автомобильной дорогой и Госавтоинспекцией.
Пересечения в одном уровне следует располагать вне пределов станций и путей маневрирования, преимущественно на прямых участках пересекающихся дорог. Угол пересечения должен быть не менее 60 . Переходы автомобильной дороги к пересечению на протяжении 50 м следует проектировать с продольным уклоном не более 30% .
4.2 Технические средства организации дорожного движения
К техническим средствам организации дорожного движения относятся знаки, ограждения и направляющие устройства, дорожная разметка и светофоры. Установлено семь групп дорожных знаков: 1- предупреждающие; 2- приоритета; 3- запрещающие; 4- предписывающие; 5-информационно- указательные; 6- сервиса; 7- дополнительной информации (таблички).
Каждая группа знаков имеет характерную форму, цвет фона и каймы. Дорожные знаки, предусмотренные на проектируемом участке дороги, приведены в ведомости дорожных знаков.
Всего дорожных знаков 19
Различаются две группы разметки: горизонтальная и вертикальная. Каждому виду присвоен номер, состоящий из цифр.
Ограждения и направляющие устройства. При движении по дороге водитель должен ориентироваться на дорожные знаки и разметку проезжей части, которые показывают оптимальные и безопасные условия движения по участкам автомобильной дороги. Соблюдение средств информации водителем значительно улучшает общий режим движения по дороге. Сокращаются дородно-транспортные происшествия, водителю становиться понятным дальнейшее движение по дороге.
В проекте автомобильной дороги разрабатывают график обустройства дороги, где указывают места установки дорожных знаков, ограждений и направляющих устройств, разметки проезжей части дороги.
Для ориентирования водителя в направлении дороги на большое расстояние и обеспечения видимости внешнего края обочины в ночное время, во время дождя. Тумана, снегопада устанавливают направляющее устройство в виде столбиков или тумб с искусственным освещением. Высота столбиков 0,75-0,8 м. Сигнальные столбики не предназначены для удержания автомобиля при наезде, и поэтому они легко ломаются при случайном наезде и не наносят повреждения автомобилю. Столбики устанавливают на подходах к кривой и на самой кривой, на вертикальных кривых при радиусах от 200 до 8000 м и кривых в плане от 20 до 600 м. Расстояние между столбиками в зависимости от радиуса назначается от 3 до 50 м.
4.3 Озеленение дороги
Предложены конструкции земляного полотна автомобильных дорог III - V , III -п и IV -п категорий на болотах I и II типов, предусматривающие использование торфяных грунтов в мерзлом состоянии в качестве несущего основания. Определены условия рационального применения этих конструкций.
Даны методы расчета термической и деформационной устойчивости и конструирования автомобильных дорог на промороженных основаниях, приведены расчетные физико-механические показатели минеральных грунтов и торфов нарушенного и ненарушенного сложения.
Содержатся рекомендации по организации и технологии строительства автомобильных дорог на промороженных основаниях при прохождении болот I и II типов.
1.2. Климат северной части Западной Сибири характеризуется: суровой и продолжительной зимой; сравнительно коротким, но теплым летом; короткими переходными сезонами (весна и осень); поздними весенними и ранними осенними заморозками; резким колебанием температур в течение года, месяца и даже суток; сравнительно высоким количеством выпадающих осадков. Выраженная широтная зональность в климате, почвенном и растительном покровах позволяет разделить территорию Западной Сибири, где среднегодовые температуры воздуха ниже 0 °С, на три зоны - тундру, лесотундру и тайгу.
Основные расчетные характеристики климата по зонам, используемые при проектировании и строительстве дорог на промороженных основаниях, приведены в табл. 1.
Район строительства (пункты)
Средняя годовая температура воздуха, ° С
Переход температуры воздуха через 0 °С
Дата установления устойчивого снегового покрова
Продолжительность теплого периода года t , час
Средняя за период t температура поверхности
1.3. При проектировании земляного полотна дорог на промороженных основаниях необходимо учитывать об щие требования, предъявляемые к земляному полотну СНиП II -Д.5-72 и СН 449-72, и обеспечивать термическую и деформационную устойчивость мерзлой части основания в теплый период года.
