Проектирование автомобильных дорог и аэродромов I, II

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проектирование автомобильных дорог и аэродромов I, II



Содержание

1. Техническая классификация автомобильных дорог

2. Элементы плана и продольного профиля

3. Общие принципы конструирования дорожных одежд

4. Прочность и устойчивость земляного полотна. Виды деформаций земляного полотна

5. Основные типы дорожных одежд

6. Динамический фактор

7. Расчётная схема видимости, обеспечивающая бесперебойность движения. Расстояние видимости встречного автомобиля

8. Природные условия, влияющие на работу земляного полотна и дорожных одежд. Типы местности по условиям увлажнения [доп. в. 4]

9. Продольный уклон, преодолеваемый автомобилем. Назначение величины продольного уклона [доп. в. 6]

10. Источники увлажнения земляного полотна [доп. в. 4]

11. Виды мёрзлых грунтов. Мерзлотные явления в зоне вечной мерзлоты

12. Устойчивость горных склонов

13. Серпантины. Их виды и основные элементы

14. Типы болот, их инженерная классификация

15. Проектирование дорог в заболоченных районах и особенности изыскательских работ на болотах

16. Подпорные стенки, балконы, полутоннели

17. Оползни, причины их появления, последствия. Мероприятия по предупреждению появления оползней

18. Основы проектирования дорог в карстовых районах

19. Эрозия почв и стадии развития оврагов

20. Особенности трассирования и проектирования и конструирования автомобильных дорог в зоне искусственного орошения

21. Классификация грунтов. Порядок укладки грунта в насыпь [доп. в. 11]

22. Теоретические основы уплотнения грунтов [доп. в. 21]

23. Общие принципы организации работ по технологии сооружения земляного полотна [доп. в 21, 22]

24. Разработка выемок

25. Устройство армированных насыпей. Приготовление грунтовых смесей

26. Сроки выполнения работ по возведению земляного полотна

27. Подготовка дорожной полосы

28. Способы возведения насыпей, применяемые машины [доп. в. 23, 26, 27]

29. Строительство железобетонных труб

30. Строительство земляного полотна в горных условиях



1. Техническая классификация автомобильных дорог

Автомобильные дороги в зависимости от их народнохозяйственного и административного значения подразделяется на:

- дороги общего пользования и хозяйственные;

-дороги общего пользования - на дороги международного, республиканского и местного значения;

-хозяйственные - на дороги промышленных, сельскохозяйственных предприятий, патрульные и др.

Автомобильные дороги в зависимости от назначения и интенсивности движения транспорта подразделяются на:

категория-интен., приведённ. к лег. авто-интен., приведённ. в транспортных ед.

1а - >14000 - >9000 - Автомагистраль международного или республиканского значени;

1б - >14000 - >140000 - Скоростные автомобильные дороги международного и республиканского значения (не отнесенные к Iа категории).

2 - 6000-14000 - 3000-7000 - Скоростные автомобильные дороги международного и республиканского значения (не отнесенные к IА и IБ категории).

3 - 2000-6000 - 1000-3000 - Автомобильные дороги республиканского и местного значения (не отнесенные к Iб и II категории).

4 - 200-2000 - 100-1000 - Автомобильные дороги республиканского и местного значения (не отнесенные к Iб, II и III категории).

5 - <200 - <100 - Автомобильные дороги местного значения (кроме отнесенных к III и IV категории).

[СНиП 3.03-09-2006, п 4.1, стр 7]



2. Элементы плана и продольного профиля

Графическое изображение проекции трассы дороги на горизонтальную плоскость называется планом трассы. Изменение направления трассы характеризуется углом поворота, который образуется продолжением первоначального направления трассы и новым ее направлением.

Основные элементы угла поворота следующие:

точка В -- вершина угла поворота;

угол а -- угол поворота;

R -- радиус кривой;

К -- длина кривой;

Т -- тангенс -- длина касательной, т. е. расстояние от начала или конца кривой до вершины угла поворота;

Б -- биссектриса--расстояние от вершины угла поворота до середины кривой.

Трасса определяется двумя проекциями: горизонтальной проекцией в плане и вертикальной - в продольном профиле.

Развернутое продольное сечение дороги вертикальной плоскостью называется продольным профилем.

Для дорог, проходящих в равнинной местности, принят горизонтальный масштаб 1:5000, вертикальный масштаб 1:500 и масштаб грунтового профиля 1:50. Для описания продольного профиля обычно используют следующую терминологию:

1 - Черная линия или линия фактической поверхности земли, соединяющая отметки поверхности земли по оси дороги;

2 - Красная линия или проектная линия, соединяющая отметки оси земляного полотна;

3 - Рабочая отметка - разница между отметкой оси земляного полотна и отметкой земли по оси дороги.

Также в профиле есть радиусы кривых, радиусы вогнутых и выпуклых кривых, величины уклонов.

3. Общие принципы конструирования дорожных одежд

Проектирование дорожной одежды и земляного полотна представляет собой единый процесс вариантного конструирования и расчета дорожной конструкции на прочность и морозоустойчивость с последующим технико-экономическим обоснованием наиболее эффективного технического решения.

При конструировании дорожной одежды необходимо руководствоваться следующими принципами:

- тип покрытия, конструкция одежды в целом должны удовлетворять транспортно-эксплуатационным требованиям, ожидаемым в перспективе составу и интенсивности движения транспорта;

- конструкцию дорожной одежды нужно выбирать типовую или вновь разрабатывать для каждого участка или ряда участков дороги, характеризующихся сходными природными условиями (грунты земляного полотна, увлажнение, микроклимат), с одинаковыми расчетными нагрузками, а также в равной степени обеспеченными строительными материалами. Следует рассмотреть целесообразность укрепления верхней части земляного полотна, на которых рекомендуется применять однотипную конструкцию дорожной одежды.

- в соответствующих элементах конструкции должны быть широко использованы местные, в том числе и малопрочные материалы с их предварительной переработкой или укреплением. В районах, недостаточно обеспеченных стандартными каменными материалами, необходимо применять местные каменные материалы, побочные продукты промышленности и грунты, свойства которых могут быть улучшены обработкой их вяжущими (цемент, битум, известь, активные золы уноса и др.). Одновременно надо стремиться к созданию конструкции, по возможности наименее материалоемкой;

- конструкция должна быть технологичной и обеспечивать возможность максимальной механизации и индустриализации дорожно-строительных процессов;

- при назначении конструкции дорожной одежды следует учитывать региональный опыт строительства и службы дорог в заданном конкретном районе.

