Расчет дренирующего слоя

 

5.9. При расчете дренажной конструкции определяется требуемая толщина дренирующего слоя из дискретных материалов. В районах сезонного промерзания грунтов учитываются два расчетных этапа работы дренажных конструкций:

 

- первый - для периода, когда основание дорожной одежды под серединой проезжей части уже оттаяло, дренирующий слой у ее краев находится в мерзлом состоянии, а водоотводящие устройства не работают;

 

- второй для времени, когда дренирующий слой полностью оттаял и водоотводящие устройства начали нормально функционировать.

 

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

 

- осушение;

 

- осушение с периодом запаздывания отвода воды;

 

- поглощение.

 

5.11. Полную толщину дренирующего слоя определяют по формуле

 

, (5.1)

 

где - толщина слоя, полностью насыщенного водой, м;

 

- дополнительная толщина слоя, зависящая от капиллярных свойств материала, =0,10 0,12 м для песков крупных, =0,14 0,15 м - средней крупности и =0,18 0,20 м - мелких.

 

Во всех случаях полную толщину дренирующего слоя следует принимать не менее 0,20 м.

 

5.12. Для дренирующего слоя, работающего по принципу осушения, устанавливают по номограммам рис.5.1 и 5.2 в зависимости от длины пути фильтрации и расчетной величины притока воды в дренирующий слой на 1 м , определяемого по формуле

 

, м /м , (5.2)

 

где - осредненное (табличное) значение притока воды в дренирующий слой при традиционной конструкции дорожной одежды (табл.5.3);

 

- коэффициент "пик", учитывающий неустановившийся режим поступления воды из-за неравномерного оттаивания и выпадения атмосферных осадков (табл.5.4);

 

- коэффициент гидрологического запаса, учитывающий снижение фильтрационной способности дренирующего слоя в процессе эксплуатации дороги (табл.5.4);

 

- коэффициент, учитывающий накопление воды в местах изменения продольного уклона, определяемый при одинаковом направлении участков профиля у перелома по номограмме рис.5.3, а при встречных уклонах - по эмпирической формуле (5,2’);

 

- коэффициент, учитывающий снижение притока воды при принятии специальных мер по регулированию водно-теплового режима (табл.5.5).

 

 

Рис.5.1. Расчет толщины дренирующего слоя из песков мелких, средней крупности и крупнозернистых с коэффициентом фильтрации менее 10 м/сут. При односкатном поперечном профиле м /м; при двускатном м /м; - ширина проезжей части, м; - длина пути фильтрации, равная половине ширины дренирующего слоя при двускатном профиле и полной его ширине - при односкатном

 

 

Рис.5.2. Расчет дренирующего слоя из крупных песков с коэффициентом фильтрации более 10 м/сут. - см. рис. 5.1; - поперечный уклон низа дренирующего слоя; - коэффициент фильтрации, м/сут

 

 

Рис.5.3 Номограмма для определения коэффициента увеличения объема воды в дренирующем слое в местах изменения вогнутого профиля. , - продольные уклоны выше и ниже перелома профиля; - коэффициент фильтрации, м/сут.; - коэффициент пористости дренирующего слоя

 

 

Таблица 5.3

 

#G0Дорожно-климатическая зона	Схема увлажнения рабочего слоя	Объем воды, поступающей в основание дорожной одежды из грунта
		супеси легкой и песка пылеватого	суглинка и глины	суглинка пылеватого	супеси пылеватой
		15/2,5	20/2	35/3	80/3,5
II		25/3	50/3	80/4	130/4,5
		60/3,5	90/4	130/4,5	180/5
		10/1,5	10/1,5	15/2	30/3
III		15/2	25/2	30/2,5	40/3
		25/2,5	40/2,5	50/3,5	60/4
IV и V		20/2	20/2	30/2,5	40/3

 

Примечания: 1. В числителе дан общий объем воды л/м , поступающей в основание за весь расчетный период, в знаменателе ( ) - за сутки. Для насыпей из непылеватых грунтов высотой более требуемой СНиП (см. табл.5.2) во II дорожно-климатической зоне принимают = л/(м ·сут). 2. При наличии разделительной полосы для участков насыпей, проходящих в нулевых отметках, высотой меньше требуемой СНиП во II дорожно-климатической зоне, расчетные значения повышают на 20%.