Не рекомендуется проектировать дороги на промороженных основаниях на участках топей выклинивания и проточных топей с циркулирующими потоками теплых болотных вод, где образуются тепловые потоки снизу f ³ 2,5 ккал/м 2 ·час·град.
Величину тепловых потоков определяют по формуле
где λТ - коэффициент теплопроводности торфяной залежи, λ ~ 0,45 ккал/м·час·град.;
t 1 и t 2 - замеренные при изысканиях в конце летнего периода температуры торфяной залежи соответственно на глубине 1,0 - 1,2 м и 1,6 - 1,8 м, °С;
l - расстояние между точками замера температур, м.
1.4. Земляное полотно на промороженных основаниях проектируют на основе детальных инженерно-геологических изысканий с необходимыми полевыми и лабораторными испытаниями торфов и минеральных грунтов.
Ориентировочные значения расчетных показателей характерных торфов Западной Сибири и методы их определения приведены в приложении 1.
1.5. В местах пересечения автомобильной дороги с подземными коммуникациями (нефте-, газопровод, водопровод, теплофикационный трубопровод) и на участках сооружения водопропускных труб земляное полотно следует проектировать с расчетом на полное или частичное выторфовывание.
1.6. Метод строительства на промороженных основаниях предусматривает ведение работ широким фронтом в зимний и летний периоды года. Основной объем работ выполняют в зимний период; промораживают торфяную залежь болота, намораживают торфяную плиту и отсыпают нижнюю часть насыпи из минеральных грунтов на высоту не менее 0,6 м. Выполнение указанных мероприятий позволяет создать благоприятные условия для пропуска технологического транспорта и завершения работ по досыпке земляного полотна до проектных отметок и устройству дорожной одежды в летний период.
2.1. Земляное полотно, сооружаемое на промороженных болотных грунтах, следует проектировать на болотах I и II типов для дорог с покрытием из сборных железобетонных плит, с переходными и низшими типами покрытий.
При проектировании дорог с покрытием из сборных железобетонных плит целесообразно предусматривать стадийное строительство дорожной одежды. На первом этане строительства - до завершения осадок торфяного основания - устраивают основание дорожной одежды, укладывают плиты покрытия. На втором этапе - после завершения осадки земляного полотна - производят разборку плит покрытия, выравнивают основание дорожной одежды, укладывают ранее снятые плиты, сваривают и омоноличивают швы покрытия.
2.2. При разработке проектов на строительство опытных участков дорог с усовершенствованными монолитными типами покрытия необходимо предусматривать мероприятия, обеспечивающие завершение осадки земляного полотна к началу работ по сооружению дорожной одежды (устройство временной пригрузки, обкатка насыпи тяжеловесной нагрузкой), или намечать сроки устройства дорожной одежды после завершения осадки основания.
2.3. Конструкция дорог на промороженных основаниях включает в себя следующие элементы: торфяное основание, состоящее из талого и промороженного слоев торфяной залежи; намороженную плиту из торфа в нижней части земляного полотна; земляное полотно из минеральных грунтов; дорожную одежду; боковые теплоизолирующие призмы из торфа; боковые водоотводные канавы или резервы.
Промороженный слой торфяной залежи и намороженная торфяная плита обеспечивают прочность и устойчивость конструкции в целом, исключают возникновение недопустимых упругих деформаций земляного полотна при минимальной толщине слоя из минерального грунта.
Намороженная торфяная плита рассредотачивает нагрузки на слабый талый слой торфяной залежи, что снижает величину осадки. Кроме того, устройство в нижней части насыпи намороженной плиты из торфа позволяет сократить объем привозных минеральных грунтов и вывести минеральную часть насыпи из зоны постоянного подтопления болотными и поверхностными водами.
2.4. Земляное полотно дорог на промороженных основаниях следует проектировать с учетом типа болот применительно к поперечным профилям, приведенным на рис. 1.