[СН РК 3.03-19-2006 п 5.3]

4. Прочность и устойчивость земляного полотна. Виды деформаций земляного полотна

Прочность грунтов земляного полотна резко меняется под воздействием физико-химических процессов. Увлажнение глинистых грунтов, например, может стать причиной перехода их из твердого состояния в пластичное и даже текучее. Эти переходы сопровождаются уменьшением прочностных и деформативных характеристик во много раз, что приводит к потере прочности и устойчивости земляного полотна и образованию различных видов деформаций. Под воздействием динамических нагрузок (вибрации, удары) грунты, взаимодействуя с содержащейся в них водой, становятся неустойчивыми. Промерзание и оттаивание их сопровождаются объемными и прочностными изменениями.

В насыпях выделяются следующие виды деформаций:

- деформации грунта в активной зоне (рабочем слое); возникают при доуплотнении грунта, локальной потере им прочности при переувлажнении, особенно в случае возведения насыпи при строительстве из неоднородных грунтов или в результате пучинообразования. Деформации, связанные с дополнительным уплотнением грунта в зоне проезжей части, возникают под воздействием транспортных нагрузок, веса вышележащих слоев грунта и дорожной одежды в процессе эксплуатации дороги в виде отдельных просадок покрытия различной площади с плавными очертаниями краев или осадки по всему поперечнику на определенном протяжении дороги. Их образование, как правило, не сопровождается появлением отдельных трещин или сетки трещин в дорожной одежде.

- просадка насыпи на слабом основании;

- расползание (растекание) насыпи; насыпь равномерно растекается в обе стороны. Расползание насыпи происходит в результате использования при строительстве без специальных мероприятий переувлажнённых грунтов, несоблюдения требований по уплотнению грунтов, а также недоучёте их повышенного капиллярного увлажнения. Деформации откосов насыпей, а также выемок могут быть связаны с потерей их общей и местной устойчивости.

- деформации откосов;

- сползание (смешение) насыпи по наклонённому основанию; насыпь смещается (стекает) в сторону уклона рельефа.

5. Основные типы дорожных одежд

1. Капитальные:

1.1. Цементобетонные монолитные, I-IV,

1.2. Железобетонные или армобетонные сборные, I-IV,

1.3. Асфальтобетонные (из горячих асфальтобетонных смесей), I-IV;

2. Облегченные:

2.1. Асфальтобетонные (из горячих и холодных асфальтобетонных смесей), III, IV и на первой стадии двухстадийного строительства дорог II категории,

2.2. Из органоминеральных смесей с жидкими органическими вяжущими, жидкими органическими вяжущими совместно с минеральными; с вязкими, в т.ч. эмульгированными органическими вяжущими; с эмульгированными органическими вяжущими совместно с минеральными; из каменных материалов и грунтов, обработанных битумом по способу смешения на дороге или методами пропитки; из каменных материалов, обработанных органическими вяжущими методом пропитки; черного щебня, приготовленного в установке и уложенного по способу заклинки; из пористой и высокопористой асфальтобетонной смеси с поверхностной обработкой; из прочного щебня с двойной поверхностной обработкой, IV-V;

3. Переходные:

3.1.Из щебеночно-гравийно-песчаных смесей; малопрочных каменных материалов и шлаков; грунтов, укрепленных или улучшенных различными местными материалами; древесных материалов и др. IV, V и на первой стадии двухстадийного строительства дорог III категории;

4. Низшие:

4.1.Из щебня прочных пород, устроенные по способу заклинки без применения вяжущих материалов; из грунтов и малопрочных каменных материалов, укрепленных вяжущими; булыжного и колотого камня (мостовые), V и на первой стадии двухстадийного строительства дорог IV категории

[СНиП 3.03-09-2006, т 8.1, стр 52]

6. Динамический фактор

Динамический фактор автомобиля, является показателем его тягово-скоростных качеств и определяется по формуле:

,

где: Pk - тяговая сила на ведущих колёсах автомобиля;

Pв - сила сопротивления воздуха движению автомобиля;

VPа -сила тяжести автомобиля.

Динамический фактор, выражающийся обычно в %, характеризует возможность автомобиля развивать максимальную скорость, преодолевая сопротивление качению и подъёму, буксировать прицеп (полуприцеп) и разгоняться.

[Значение слова "Динамический фактор" в Большой Советской Энциклопедии]

Динамический фактор представляет собой силу тяги на колесах автомобиля, не считая силы тяги, идущей на преодоление сопротивления воздуха, отнесенную к полному весу автомобиля. Такое отношение позволяет исключить влияние веса автомобиля и сравнивать динамику машин независимо от их веса.

Зависимость динамического фактора от скорости движения на каждой из передач, выраженная графически, называется динамической характеристикой автомобиля.

7. Расчётная схема видимости, обеспечивающая бесперебойность движения. Расстояние видимости встречного автомобиля

Расчётная видимость -- минимальное расстояние видимости встречного автомобиля или поверхности проезжей части автомобильной дороги, обеспечиваемое для заданной расчетной скорости ее геометрическими элементами.

В теории проектирования дорог схемы видимости, учитывающие условия движения автомобиля, а также расположение автомобиля и препятствий на дороге можно разделить на две основные группы:

1. Схемы, предусматривающие остановку автомобиля перед препятствием или встречным автомобилем.

Sв = Sрасч1 + Sрасч2 + L0

где: Sрасч 1, Sрасч2 - расчётные тормозные пути автомобилей;

L0 - зазор между автомобилями.

2. Схемы, исходящие из объезда автомобилем препятствия или обгона попутного автомобиля с заездом на смежную полосу движения.

Sв = Sобгона = L1 +L2+ L3

где: L1 - путь, проходимый обгоняющим автомобилем от начала обгона до момента выравнивания его с обгоняемым автомобилем;

L2 - путь, проходимый обгоняющим автомобилем от момента выравнивания до возвращения им на свою полосу;

L3 - путь, проходимый встречным автомобилем за время обгона.

