Земляное полотно на косогорах. Поддерживающие сооружения.
Регулирование гравитационных процессов, т. е. обеспечение устойчивости нестабильных откосов и склонов производится путем устройства различных поддерживающих сооружений. Для усиления насыпей применяются подпорные стены разного вида, анкерные конструкции, контрбанкеты, контрфорсы и др.
Контрбанкеты(рис. 6.58) — наиболее распространенные поддерживающие сооружения. Они могут быть одно-, двух- и даже трехполочными. Контрбанкеты надежны, имеют значительный срок службы. Однако, при их сооружении для усиления эксплуатируемых насыпей они обладают рядом недостатков: требуют больших объемов дефицитных дренирующих грунтов, отвода значительных площадей культурных земель под их основания,выноса различных коммуникаций в ряде случаев, не могут сооружаться в стесненных условиях и, главное, требуют удлинения существующих водопропускных труб.
Рис. 6.58. Контрбанкеты:
а — сооружаемые с опережением или одновременно с возведением насыпи; 6 — присыпаемые к существующей
насыпи или склону; / — камень, шебень. дренирующий грунт, местный грунт; 2 — полха шириною 4—12 м
Контрфорсытакже применяют для поддержания неустойчивых откосов насыпей, выемок или склонов. Они представляют собой короткие по протяжению массивы прямоугольного или трапецеидального сечения, как правило, встроенные в насыпь (рис. 6.60) или откос выемки, или прислоненные к крутому откосу скальных полувыемок. Материалами служат камень, бетон, обожженный грунт.
Рис. 6.60. Контрфорсы в насыпи
Подпорные стеныиз бутовой кладки насухо (не требуется застенный дренаж), на цементном растворе, из бетона, железобетона (с застенным дренажем) применяются при устройстве насыпей на крутых косогорах (рис. 6.61, а), для поддержания трещиноватых крутых откосов скальных выемок и полувыемок (рис. 6.61, б) и в других аналогичных случаях.
Рис. 6.61. Подпорные стены: а — поддерживающие откос иасыпи; б — поддерживающие откос скальной полувыемки; / — застойный дренаж; 2 — лоток 366
34. Сели и причины образования, борьба сними.
Селямиили селевыми потокаминазывают временные потоки, формируемые в горных районах при выпадении дождей ливневого характера или интенсивном таянии снега и ледников.
Селевые потоки обладают высокими скоростями стекания, большой разрушительной силой, а при достижении пологих уклонов аккумулятивной зоны прекращают свое движение и создают характерные отложения твердого материала. Они характеризуются внезапностью возникновения,кратковременностью действия (как правило, не более нескольких часов), заторноволновым характером движения и значительными динамическими параметрами.
Селезащитные мероприятия: пассивные и активные.
Пассивные меры предусматривают непосредственную защиту железнодорожного пути и сооружений от разрушительных последствий уже сформированных и движущихся селевых потоков. В качестве пассивных мер применяют селеспуски — акведуки, которые служат для пропуска грязека-менных масс селевых потоков над железнодорожным полотном, устраивают барражные запруды в виде бетонных или каменных на растворе стен со специальными окнами для пропуска воды. Их основное назначение — создание в селевыносящих логах емкостей для улавливания и складирования сносимого твердого материала (рис. 6.92).
Иногда комбинируют барражные запруды с селеспуском.
Применяют также селенаправляю-щие регуляционные сооружения для создания спланированных искусственных подходов к мостам и селеспускам, а также защиты железнодорожного пути от загромождения наносным материалом и размывов. Это дамбы, предназначенные для направления селевого потока в подмостовое отверстие и вывода из него; селеотбойники — сооружения, устраиваемые с верховой стороны против опор моста для гашения энергии селевого потока и тем самым смягчения его удара об опору; лотки и быстротоки, устраиваемые для увеличения скорости селевого потока в зоне пропускающего сооружения; противо-селевые опояски, устраиваемые для защиты откосов насыпей и береговых уступов водотоков от подмыва и разрушения селевыми потоками.