Насыпи на болотах I типа проектируют применительно к поперечному профилю типа I , а на болотах II типа - применительно к поперечному профилю типа II . Если в верхней части торфяной залежи болот I и II типов имеются слои, не обладающие несущей способностью (жидкие образования, сапропель), насыпь проектируют применительно к поперечному профилю типа III , предусматривая удаление слабых слоев зимой и замену их торфом устойчивой консистенции.
На участках распространения вечномерзлых грунтов, представленных мерзлыми торфяниками, насыпи проектируют применительно к поперечному профилю типа IV .
2.5. Верхнюю (минеральную) часть земляного полотна отсыпают из непылеватых песчаных или глинистых грунтов. Нижнюю часть насыпи (намораживаемая плита) устраивают из торфа боковых резервов или из сосредоточенных карьеров, используя слабо- и среднеразложившийся торф устойчивой консистенции.
Целесообразно использовать торф, который в естественных условиях залегания отвечает следующим требованиям:
степень разложения не более 40 %;
пористость менее 90 %.
2.6. Ширину земляного полотна устанавливают в зависимости от категории дороги с расчетом обеспечения конструктивных размеров после полной осадки насыпи.
Крутизну откосов верхней (минеральной) части земляного полотна назначают равной 1:1,5 при отсыпке из глин или суглинков, а при отсыпке из мелких песков и супесей - в пределах от 1:1,5 до 1:2.
2.7. Резервы закладывают на болотах 1 типа с обеих сторон земляного полотна (см. рис. 1, тип 1). Ширина и глубина резервов определяется потребностью в торфе для устройства нижней части насыпи (намораживаемой плиты) с учетом уплотнения торфа в насыпи.
Рис. 1. Поперечные профили дорог на промороженных основаниях:
а - состояние конструкции на конец холодного периода года; б - то же, на конец теплого периода; 1 - дорожная одежда; 2 - минеральная часть земляного полотна; 3 - намороженная торфяная плита; 4 - промороженный слой торфяной залежи; 5 - талый слой торфяной залежи; 6 - боковые теплоизолирующие призмы из торфа; 7 - боковой резерв (водоотводная канава); 8 - талая торфяная прослойка за счет оттаивания сверху; 9 - то же за счет оттаивания снизу; 10 - минеральное дно болота; 11 - выдавливаемые торфяные отложения или вода; 12 - послойно намороженная плита из торфа устойчивой консистенции взамен жидких образований; 13 - поверхность вечномерзлых торфяников; 14 - верхняя граница мерзлых грунтов после постройки дороги
Крутизну откосов резервов устанавливают в зависимости от плотности торфяной залежи в пределах от 1:0,5 до 1:1.
2.8. Конструктивные размеры земляного полотна дорог на промороженных основаниях назначают с учетом климатических условий района строительства, типа болота и мощности торфяной залежи, уровня длительно стоящих поверхностных вод на болоте, физико-механических свойств торфа, вида и физико-механических свойств минеральных грунтов, конструкции дорожной одежды.
При конструировании дорог на промороженных основаниях определяют:
а) высоту верхней (минеральной) и нижней (торфяной) частей насыпи;
б) деформационную устойчивость конструкции и величину осадки;
в) упругие деформации дорожной конструкции;
г) требуемое время промерзания торфяной залежи на заданную глубину;
д) снегозаносимость дороги.
Методы расчета указанных параметров изложены в пп. 2.9 - 2.19.
Пример расчета конструкции дороги на промороженном основании приведен в приложении 2.
2.9. Высоту верхней (минеральной) части насыпи по оси дороги устанавливают по теплотехническому расчету с учетом обеспечения необходимого возвышения низа дорожной одежды над поверхностью талой прослойки торфа согласно СН 449-72 и расчета на прочность согласно п. 2.10 .