Для дорог в густонаселенной местности, а также на пересечениях с автомобильными и железными дорогами в одном уровне обеспечение безопасности движения требует достаточной боковой видимости придорожной полосы.

Обеспечение видимости на кривых в плане. Расстояние видимости определяют графическим методом. На плане закругления, вычерченном в крупном масштабе, на траектории движения автомобиля намечают ряд точек, от которых откладывают расстояния видимости.

8. Природные условия, влияющие на работу земляного полотна и дорожных одежд. Типы местности по условиям увлажнения [доп. в. 4]

Типы местности по условиям увлажнения и характеру поверхностного стока:

1 - сухие места. Без избыточного увлажнения; поверхностный сток обеспечен. Каменистые возвышенности, крутые склоны сопок, песчаные и гравийно-галечные косы; сезонно-оттаивающий слой более 2,5 м. Грунты гравийно-галечниковые, песчаные. Супесчаные и глинистые непросадочные с влажностью wотн < 0,77;

2-сырые места. Избыточное увлажнение в отдельные периода года; поверхностный сток нe обеспечен. Плоские водоразделы, пологие склоны гор и их шлейфы с мощностью сезоннооттаивающего слоя 1,0-2,5 м. Грунты глинистые просадочные с влажностью wотн = 0,77 - 1,00

3 - мокрые места. Постоянное избыточное увлажнение. Водоотвод не обеспечен. Надмерзлотные воды и длительно стоящие (более 20 суток) поверхностные воды. Заболоченные тальвеги, мари, замкнутые впадины с развитым мохо-торфяным покровом и до 1 м сезоннооттаивающим слоем. Грунты глинистые сильно просадочные с wотн > 1, содержащие в пределах двойной мощности сезоннооттаивающего слоя линзы льда толщиной более 10 см.

[СНиП 3.03-09-2006, 7.3, стр 36, прилож. B т.1]

9. Продольный уклон, преодолеваемый автомобилем. Назначение величины продольного уклона [доп. в. 6]

Наибольший продольный уклон, преодолеваемый автомобилем (легковым), определяется из условия его движения на подъем на III передаче. При этом принимается допущение, что движение автомобиля происходит с равномерной (расчетной) скоростью. Наибольший продольный уклон при этих условиях:

imax = D - f

где: D - динамический фактор

,

где: Pk - тяговая сила на ведущих колёсах автомобиля;

Pв - сила сопротивления воздуха движению автомобиля;

VPа -сила тяжести автомобиля;

f - коэффициент сопротивления качению;

Дорога должна быть запроектирована из условия наименьшего ограничения и изменения скорости и обеспечения безопасности движения. Из этих же условий нормируется продольный уклон.

По формуле вычисляются максимальные значения продольных уклонов. Результаты расчетов записываются в таблицу.

Таблица - Результаты расчетов максимальных продольных уклонов, преодолеваемых легковым автомобилем

передачи	Dmax	f	Скорость км/ч	imax
I	0,042	0,02	25	22%
II
III
IV

Полученные расчетом величины imax для грузового и легкового автомобилей сравниваются с imax для данной технической категории дороги, приведенными в СНиП 2.05.02-85 (табл. 10).

10. Источники увлажнения земляного полотна [доп. в. 4]

Основным условием устойчивости земляного полотна и дорожной одежды является устойчивость грунта, которая в основном зависит от его плотности. Насыщение земляного полотна влагой -- крайне опасное явление, так как устойчивость всех элементов дороги из-за снижения несущей способности грунта сильно уменьшается.

Земляное полотно увлажняется поверхностными и грунтовыми водами. Источниками увлажнения полотна служат:

1 -- осадки, выпадающие на поверхность земляного полотна;

2 -- приток поверхностных вод с прилегающей к дороге местности;

3 -- приток грунтовых вод по капиллярам, а также путем пленочного и парообразного перемещения влаги.

Сток воды с земляного полотна, испарение и просачивание воды из земляного полотна в глубинные слои несколько снижают суммарное воздействие указанных источников увлажнения.

В зависимости от климатического района, местных условий и от времени года преобладают те или иные причины увлажнения земляного полотна. Количество влаги, находящееся в земляном полотне, не остается в течение года постоянным. На изменение водного режима земляного полотна, помимо атмосферных осадков, значительное влияние оказывают колебания температуры, создающие в теле земляного полотна температурные градиенты, под влиянием которых грунтовая вода перемещается из более теплых (нижних) слоев к более холодным (верхним) слоям.

На влажность земляного полотна влияют также рельеф, растительность, ветер и другие факторы.

Водно-тепловой режим земляного полотна несколько отличается от водно-теплового режима окружающей местности. Это объясняется устройством различных типов конструкций дорожных одежд, изменяющих водообмен между грунтом и атмосферой, устройством земляного полотна в насыпи или в выемке, закладкой резервов, искусственным уплотнением грунта.

11. Виды мёрзлых грунтов. Мерзлотные явления в зоне вечной мерзлоты

Мерзлыми грунтами называются любые породы, имеющие отрицательную или нулевую температуру и содержащие в своем составе лед. Если грунты находятся в мерзлом состоянии более 3 лет, они называются (вечномёрзлыми) .

Если среди мерзлых пород встречаются прослои талых, то такие многолетнемерзлые толщи называют слоистыми. Талые грунты (талики) существуют за счет отепляющего действия поверхностных водотоков и водоемов, интенсивной фильтрации воды и воздействия солнечного тепла.

Мерзлые песчано-глинистые грунты по их состоянию, определяемому в первую очередь суммарной влажностью и соотношением льда и незамерзающей воды разделяются:

-твердо-мерзлые грунты. Характеризуются малым содержанием незамерзшей воды и прочной сцементированностью льдом.Температура, при которой песчано-глинистые породы переходят в твердо-мерзлое состояние, находится в пределах от -0,30С (для пылеватых песков) до -1,50С (для глин).