 

 

Таблица 5.4

 

#G0Дорожно-климатическая зона	Схема увлажнения	для грунтов	для пылеватых грунтов
		непылеватых	пылеватых
		1,5	1,5	1,0/1,0
II		1,5	1,6	1,2/1,2
		1,6	1,7	1,3/1,2
		1,4	1,5	1,0/1,0
III		1,4	1,5	1,1/1,0
		1,5	1,6	1,2/1,1
IV и V		1,5	1,3	1,1/1,0

 

Примечания: 1. Для непылеватых грунтов =1,0. 2. В числителе - для дорог I и II категорий, в знаменателе - III и IV.

 

 

Таблица 5.5

 

Коэффициент уменьшения притока воды в дренирующий слой

 

#G0	Схема увлажнения	для грунта
Мероприятие		супеси	легкого суглинка	тяжелого суглинка, глины
Укрепление обочин (по отношению к неукрепленным)		0,70	0,75	0,80
	2, 3	0,895	0,9	0,95
Монолитные слои основания с остаточной пористостью материала до 5%		0,80	0,80	0,80
	2, 3	0,90	0,90	0,90

 

 

, (5.2’)

 

(здесь - коэффициент фильтрации, м/сут; - время запаздывания, сут; и - абсолютная величина уклонов, доли единицы; - пористость дренирующего слоя, доли единицы).

 

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

 

, (5.3)

 

где - расчетное количество воды, накапливающейся в дренирующем слое за весь расчетный период, л/м (см. табл.5.3);

 

- коэффициент заполнения пор влагой в материале дренирующего слоя к началу оттаивания (табл.5.6);

 

- пористость материала, доли единицы.

 

 

Таблица 5.6

 

#G0Толщина дренирующего слоя, см	Значение для II дорожно-климатической зоны при пористости
	0,4	0,36	0,32	0,28
До 20	0,40	0,50	0,60	0,70
20-40	0,35	0,40	0,50	0,60
Более 40	0,30	0,35	0,45	0,55

 

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

 

 

5.14. Дренирующий слой в конструкции с прикромочным дренажом, усиливающим процесс движения воды в песке мелком и средней крупности, рассчитывают с помощью номограмм (рис.5.4).

 

 

Рис.5.4. Номограмма для расчета дренирующего слоя в конструкции с прикромочным дренажом: а - мелкий песок; б - песок средней крупности

 

 

По номограммам рис.5.1, 5.2 и 5.4 можно также определять требуемые значения коэффициента фильтрации дренирующего слоя при известных других параметрах дренажной конструкции.

 

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

 

, (5.4)

 

где - средняя продолжительность запаздывания начала работы водоотводящих устройств, для II дорожно-климатической зоны =4 6 сут, для III =3 4 сут (большее значение - для мелких песков);

 

- коэффициент заполнения пор влагой в материале дренирующего слоя к началу оттаивания (табл.5.6);

 

- расчетное значение воды, поступающей за сутки (формула 5.2).

 

5.16. На участках, где длина пути фильтрации >10 м, дренирующий слой должен быть рассчитан на поглощение количества воды, поступающей за расчетный период.

 

За длину пути фильтрации принимается половина ширины дренирующего слоя при двускатном поперечном профиле и полная ширина - при односкатном.

 

Приложение 1

(обязательное)

 

РАСЧЕТНЫЕ НАГРУЗКИ

 

1. При проектировании дорожных одежд за расчетные принимают нагрузки, соответствующие предельным нагрузкам на ось расчетного двухосного автомобиля.