Теплотехнический расчет рекомендуется выполнять и такой последовательности:
а) определяют для принятой конструкции дорожной одежды и вида грунта земляного полотна расчетные значения коэффициентов теплопроводности λт и объемную теплоемкость Ст материалов в талом состоянии согласно приложению 1;
б) устанавливают по табл. 1 расчетные значения климатических характеристик района строительства - продолжительность теплого периода года t и среднюю за этот период температуру поверхности покрытия tn ;
в) вычисляют значения величин
где λт - коэффициент теплопроводности грунта земляного полотна в талом состоянии ккал/м·час·град ;
a - коэффициент теплообмена, a ≈ 20 ккал/м 2 ·час ;
hn и λ n - соответственно толщина (м) и коэффициент теплопроводности ( ккал/м·час·град. ) конструктивных слоев дорожной одежды;
С т - объемная теплоемкость грунта земляного полотна в талом состоянии, ккал/м 3 · град.;
Т - температура льдообразования, принимаемая для песков от -0,4 ° до -0,6 °С, для легких супесей от -0,2 до -0,6 ° С, для легких пылеватых супесей от -0,3 до -0,5 °С, для тяжелых пылеватых супесей от -0,9 до -1,4 ° С для пылеватых глин и тяжелых суглинков от -1,2 до -2 °С;
Q 0 - расход тепла на плавление льда в единице объема грунта, ккал/м 3 , который определяют по формуле
где g ск и W - соответственно объемный вес скелета (кг/м 3 ) и влажность (%) грунта земляного полотна; величины g ск и W принимают согласно приложению 1;
W нз - среднее содержание незамерзшей воды в грунте, %; ориентировочно величину W нз принимают равной: 0 - для песков, 7 % - для супесей, 10 % - для суглинков и 15 % - для глин;
г) зная μ и Кг - определяют по графикам (рис. 2) величину протаивания h и вычисляют высоту минеральной части насыпи по оси дороги h гр :
h гр = h - mh д , (4)
где m - коэффициент эквивалентного приведения (по условиям оттаивания) величины h д к грунту земляного полотна; величину m принимают равной: 3,9 - для песков; 4,0 - для супесей; 4,1 - для суглинков легких; 4,2 - для суглинков тяжелых и глин;
h д - допустимая глубина оттаивания намороженной торфяной плиты сверху в период эксплуатации дороги, м; величину h д устанавливают с учетом категории дороги:
категория дороги . III , III -п IV , IV -п V
величина h д , м . 0,25 - 0,30 0,35 - 0,40 0,45 - 0,50
Рис. 2. Графики для определения глубины протаивания земляного полотна
Большие значения h д принимают для песчаных грунтов, меньшие - для глинистых.
Величина h гр , установленная теплотехническим расчетом, должна удовлетворять требованиям СН 449-72 по возвышению низа дорожной одежды над поверхностью талой прослойки торфа и условиям прочности.
2.10. Условие, при котором прочность дорожной конструкции обеспечивается, выражается неравенством
где Еэ и Етр - соответственно эквивалентный и требуемый модули упругости конструкции, кгс/см 2 .
Эквивалентный модуль упругости конструкции рассчитывают по формуле
А - коэффициент учета влияния мерзлого торфяного основания, определяемый по графику (рис. 3) в зависимости от отношения R / h об , где R - радиус круга, равновеликого площади контакта сдвоенного колеса расчетного автомобиля, см; h об - общая толщина многослойной системы: дорожная одежда + грунт земляного полотна + талая прослойка торфяной плиты.
Рис. 3. График для определения коэффициента А
Если условие ( 5) не удовлетворяется, следует увеличить высоту h гр (уменьшить допустимую глубину оттаивания торфяной плиты h д ) или предусмотреть усиление дорожной одежды.
2.11. При проектировании дорог со сборными покрытиями (плиты ПАГ- XIV на основании из гравийно-песчаной смеси толщиной 20 см) минимальную высоту минеральной части насыпи по оси дороги можно назначать ориентировочно по табл. 2.