-пластично-мерзлые грунты также сцементированы льдом, но наряду с этим содержат значительное количество незамерзшей воды, вследствие чего обладают способностью сжиматься под нагрузкой.К пластично-мерзлым относятся песчано-глинистые грунты со степенью заполнения пор льдом и незамерзшей водой не менее 0,8, если их температура находится в пределах от 0 до значений, приведенных для твердо-мерзлых грунтов.

-сыпуче-мерзлые грунты. К ним относятся маловлажные несцементированные песчаные и крупнообломочные грунты.

Физико-механические свойства многолетнемерзлых рыхлых грунтов, содержащих лёд, характеризуются высокой суммарной влажностью, малыми значениями плотности частиц грунта, низкой водопроницаемостью и высокой прочностью. С увеличением влажности (льдистости) до предела, примерно соответствующего полному водопоглощению, прочность грунтов возрастает, однако при дальнейшем увеличении льдистости она их уменьшается. Мерзлым грунтам под нагрузкой присуще свойство релаксации (ослабление плотности), возникающее вследствие течения льда и снижающее прочность грунтов во времени. Присутствие в мерзлых грунтах того или иного количества незамерзшей воды обусловливает зависимость их свойств от температуры.

12. Устойчивость горных склонов

Устойчивость склонов (откосов) рассчитывают по первому предельном у состоянию. При этом учитывают основное и особое сочетания нагрузок, действующих на склон. В первом случае суммируются постоянные, длительные и кратковременные нагрузки. Во втором - к указанным нагрузкам добавляется одна из особых нагрузок - сейсмическое или взрывное воздействие, нагрузка, вызываемая аварийным состоянием или поломкой оборудования, прорывом плотин, аварийная деформация основания и др.

Наиболее распространенный метод расчёта устойчивости - метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения, относящий к схеме плоской задачи.

Предположим, что потеря устойчивости откоса или склона, представленного на рис. 1а, может произойти в результате вращения отсека грунтового массива относительно некоторого центра O. Поверхность скольжения в этом случае будет представлена дугой окружности с радиусом r и центром в точке O. Смещающийся массив рассматривается как недеформируемый отсек, все точки которого участвуют в общем движении. Коэффициент устойчивости принимается в виде

где: Msr и Msa - моменты относительно центра вращения всех сил, соответственно удерживающих и смещающих отсек.

13. Серпантины. Их виды и основные элементы

Во многих случаях место для развития трассы на крутом косогоре очень ограничено и трассу приходится прокладывать зигзагами. Вписывание кривых внутри образующихся острых углов становится невозможным, т.к. длина кривой много меньше, чем сумма ее тангенсов, и поэтому продольный уклон на участке кривой значительно превышает допустимый. В таких случаях применяют кривые, описанные с внешней стороны угла поворота, называемые серпантинами.

Основные элементы серпантины:

б - угол серпантины; R- радиус основной кривой; R1,R2-радиусы вспомогательных (обратных) кривых; в - угол поворота обратных кривых; m- прямая вставка; T- тангенс обратной кривой; z- горловина серпантины; О - центр окружности основной кривой; К - основная кривая; К1- вспомогательная кривая; г - центральный угол; Бв - биссектриса вспомогательной кривой.

Серпантины бывают двух основных видов:

1 рода, у которых вспомогательные кривые расположены выпуклостями в разные стороны; они могут быть симметричными и несимметричными;

2 рода, у которых вспомогательные кривые расположены в одну сторону; они могут быть полными -- центр основной кривой смещен относительно вершины угла поворота и полусерпантинами -центр основной кривой расположен на линии, перпендикулярной к одной из сторон угла поворота.

14. Типы болот, их инженерная классификация

Инженерная классификация болот, принятая при проектировании и строительстве автомобильных и железных дорог, делит болота на 3 основных типа:

1. Болота, сплошь заполненные торфом устойчивой консистенции. Это значит, что под насыпью высотой до 3 м. торф сжимается, но не выдавливается, т. е. насыпь не погружается в толщу торфа (шурф глубиной до 2 м. не оплывает, т. е. сохраняет свои стенки в течение пяти суток).

2. Болота, сплошь заполненные либо содержащие слои торфа не устойчивой консистенции.

3. Болота, сплошь заполненные илом или водой со сплавиной или без неё.

В зависимости от условий водно-минерального питания болота подразделяют на:

Низинные (эвтрофные) -- тип болот с богатым водно-минеральным питанием, в основном за счёт грунтовых вод. Расположены в поймах рек, по берегам озёр, в местах выхода ключей, в низких местах. Характерная растительность -- ольха, берёза, осока, тростник, рогоз, зелёные мхи. В районах с умеренным климатом -- это часто лесные (с берёзой и ольхой) или травяные (с осоками, тростником, рогозом) болота.

Переходные (мезотрофные) -- по характеру растительности и умеренному минеральному питанию находятся между низинными и верховыми болотами. Из деревьев обычны берёза, сосна, лиственница. Травы те же, что и на низинных болотах, но не так обильны; характерны кустарнички; мхи встречаются как сфагновые, так и зелёные.

Верховые (олиготрофные) -- расположены обычно на плоских водоразделах, питаются только за счёт атмосферных осадков, где очень мало минеральных веществ, вода в них резко кислая, растительность -- господствуют сфагновые мхи, много кустарничков: вереск, багульник, кассандра, голубика, клюква; растёт пушица, шейхцерия; встречаются болотные формы лиственницы и сосны, карликовые берёзки. В свою очередь они делятся на два типа:

Лесные -- покрыты низкой сосной, вересковыми кустарниками, сфагнумом.

Грядово-мочажинные -- похожи на лесные, но покрыты торфяными кочками, и деревья на них практически не встречаются.

15. Проектирование дорог в заболоченных районах и особенности изыскательских работ на болотах

Процесс возведения земполотна на болотах при использовании слабого грунта в качестве несущего основания включает следующие технологические операции:

1. Восстановление и закрепление трассы дороги; 2. Расчистка дорожной полосы; 3. Разбивка земполотна; 4. Установка приборов для наблюдения за осадками основания и толщиной отсыпанной насыпи; 5. Возведение земполотна в соответствии с заданным режимом отсыпки насыпи; 6. Проведение контрольных наблюдений в процессе строительства.