Основной задачей активных мер защиты от селевых потоков является устранение причин, обуславливающих возможность загромождения и формирования селевых потоков путем проведения комплекса организационно-хозяйственных и технических мероприятий.
Рис. 6.92. Схема барраж-ной запруды:
/ — стеиа с окнами; 2 — рисберма из крупного камня
Мероприятиями, направленными на регулирование наледей, т. е. ограждающими путь от их вредного воздействия, являются такие, которые создают условия для безопасной аккумуляции намерзающего льда и отвода воды при его таянии. Это мерзлотные пояса — полосы земли шириной 5—20 м, очищаемые зимой от снега; в этих местах зимнее промерзание происходит значительно быстрее и на большую глубину. Вместо мерзлотных поясов могут применяться тепловые пояса, в которые происходит прорыв наледи — это траншеи, заполненные снегом.
Для защиты земляного полотна от действующих наледей на их пути устраивают снежные валы, вдоль которых начинает расти наледь, не переходя их, или временные заборы из шпал или досок, наращиваемые по мере роста наледей и т. д.
Для свободного пропуска наледей устраивают мосты с увеличенными отверстиями или эстакады.
Устойчивость земляного полотна на косогорах
Насыпь будет сползать по косогору, если составляющая ее веса, направленная параллельно уклону, окажется больше силы трения, удерживающей насыпь на месте (рис. 3.8).
Рис. 3.8. Силы, действующие на насыпь на косогоре
Согласно рис. 3.8 удерживающая сила:
R = 
,
f – коэффициент трения насыпного грунта по поверхности косогора;
α – угол наклона косогора.
Сила, сдвигающая насыпь:
F = 
.
Коэффициент устойчивости насыпи против сдвига
где i – поперечный уклон косогора.
Мероприятия по повышению устойчивости насыпей на косогорах сводятся к повышению величины коэффициента трения.
При i = 1:10 ÷ 1:5 достаточно из под насыпи удалить дерн.
При i = 1:5 ÷ 1:2 на поверхности косогора устраивают уступы высотой 0,5 м, шириной полки не менее 1,0 м, имеющие уклоны 20 ÷ 40 ‰, обратные уклону косогора (рис. 3.9).
При разделке косогора уступами сопротивление грунта скольжению повышается вследствие более высокого сопротивления срезу насыпного грунта. Уступы нарезают только в связном грунте.
Рис. 3.9. Схема устойчивости насыпи на косогоре
При i > 1:2 в горной местности и при условии, что грунт косогора несвязной для повышения устойчивости насыпи устраивают подпорные стенки из камня, бетона или железобетона, а так же насыпи, армированные геосинтетикой (армогрунтовые насыпи).
Заключение
Расчеты на устойчивость откосов проводят только для высоких h > 12 м насыпей и выемок. Для обычных насыпей и выемок разработаны типовые поперечные профили, устойчивость которых проверена опытом их многолетнего применения.
Крутизну откосов земляного полотна характеризуют величиной коэффициента заложения, определяемого как отношение высоты откоса к его горизонтальной проекции.
По действующему СНиП [2] принимаются следующие коэффициенты заложения откосов насыпи (табл. 3.1)
Заложения откосов насыпей высотой до 12 м
| Высота насыпи, Н, м | Заложение откосов 1:m |
| Н ≤ 2 | 1:4 для дорог I – III категорий 1:3 для дорог остальных категорий |
| Н ≤ 6 | 1:1,5 |
| Н ≤ 12 | верхняя часть Н = 6 м 1:1,5 нижняя часть 1:1,75 |
| Подтопляемые участки | 1:2 |
Поскольку откосы выемок образованы в грунтах в их естественном залегании, имеющих большие величины сцепления и внутреннего трения, их устраивают большей крутизны, чем насыпи той же высоты. В обычных нескальных грунтах откосы выемок устраивают крутизной 1:1,5. В скальных грунтах откосы выемок устраивают 1:1 и круче.
Для предохранения мелких выемок (h до 1,5 м) от снегозаносов их устраивают раскрытыми, с заложением 1:10 и более.