2.12. Конструктивные параметры мерзлого торфяного основания (ширину и толщину промораживаемого слоя болота и намораживаемой торфяной плиты) определяют, исходя из условий:
H д £ H пл + H н - h д - h н , (8)
где H н - толщина намораживаемой плиты из торфа, м;
S 1 - осадка талого слоя торфяной залежи под действием веса дорожной конструкции и подвижной нагрузки, м; подвижную нагрузку рекомендуется учитывать в том случае когда высота минеральной части насыпи менее 1,0 м;
S 2 - осадка намороженного слоя торфа при максимальном оттаивании его в период строительства;
h вт - требуемое возвышение намораживаемой торфяной плиты над поверхностью болота, принимаемое равным 0,3 - 0,4 м;
H д - минимальная толщина мерзлого основания из условия обеспечения деформационной устойчивости дорожной конструкции, м;
H пл - толщина промороженного слоя торфяной залежи, м;
h н - величина оттаивания мерзлого основания сниз у, которую определяют согласно приложе нию 3; для большинства торфяных залежей Западной Сибири (за исключением проточных топей, топей выклинивания и т.п.) h н ≈ 0,1 м.
Район строительства (пункты)
Высота минеральной части насыпи по оси дороги, м, с учетом категорий дороги и вида грунта земляного полотна
а-низинные болота
б-верховые болота
1-поверхность земли
2-долина реки
3-поймы
4-русло реки
Низовые болота образуются в поймах рек, по берегам озер, в бывших карьерах. Источниками увлажнения служат грунтовые воды. Глубина болот 1,5-2,0 м.
Верховые болота образуется на водоразделах, на склонах с малыми уклонами (2-3‰ и менее). Глубина болот до 20м.
Болото – это участки на которых в течении большого периода года застаивается поверхностная вода.
Геологи считают торф необычным грунтом.
В состав торфа входят:
-органические включения различной степени разложения.
-минеральные частицы, главным образом мелкодисперсные (пески и т.д.)
Физико-механические свойства болотных грунтов:
-Степень разложения органических включений.
-доля минеральных частиц (зольность торфа).
-виды органических включений (виды тех растений, которые были на заболоченном участке, затем перестали расти и начали разлагаться. Это тростник, трава, кустарник и т.п.)
-водопроницаемость (способность торфа сжиматься под воздействием нагрузки)
Строение слоев торфа.
2 верхних слоя и 1 нижний.
-1 верхний слой- полностью разложившийся слой из растений разной плотности и влажности
-2 верхний слой- слой из мха и трав и др растений полностью неразложившихся и находящихся в стадии разложения (этот слой называется сплавина (мох и трава))
-нижний слой- водонасыщенный слой полностью разложившихся растений (сапропель)
1 тип-болота сплошь заполненные торфом плотной консистенции, сжимающегося под воздействием веса земляного полотна.
1-земляное полотно
2-осака насыпи величиной S
3-направление сжатия торфа
4-минеральное дно
2 тип-болота сплошь заполненные торфом неустойчивой консистенции, слои торфа выдавливаются род воздействием веса земляного полотна.
1-земляное полотно
2-выдавливание торфа в сторону от земляного полотна
3-сжатый слой торфа
4-минеральное дно
3 тип-болота сплошь заполненные сплавиной.
1-земляное полотно
2-боковое выпирание слоев торфа
3-минеральное дно
Особенности проложения трассы в болотных районах.
Большинство болотистых участков находятся в I иII ДКЗ.
-близкое расположение грунтовых вод к поверхности земли
-большие участки равниной поверхности с большим количеством водотоков (реки, озера).
Основные требования к проложению трассы:
1) Разработка нескольких вариантов обхода болотистых участков на основе технико-экономического сравнения.
2) При проложении трасы через болото, выбор кратчайшего направления трассы с малым содержанием слоев торфа
3) Учет физико-механических свойств торфяных слоев в месте перехода трассы через болотистый участок.
4) Оценка воздействия земляного полотна автомобильной дороги и дорожных сооружений на ухудшение грунтово-геологических и гидрологических условий местности.