Задачи расчета деятельности основания насыпи включают выявление возможности и степени опасности выдавливания слабого грунта из-под подошвы. На основании расчетов делается вывод о возможности использования слабых грунтов в основании. Для чего определяют тип основания по устойчивости: 1) не требующие специальных мероприятий по обеспечению устойчивости; 2) Основания, для обеспечения устойчивости которого достаточно только технологических мер (ограничение режима отсыпки насыпи); 3) основания, которые требуют специальных конструктивных мер по обеспечению устойчивости (изменение конструкции насыпи или усиление насыпи, удаление слабого слоя).

Степень устойчивости определяется по величине коэффициента устойчивости:

Куст = Ру/Рп ? 1, - устойчивость основания считается обеспеченной.

где: Рп = ггр·hтреуг - давление на подстилающий грунт от насыпи;

Ру = (С·В)/(2·Нт)

- предельная нагрузка, выдерживаемая основанием; В - ширина з.п. понизу; Нт - высота торфа; С - коэф-т сцепления грунта; ггр - удельный вес грунта;



16. Подпорные стенки, балконы, полутоннели

Независимо от того, какой цели служит подпорная стенка, она состоит из основных частей: 1.Фундамент - подземная часть стенки; 2.Тело - надземная (видимая) часть несущей конструкции; 3.Дренаж и водоотвод, необходимые для повышения прочности подпорной стенки.

На подпорную стенку постоянно действуют следующие основные нагрузки:

1. собственный вес стенки (вертикальные силы); 2. нагрузки на стенку от находящихся на ней грузов (вертикальные силы); 3. давление грунта засыпки на стенку и ее фундамент (вертикальные силы); 4. давление грунта засыпки за стенкой (горизонтальные силы); 5. силы трения или сцепления с грунтом (горизонтальные силы).

Балкон -- поперечный профиль дороги в горной местности на подходах к мостам или участках с крутыми склонами, когда часть поперечного профиля расположена над склоном.

Проектирование противообвальных галерей должно выполняться в следующей последовательности:

1. определяется расчетная скорость падающих скальных обломков в зоне располагаемого сооружения;

2.устанавливается расчетная крупность падающих обломков;

3. производится расчет на прочность и устойчивость с учетом динамического воздействия скальных обвалов.

При расчете противообвальных галерей на прочность и необходимо учитывать следующие нагрузки:

1. постоянные нагрузки (от собственного веса конструкций галерей; от вертикального и бокового давления грунта амортизирующей отсыпки на кровле галереи; от бокового удавления с нагорной стороны при наличии нескального грунта);

2. кратковременные нагрузки (от воздействия удара одиночного обломка скального грунта расчетного объема);

3. особые нагрузки (от сейсмического воздействия).

17. Оползни, причины их появления, последствия. Мероприятия по предупреждению появления оползней

Оползни -- это скользящее смещение масс горных пород вниз но склону под влиянием силы тяжести.

Образуются они в различных породах в результате нарушения их равновесия или ослабления прочности. Вызываются как естественными, так и искусственными (антропогенными) причинами. К естественным относятся: увеличение крутизны склонов, подмыв их оснований морскими и речными водами, сейсмические толчки. Искусственными являются разрушение склонов дорожными выемками, чрезмерным выносом грунта, вырубкой леса, неразумным ведением сельского хозяйства на склонах.

Значительное количество оползней происходит в горах высоте от 1000 до 1700 м (90%). Оползни могут происходить на всех склонах, начиная с крутизны 19°. Однако на глинистых грунтах они случаются и при крутизне склона 5-7°. Для этого достаточно избыточною увлажнения пород. Сходят они в любое время года, но большей частью в весенне-летний период.

Если вероятность возникновения оползней велика, то осуществляются специальные мероприятия по защите от оползней. Они включают укрепление оползневых склонов подпорными и волноотбойными стенками. Сползающие грунты укрепляют сваями, расположенными в шахматном порядке, проводят искусственное замораживание грунтов, высаживают растительность на склонах. Для стабилизации оползней в мокрых глинах проводят их предварительное осушение методами электроосмоса либо нагнетанием горячего воздуха в скважины. Крупные оползни можно предотвратить дренажными сооружениями, перекрывающими путь поверхностным и подземным водам к оползневому материалу. Поверхностные воды отводятся канавами, подземные -- штольнями или горизонтальными скважинами. Несмотря на дороговизну этих мероприятий, их осуществление дешевле, чем ликвидация последствий произошедшей катастрофы.

18. Основы проектирования дорог в карстовых районах

Карстовый район ( территория, зона) - это четко ограниченный участок земной поверхности с характерным комплексом характерных воронкообразных углублений, провалов, пещера, исчезающих рек и озер. Карст создает серьезные затруднения в автодорожном строительстве и др.

Мероприятия по борьбе с карстовыми процессами требуют значительных затрат и недостаточно эффективны, поскольку при cтpoительстве автомобильной дороги их пришлось бы осуществлять на большом протяжении. Поэтому неустойчивые участки, где активно развиваются карстовые процессы, следует по возможности обходить.

Дороги низших категорий строят без учета карстовых явлений. Дороги высших категорий можно прокладывать в невысоких насыпях, обходя участки сосредоточения воронок, при условии выполнения в пределах придорожной полосы работ, направленных на уменьшение количества воды, поступающей в подземные трещины и каналы в толще водорастворимой породы. С этой целью предусматриваются следующие мероприятия:

1. планировка придорожной полосы и отвод воды, застаивающейся в пониженных местах рельефа;

2. отказ от применения напорных труб и мостов, рассчитанных на аккумуляцию воды перед сооружением, укрепление русел водотоков и отводных канав;

3. засыпка карстовых воронок водонепроницаемым грунтом с тщательным послойным уплотнением;

4. запрещение устройства с верховой стороны насыпей глубоких резервов и закладки грунтовых карьеров;

5. заполнение через буровые скважины (тампонирование) расположенных вблизи от дороги карстовых полостей и трещин песчано-глинистыми, битумными и цементными растворами для уменьшения водопроницаемости растворимых горных пород вблизи искусственных сооружений;

6. обрушение взрывами неустойчивой кровли породы над полостями;

7.пересечение участка карстовых полостей эстакадой с опорами, заложенными ниже толщи, подверженной карстовым процессам.

19. Эрозия почв и стадии развития оврагов

Эромзия -- разрушение горных пород и почв поверхностными водными потоками и ветром. Виды водной эрозии: овражная (линейная, струйчатая), плоскостная и ирригационная (поливная).

Капельная эрозия. Разрушение почвы ударами капель дождя. Этот вид водной эрозии приобретает особое значение во влажных тропиках и субтропиках.

Плоскостная эрозия. Под плоскостной (поверхностной) эрозией понимают равномерный смыв материала со склонов, приводящий к их выполаживанию.

Линейная эрозия. В отличие от поверхностной, линейная эрозия происходит на небольших участках поверхности и приводит к расчленению земной поверхности и образованию различных эрозионных форм (промоин, оврагов, балок, долин).

В развитии первичного оврага выделяют 4 основные стадии.

1 стадия -- образование промоины, или рытвины, глубиной 30 -50 см. На распаханных площадях и рыхлых грунтах 1-ая стадия протекает 1-3 года.

2 стадия -- образование вершинного обрыва. Основание обрыва подмывается падающим потоком воды. Стена обрыва обрушивается, глыбы грунта размываются водным потоком и уносятся течением. Высота обрыва над дном оврага в его вершине составляет от 2 до 10 м. Овраг растет в длину обвалом своей вершины, навстречу водному потоку, одновременно происходит его углубление. Откосы оврага обнажены, обрывисты и неустойчивы. Осыпь грунта у их основания не задерживается, так как уносится водным потоком. Овраг в этой стадии растет как в глубину, так и в ширину.

3 стадия -- выработка профиля равновесия. Она начинается, когда устье оврага достигает местного базиса эрозии. Дно оврага выше устья продолжает углубляться до тех пор, пока продольный его уклон станет соответствовать уклону профиля равновесия для данного грунта. При этом уклоне дна скорость водного потока настолько мала, что его сила будет уравновешиваться сопротивляемостью грунта.

При такой скорости водный поток обычно не в состоянии переносить крупные частицы твердого стока, поэтому для профиля равновесия характерно отложение по дну оврага наносов. Овраг в этой стадии растет в глубину, ширину (поскольку водный поток течет по дну не прямолинейно, а извилисто) и длину.

4 стадия -- затухание роста оврага. Эта стадия начинается после выработки профиля равновесия дна оврага. Дальнейшего углубления дна не происходит. Продолжается рост в ширину вследствие подмыва и обрушивания откосов, в результате чего дно оврага расширяется. Постепенно откосы оврага достигают угла естественного, устойчивого для данного грунта, откоса и зарастают растительностью. Овраг превращается в лощину.



20. Особенности трассирования и проектирования и конструирования автомобильных дорог в зоне искусственного орошения

Орошение - искусственный полив с/х культур (4 и 5 клим. зонах).

Любая оросительная система состоит из след. элементов:

1. Магистральный канал;

2. Постоянные каналы 1-ого,2-ого,3-ого порядка;

3. Временная сеть каналов, подводящих воду в период полива;

4. Сбросная сеть каналов, отводящих излишек воды;

5. Дренажная сеть, предназначенная для понижения уровня грунтовых вод.

В зоне орошения возникают 2 проблемы связанные с проектированием дорог: 1. Увязка сети каналов с сетью АД;

2. Неблагоприятный водно-тепловой режим.

Поскольку в зоне орошения уровень грунтовых вод высокий, то основные мероприятия для создания водно-теплового режима земполотна следующие:

1. Возвышение бровки земполотна над УГВ, как это требуется по СНиП;

2. Устройство капиллярно-прерывающих слоев в верхней части земполотна;

3. Устройство пароводонепроницаемых слоев из таких материалов, как грунт , обработанный органическим вяжущем материалом толщиной 5-7см или же различного рода пленочный материал;

4. Предотвращение фильтрации воды из каналов.

Увязка сети дорог и сети каналов сводится к тому, чтобы по возможности дорога пересекала меньшее количество каналов. Через каналы проектируют такие водопропускные сооружения как малые мосты, трубы, дюкера.



21. Классификация грунтов. Порядок укладки грунта в насыпь [доп. в. 11]

Грунты разделяются на глины суглинки и супеси по числу пластичности и гранулометрическому составу: (разновидность - песчаные частицы (2,0-0,5мм), % - число пластичности)

супесь песчанная - >=50 - 1-7 суглинок легкий песчанистый - >=40 - 7-12

супесь пылеватая - <50 - 1-7 суглинок легкий пылеватый - <40 -7-12

глина лёгкая песчан->=40- 17-27 суглинок тяжелый песчан- >=40 - 12-17

глина легкая пылеват - <40 - 17-27 суглинок тяжелый пылеват - <40 - 12-17

глина тяжёлая - не установ. - >27

Также грунты классифицируются по степени пучинистости при замерзании в зависимости от относительной деформации пучения (Практически непучинистый, слабопучинистый, среднепучинистый, сильнопучинистый, чрезмернопучинитый).

Классифицируются по степени прочности в зависимости от относительной деформации просадочности (непросадочные, просадочные).

Все грунты разделены на 4 класса: 1. природные скальные; 2. природные дисперстные; 3. природные мёрзлые;4. техногенные (скальные, дисперстные, мёрзлые).

Для насыпей применяют грунты, состояние которых под действием природных факторов не изменяется или изменяется незначительно, что не влияет на их прочность и устойчивость в земляном полотне.

При отсыпке нижней части насыпи из дренирующих грунтов толщина этого слоя должна быть больше высоты капиллярного поднятия в этом грунте, для того, чтобы предотвратить приток воды в верхнюю часть насыпи. Верхний слой земляного полотна должен состоять из грунтов, не подверженных пучению или слабопучинистых грунтов. Менее водопроницаемые грунты располагают в нижних слоях, хорошо дренирующие - в верхних. Поверхностям слоев водонепроницаемых грунтов необходимо придавать двухскатный поперечный профиль с уклоном 20-40‰. Грунты и промышленные отходы, подверженные изменениям объема или теряющие устойчивость при увлажнении, следует располагать в средней по высоте части насыпей, перемежая их отдельными тонкими прослойками песка или фильтрующих нетканых синтетических материалов - геотекстиля. [СНиП 3.03-09-2006]

22. Теоретические основы уплотнения грунтов [доп. в. 21]

Основные факторы, которые определяют результаты уплотнения, следующие:

1. тип грунта(классификация);

2. содержание влаги;

3. метод уплотнения и прикладываемая энергия.

Большинство грунтов достигает своей наибольшей плотности при определенном оптимальном содержании влаги для данного уплотняющего усилия. Другими словами, сухой грунт является достаточно крепким и сопротивляется уплотнению, в то время как влажный грунт мягок и его легче уплотнить. Однако, чем выше содержание влаги, тем ниже плотность материала. Уплотнение грунта следует производить при оптимальной влажности. Допускаемые отклонения для связных грунтов - ± 10 %; для несвязных грунтов - ± 20 % . При недостаточной влажности связных грунтов их следует увлажнять, как правило, в местах разработки (в резерве, карьерах). При недостаточной влажности несвязных и малосвязных грунтов допускается увлажнять их в отсыпаемом слое. При избыточной влажности грунта следует производить его подсушивание.

Количество воды - g [т], необходимой для замачивания 1 м3 грунта по объему в выемке с целью повышения его влажности, следует определять по формуле:

g=Yc*(Wo+Wп-Wк)

где: Yc - объемный вес грунта в карьере [т/м3];

Wo - оптимальная влажность;

Wк - влажность грунта в карьере;

Wп - потери влаги при разработке, транспортировке и укладке грунта.

Уплотняющее оборудование для грунтовых материалов базируется на двух важнейших принципах:

1. Статическое уплотняющее оборудование использует собственную массу машины, чтобы обеспечить усилие на определенную поверхность и уплотнить нижележащий материал слоя.

2. Вибрационное уплотняющее оборудование использует вибрирующий механизм, который обычно состоит из вращающегося эксцентрикового груза.

23. Общие принципы организации работ по технологии сооружения земляного полотна [доп. в 21, 22]

Организация работ по возведению земляного полотна должна обеспечивать минимальную стоимость строительства автомобильных дорог, а их выполнение в установленные календарными графиками сроки, а в целом обеспечивать устойчивость и надежность земляного полотна и автомобильных дорог в целом за весь период эксплуатации.

При строительстве автомобильных дорог применяют 2 способа организации работ:

1. Поточный - передвижные механизированные подразделения постоянного оптимального состава для определенных условий и вида работ непрерывно и равномерно выполняют работы с периодической сдачей и полностью законченных работ и участков готовой автомобильной дороги.

2. Непоточный: 2.1. параллельный (ведение работ однотипных на всем фронте и последовательное выполнение работ на отдельном участке); 2.2. последовательный (последовательное без совмещения выполнение разнотипных работ на отдельных участках и последовательное выполнение однотипных работ на общем фронте).

Подготовительные работы - восстановление трассы, отвод и закрепление земель на постоянное и временное пользование, расчистка полосы отвода, разбивка работ, устройство водоотводных канав и дренажей. Основные работы -непосредственная разработка выемок и откосов насыпей (рыхление и копание грунта, его транспортирование в места отсыпки насыпей или отвалов, распределение и уплотнение грунта).

Линейные работы - все работы, которые на календарном графике могут выполняться линейно на протяженность всего календарного срока.

Сосредоточенные - участки, где на км приходится в 3 и > раза объемов работ, превышающих средний по объекту, или резко отличающийся трудоемкостью и сложностью.

Отделочные работы - планировка поверхности земляного полотна, укрепление от размыва водой канав и откосов насыпей и выемок, восстановление растительного слоя на землях, отводившихся во временное пользование.

24. Разработка выемок

Разработка выемок ведётся по двум основным схемам: полунасыпь-полувыемка и полным профилем.

Неглубокие выемки разрабатываются экскаватором способом "лобовой проходки" сразу до проектных отметок.

Глубокие выемки разрабатываются ярусным способом. Разработка ведётся в поперечном и продольном направлении. В поперечном сечении выемка разделяется на ярусы с высотой забоя соответствующей расчётным параметрам землеройных машин (определяется в технологической карте). Каждый ярус должен иметь берму для проезда рабочего транспорта и обеспечения устойчивости откоса.

Выемки полного профиля, в зависимости от вида грунта, разрабатываются одноковшовыми или многоковшовыми экскаваторами с отвозкой грунта автосамосвалами в резерв или в насыпь дороги на других участках. Для разработки песчаных грунтов могут применяться различные ковши-грейферы. движение грунт серпантин оползень

Земляное полотно в полунасыпи-полувыемке выполняется, как правило, бульдозерами. При больших объёмах работ могут применяться скреперы. Выравнивание дна выемки производится автогрейдерами, а откосов - планировщиками-откосниками.

При производстве работ полувыемка-полунасыпь, во избежание деформации земляного полотна, из за неравномерных осадок, не допускается резкая (по крутизне) граница между насыпью и выемкой.

При разработке грунта всегда необходимо предусматривать водоотводящие сооружения на косогорах и уклоны на каждом ярусе выемки. Перед началом основных работ вдоль продольной оси выемки прокладывается пешеходная тропа и рабочий проезд для обеспечения прохода персонала и проезда машин и механизмов, участвующих в работах.

При наличии прочных грунтов разрабатываются специальные технологические документы (ППР, ТК) по производству взрывных работ. Зимой производится послойное рыхление мёрзлых грунтов.



25. Устройство армированных насыпей. Приготовление грунтовых смесей

Конструкция армированной насыпи представляет собой грунтовое сооружение с горизонтально уложенными слоями армирующей геоткани.

В качестве грунтов для строительства армированного откоса используются карьерные песчано-гравийные грунты. Грунты укладываются с послойным уплотнением, коэффициент уплотнения 0,98. Армипующая геоткань поставляется на строительную площадку в рулонах длиной 100 м и шириной 5,4 метра. Для удобства производства работ рулоны с материалом размещаются на выровненной площадке, оборудованной козлами со штангой для закрепления рулонов. Это простое приспособление облегчает раскатку материала и нарезку ее на куски, длина которых определяется проектом. Работы проводятся захватками. Все слои материла укладываются в направлении поперечном бровке насыпи. Основание планируется песчаным грунтом толщиной не менее 10см. Спланированная поверхность должна быть освобождена от крупных камней и возможных техногенных включений.