 

Если в задании на проектирование расчетная нагрузка не оговорена специально, то за расчетную принимают нагрузку, соответствующую расчетному автомобилю группы А (табл.1).

 

 

Таблица 1

 

#G0Группа расчетной нагрузки	Нормативная статическая нагрузка, кН	Расчетные параметры нагрузки
	на ось	на поверхность покрытия от колеса расчетного автомобиля	, МПа	, см
А			0,60	37/33
А			0,60	39/34
А			0,60	42/37

 

Примечание: Над чертой - для движущегося колеса, под чертой - для неподвижного.

 

 

2. Данные о нагрузках, передаваемых на покрытие серийно выпускаемыми автотранспортными средствами, следует принимать по специальным справочникам.

 

3. Суммарный коэффициент приведения определяют по формуле

 

, (1)

 

где - число осей у данного транспортного средства, приводимого к расчетной нагрузке;

 

- коэффициент приведения номинальной динамической нагрузки от колеса каждой из осей транспортного средства к расчетной динамической нагрузке.

 

4. Коэффициенты приведения нагрузок определяют по формуле

 

, (2)

 

где и - номинальная и расчетная динамические нагрузки от колеса на покрытие;

 

- показатель степени; для капитальных дорожных одежд =4,4, облегченных - =3,0, переходных - =2,0.

 

5. Номинальная динамическая нагрузка определяется по паспортным данным на транспортное средство с учетом распределения статических нагрузок на каждую ось:

 

, (3)

 

где - динамический коэффициент, = 1,3;

 

- номинальная статическая нагрузка на колесо данной оси.

 

При определении расчетного значения номинальной статической нагрузки для многоосных автомобилей фактическую номинальную нагрузку на колесо, определяемую по паспортным данным, следует умножать на коэффициент , вычисляемый по формуле

 

, (4)

 

где - расстояние между крайними осями тележки, м;

 

, , - параметры, определяемые в зависимости от капитальности дорожной одежды и числа осей тележки по табл.2.

 

 

Таблица 2

 

#G0Тип тележки
Двухосная	1,7/1,52	0,43/0,36	0,5/0,5
Трехосная	2,0/1,60	0,46/0,28	1,0/1,0

 

Примечание. В числителе - для дорожных одежд капитального и облегченного типов, в знаменателе - для переходных.

 

 

6. Суммарный коэффициент приведения определяют в такой последовательности:

 

- назначают расчетную нагрузку и определяют параметры , и ;

 

- для каждой марки автомобиля в составе перспективного движения по паспортным данным устанавливают величину номинальной статической нагрузки на колесо для всех осей транспортного средства ;

 

- умножив полученные значения и на динамический коэффициент, находят величины номинальной динамической нагрузки от колеса для каждой оси и расчетной динамической нагрузки ;

 

- по формуле (2) рассчитывают коэффициент приведения номинальной нагрузки от колеса каждой из осей к расчетной;

 

- по формуле (1) вычисляют суммарный коэффициент приведения нагрузки от рассматриваемого типа автомобиля к расчетной нагрузке.

 

7. Допускается приближенно принимать суммарный коэффициент приведения по данным табл.3.

 

 

Таблица 3

 

#G0Тип автомобиля	Коэффициент приведения к расчетной нагрузке
	A	А	А
Легкие грузовые грузоподъемностью 1-2 т	0,005	0,003	0,0015
Средние грузовые грузоподъемностью 2-5 т	0,2	0,13	0,063
Тяжелые грузовые грузоподъемностью 5-8 т	0,7	0,46	0,22
Очень тяжелые грузовые грузоподъемностью более 8 т	1,25	0,82	0,40
Автобусы	0,7	0,46	0,22
Тягачи с прицепами	1,5	0,99	0,47

 

Приложение 2

(справочное)

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТА РАБОЧЕГО СЛОЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ПРИ РАСЧЕТЕ ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ НА ПРОЧНОСТЬ