5) Учет величины продольного уклона минерального дна болота в целях определения устойчивости земляного полотна от сползания и предотвращение его деформации.
1-поверхность болота
2-минеральное дно с продольным уклоном iд
3-первоначальное состояние земляного полотна
4-диформации земляного из-за сползания
Оценка плана и профиля местности на болоте.
а) план болотистого участка
М 1:1000-2000, горизонтали через 0,25-0,5м
1-трасса автомобильной дороги
2-горизонтали дна болота
3-горизонтали поверхности болота
4-направление продольного уклона дна болота
б) план болотистого участка с изолиниями толщины слоев торфа
1-трасса автомобильной дороги
I-I-направление профиля болота с наибольшей толщиной слоев
в) профиль болота в направленииI-I
1-линии поверхности болота
3-линии дна болота
4-отметки дна болота
Границы бурения при изысканиях.
1-трасса автомобильной дороги
в-полосы бурения шириной 150-200м, каждая в зависимости от категории автомобильной дороги и характера болотистого участка.
Конструкции земляного полотна.
Минимальная высота насыпи назначается из 2-х условий:
· Из условий снегонезаносимости
· Условий водоотвода в местах близкого расположения грунтовых вод
Конструкции земляного полотна назначаются в зависимости от категории автомобильной дороги, глубины болота, вида и плотности торфа и степени капитальности дорожной одежды.
Наиболее надежной являются насыпь, возводиться на прочном минеральном дне.
Оптимальная конструкция земляного полотна определяется на основе технико-экономического сравнения вариантов конструкции земляного полотна:
· Устойчивость к воздействию влаги и транспортных нагрузок
· Осадки насыпи при её возведении на слое торфа
При выборе типа искусственных сооружений, предпочтение следует отдавать мостовым сооружениям.
При малых расходах воды возможно устройство фильтрующих насыпей с коэффициентом фильтрации 0,5 м/сут.
© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.006)
Болото –избыточно увлажненные участки земной поверхности, на которой большую часть года стоит вода.
Заболоченные участки- это участки на которых происходит застой поверхностных вод или происходит их систематическое переувлажнение, но не образуется торфяной покров или имеет толщину менее 30 см.
По условию расположения и питания водой различают: верховые и низовые болота.
Верховые болота-образуются при застое атмосферных осадков на водораздельных участках, имеющих малые уклоны. Верховые болота на всю толщину состоят из торфа В заключительной стадии своего образования середина болота (состоящая из торфа и сфагнума(мох)) может возвышаться над берегами на 6-8 метров.
Низовые болота- образуются в результате зарастания водоёмов. Заболачивание начинается от берегов к середине. Отмирающие остатки растительности повышают дно болота, тем самым образуется иловые отложения. В конечной стадии образования низового болота образуется на поверхности сплавина. Сплавина состоит из корневищ и мхов. Сплавина толщиной 3-4 метра способна выдержать нагрузку в 35 мПа.
2. Инженерная классификация болот.
Согласно СНИП 2.05. 02 -85 различают 3 типа болот:
-болота, заполненные болотными грунтами, прочность которых в природном состоянии обеспечивает возможность возведение насыпи высотой до 3 метров без возникновения процесса бокового выдавливания грунта.
-содержащие в пределах болотной толщи, хотя бы один слой, который может выдавливаться при некоторой интенсивности возведения насыпи высотой до 3 метров, но не выдавливается при меньшей интенсивности возведения насыпи
-содержащий в пределах болотной толщи, хотя бы один слой, который при возведении насыпи высотой до 3 метров, выдавливается независимо от интенсивности возведения насыпи
Тип болотных грунтов
Органические илы, минерализованный торф
Ил и заторфованный грунт
Содержание минеральных веществ, % по массе
Губчатоволокнистое строение, высокое структурное сцепление
Маловолокнистое, раздробленное, гелеобразное структура
Преимущественный тип деформаций под насыпями
Уплотнение в пределах контура загружения
Выжимание грунта в сторону
боковое выпирание слабого грунта с погружением насыпи на минеральное дно болота
3. Выбор плана трассы дороги на заболоченной местности (основные требования).