Проектирование земляного полотна на слабых грунтах
Общие положения проектирования земляного полотна на слабых грунтах
К слабым грунтам, относят грунты, имеющие прочность на сдвиг в условиях природного залегания при испытании прибором вращательного среза менее 0,075 МПа, удельное сопротивление статическому зондированию конусом с углом при вершине a = 30° менее 0,02 МПа или модуль осадки при нагрузке 0,25 МПа более 50 мм/м (модуль деформации ниже 5 МПа).
Насыпи, в основании которых в пределах активной зоны имеются слабые грунты мощностью более 0,5 м, проектируются как насыпи на слабым основании.
Требования к грунтам верхней части насыпи (рабочего слоя), а также необходимое минимальное возвышение дорожной одежды над расчетным уровнем поверхностных и грунтовых вод определены СНиПом [2] применительно к III типу местности по характеру и условиям увлажнения.
К земляному полотну, сооружаемому с использованием слабых грунтов в основании насыпи, предъявляют следующие требования:
· должна быть обеспечена устойчивость основания – исключена возможность выдавливания оставляемого слабого грунта из-под насыпи в процессе ее возведения и эксплуатации;
· должна быть обеспечена стабильность основания – интенсивная часть осадки (не менее 80–90 % в зависимости от типа покрытия) должна завершиться до устройства монолитных слоев покрытия;
· упругие колебания земляного полотна, возникающие при наличии торфяных грунтов в основании насыпи, не должны превышать величину, допускаемую для принятого типа покрытия.
Земляное полотно на участке залегания слабых грунтов проектируют в следующем порядке:
· на основе результатов инженерно-геологических обследований устанавливают мощность и расчетные характеристики слабых грунтов;
· устанавливают минимально допустимую высоту насыпи на данном участке, руководствуясь условиями водно-теплового режима, снегозаносимости и исключения упругих колебаний, наносят проектную линию, устанавливают рабочие отметки насыпи на различных поперечниках;
· определяют расчетом величину осадки;
· проверяют устойчивость основания;
· прогнозируют длительность завершения осадки;
· намечают варианты конструктивно-технологических решений, обеспечивающих в случае необходимости повышение устойчивости, ускорение осадки или снижение ее величины;
· на основе технико-экономических расчетов выбирают оптимальный вариант.
Согласно Пособия [6] по проектированию земляного полотна на слабых грунтах высоту насыпи следует назначать с учетом динамического воздействия транспорта.
Допустимую минимальную толщину насыпного слоя для исключения недопустимых упругих колебаний дорожной конструкции следует назначать по табл. 4.1.
Особенности возведения земляного полотна на косогорах
При строительстве земляного полотна на косогорах технологию работ определяют уклон местности, конструкция земляного полотна, грунтовые условия, наличие в строительной организации землеройной техники и др. К основным особенностям возведения земляного полотна на косогорах относят:
— увеличение объема дополнительных работ (устройство въездов, нарезка уступов, устройство подпорных стенок и др.);
понижение устойчивости землеройно-транспортных машин при выполнении земляных работ;
— неравномерный износ рабочих органов и ходовой части дорожных машин.
В нескальных грунтах для возведения земляного полотна на косогорах могут быть использованы: автогрейдеры, бульдозеры и экскаваторы.
Последовательность разработки грунта в резерве автогрейдером при крутизне косогора положе 1:5 и высоте насыпи до 0,7 м показана на рис. 3.9.1.
На участках при косогорности от 1:5 до 1:2,5 земляное полотно можно возводить бульдозером путем поперечного перемещения грунта вниз по склону (рис. 3.9.2)
При крутизне склона более чем 1:2,5 возведение земляного полотна при устройстве полувыемки целесообразно вести по схеме, показанной на рис. 3.9.3.
По данной схеме полка рабочего проезда расположена в проектных отметках земляного полотна. Дальнейшую разработку грунта производят за счет последовательного (II, III, IV) расширения полки за счет продвижения ее в сторону косогора.
Разработку грунта по данной схеме можно производить комплексным отрядом с двумя ведущими машинами бульдозером и экскаватором. В этом случае I и II проходки разрабатывают бульдозерами, a III и IV экскаваторами.