Органоминеральная смесь (укреплённый грунт) - искусственная смесь, получаемая смешением на дороге или в смесительных установках щебня, гравия, песка и их смесей, а также минерального порошка (в том числе порошковых отходов промышленного производства) с органическими вяжущими (жидкими или вязкими битумами, битумными эмульсиями) и активными добавками и без них или с органическими вяжущими совместно с минеральными.

Смеси и укрепленные грунты в зависимости от наибольшего размера зерен применяемых минеральных материалов приготавливают: крупнозернистыми - с зернами размером до 40 мм; мелкозернистыми - с зернами размером до 20 мм; песчаными - с зернами размером до 5 мм.

Зерновой состав минеральной части песчаных смесей и укрепленных грунтов должен содержать зерна размером менее 5 мм не менее 95 % по массе, в том числе менее 0,63 мм - от 30 до 70%; менее 0,071 мм - от 10 до 22 %.

Для приготовления смесей и укрепленных грунтов

применяют грунты и следующие материалы:1. щебень; 2. гравий; 3. песок; 4. щебеночно-гравийно-песчаные смеси; 5. шлаковые щебеночно-песчаные смеси; 6. гравийно-песчаные смеси; 7. минеральные порошки.

26. Сроки выполнения работ по возведению земляного полотна

Наиболее благоприятное время года для производства земляных работ зависит от состояния грунта, то есть лучше, когда грунты находятся в незамерзшем состоянии и влажность их не слишком велика.

В зависимости от климатических условий района строительства и состояния грунта земляные работы можно проводить и зимой, но это требует дополнительных затрат (очистка от снега, рыхления грунта). Также в зимнее время часть земляных работ выполняют для того, чтобы не было простоя машин, а также с целью высвобождения транспорта от части перевозок грунта летом, когда потребность в транспорте наибольшая. К тому же зимой естественная влажность практически близка к оптимальной, производительность землеройных машин выше, а износ ниже.

Календарную продолжительность сезона возведения земляного полотна из переувлажненных грунтов определяют с учетом длительности безморозного периода, скорости оттаивания грунта, времени его просыхания и количества дождливых дней за безморозный период.

Расчет выполняют по формуле:

Тр = [Тб - (Тгр - Тп) - Тб*а*(1 + Тпр)]*Кс

где Тр - расчетное количество рабочих смен в летнем строительном сезоне;

Тб - длительность безморозного периода, сутки ;

Тгр - время, необходимое для оттаивания грунта на 15 - 20 см;

Тп - количество праздничных и выходных дней за безморозный период;

а - вероятность осадков, определяемая по таблице приложения;

Тпр - количество времени, необходимого для просушивания грунта после дождя;

Кс - коэффициент сменности работы дорожных машин.

27. Подготовка дорожной полосы

Сооружению земляного полотна предшествуют подготовительные работы, в состав которых входят восстановление и закрепление трассы, прорубка просеки, очистка дорожной полосы от пней, кустарника и крупных камней, снятие и складирование растительного слоя в пределах полос временного отвода, разбивка земляного полотна, устройство временных дорог, устройство осушительных и водоотводных канав, снос, переустройство и перенос сооружений в зоне работ.

а) на корчёвке пней:

Mk = S*Псм, машино - смен

где: где S- площадь корчёвки, га;

Псм- производительность корчевателя =3,67маш-см/га.

б) потребное количество механизмов:

N = (Mk*l)/(Z*L)

где: Мк- общее количество машино-смен на корчёвке.

l- темп потока, м/сутки;

Z- сменность механизмов;

L- длина дорожной полосы, м.

в) на снятие растительного слоя:

Mp = Qpc/Пcм,

машино-смен

где Qpc - объём растительного слоя.

г) на планировке дорожной полосы:

Mп = Sдп/Псм, машино- смен

где: где Sдп- площадь дорожной полосы, м2

Псм- производительность бульдозера на планирование

28. Способы возведения насыпей, применяемые машины [доп. в. 23, 26, 27]

Послойная отсыпка насыпей с использованием автомобилей-самосвалов производится по двум схемам: кольцевой и тупиковой. Выбор схемы зависит от ширины и высоты возводимой насыпи и условий подъезда автосамосвалов.

Кольцевая схема целесообразна при возведении широкой насыпи высотой до 5м или нижней части насыпей высотой более 5м, когда проезд самосвала за пределами земляного полотна не вызывает затруднений и не требуется значительных затрат на содержание землевозных дорог. В этом случае груженые самосвалы движутся по отсыпанному слою к месту разгрузки, а обратно проходят за пределами насыпи, съезжая с нее в определенном месте. По ширине насыпь делится на 2 полосы. 1 используют для сквозного проезда самосвала, а 2 - для наращивания насыпи по высоте. 2 делится по длине на две захватки. На 1 производится разгрузка грунта с разравниванием его бульдозерами, на 2 - уплотнение.

Тупиковую используют, если движение самосвала за пределами насыпи затруднено или насыпь имеет значительную высоту(больше 5м), что усложняет и удорожает устройство съездов, а также на подходах к мостам. При этом ширина насыпи должна быть не менее 11-12 м. При возведении верхней части высоких насыпей шириной менее 11м также используют тупиковую схему. При этом самосвал разворачивается на широком участке насыпи и сдает задним ходом на разгрузку, что обусловливает уменьшение длины захваток до 30-50м.

Способ отсыпки насыпи с головы используют при возведении земляного полотна через овраги с крутыми склонами или на участках пересечения болот. При этом способе с самого начала насыпь отсыпают до проектной отметки, а наращивание ее происходит непрерывно в торце до тех пор, пока она не пересечет весь участок болота или оврага. Основным недостатком этого способа является трудность уплотнения грунта всего тела насыпи.

Комбинированный, представляющий из себя сочетание отсыпки насыпи с головы и послойной применяют, чтобы уменьшить указанный недостаток.

29. Строительство железобетонных труб