Заболоченные р-ны в основном располагаются на равнинных участках лесной зоны. При решении плана трассы в болотной местности обходить или пересекать болото? По стоимости строительства а/д в заболоченной местности стоимость превышает в 5-6 раз по сравнению с аналогичным участком на не заболоченной местности. Выбор основывается на ТЭС.
Основные положения при проектировании плана трасса.
1-Следует обходить болота, если это не связано с большим удлинением или извилистостью трассы.
2 - Стремиться пересекать болота по кратчайшему направлению, в наиболее узких местах с высоким залеганием минерального дна.
3 –Желательно избегать места с кривыми склонами минерального дна.(сползание насыпи)
4 - При пересечении предпочтение отдавать участку I типа. 5 – Вариантное трассирование и вариантное конструирование ЗП, должно быть обосновано технико-экономическим расчетом (ТЭР)
4. Конструктивные решения земляного полотна на болотах (с полным выторфовыванием, частичное выторфовывание, без выторфовывания)
Проектные решения, но конструкции ЗП выбирают на основе ТЭС вариантов с учетом след, позиций :1) категория дороги. 2) тип ДО. 3) требуемая высота насыпи и качество грунта имеющийся для отсыпки насыпи. 4) протяженность участка на слабом грунте. 5) вид и св-ва слабого грунта. 6) условия производства работ, в том числе срок завершения строительства.
ЗП на болотах проек. в виде насыпи, требование к грунтам в верхней части насыпи а так же мин. возвышении низа ДО над растительным уровнем поверхности и грунтовых вод. Определяется по по СНИП 2,05,02-85. 3ий тип местности по увлажнению.
К ЗП предъявляют ряд требований:
1. Должна быть исключена возможность выдавливания слабого грунта отсыпанной под основанием насыпи в процессе ее возведения и эксплуатации. ( должна быть обеспечена устойчивость основания)
2. Интенсивная часть осадки насыпи должна завершиться до устройства покрытия ДО (обеспечить стабильность)
3. Упругие колебания ЗП, возникающие при наличии торфяных грунтов в основании насыпи не должны превышать допустимые значения.
Допускаются следующие конструктивные решения
1) Насыпи, опирающиеся на минеральное дно болота (или искусственное основание).
А. Насыпи с полным удалением слабого грунта и заменой его качественным дренирующим грунтом.
Б. Насыпи, погружённые на минеральное дно болота, путём выдавливания слабого грунта в стороны.
В. Строительство эстакады.
2) Насыпи, опирающиеся на торфяные слои, с проведением мероприятий, улучшающих строительные свойства слабого грунта ():
А. частичное выторфовывание
Б. ЗП с вертикальными дренами или дренажными прорезями
В. Глубинное уплотнение слабых грунтов, грунтовыми сваями
Г. Химическое укрепление слабых грунтов основания
3) Земляное полотно, проложенное непосредственно на поверхности болота.
А. Массивные плавающие насыпи.
Б. Облегчённые насыпи.
В. Насыпи с использованием деревянных пластов, спец. облегченные конструкции.
Часть земляного полотна, находящуюся ниже поверхности болота, устраивают из дренирующих грунтов. Пылеватые грунты допускаются в надводной части земляного полотна. При условии соблюдения требований по обеспечению водно-теплового режима земляного полотна.
5. Обследование болот, этапы обследования.
1)Варианты трассы намечают на картографически материал.
2)Проводят изыскатеьные работы на месте, для детального иследования и сбора необходимой информации.
3)Осуществляется топографическая съемка плана болота
4) Проводиться сбор образцов слабых грунтов для оценки физико-механ. свойств.
5) На плане болота намечают сетку скважин для отбора образцов торфа. Сетка скважин от оси 50-150 м
6) По сетке проводят зондированное бурение на глубину не менее 0,5м. с шагом 50 м.
7) Производят статическое бурение, результаты которого дают представление о мощности слабых слоев.
Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.
Читайте также: