Источники увлажнения и система водоотвода

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 (рис. 29): А — осадки, выпадающие на поверхность земляного полотна; Б— приток по­верхностных вод с приле­гающей к дороге местнос­ти; В — приток грунтовых вод по капиллярам, а так­ же 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.

В годовом цикле изменения водного режима земляного полот­на различают следующие периоды: первоначальное накопление влаги осенью в результате просачивания атмосферных осадков; промерзания земляного полотна и зимнее перераспределение влаги; оттаивание земляного полотна и весеннее переувлажнение грунта; летнее просыхание земляного полотна.

В связи с увеличением глубины залегания уровня грунтовых вод, уменьшением количества выпадающих осадков и ростом ис­парения по мере приближения к югу водный режим земляного полотна становится все более благоприятным, поэтому в южных районах страны роль грунтовых вод в водном балансе снижает­ся, а роль парообразного перемещения влаги повышается. В бо­лее северных зонах в увлажнении земляного полотна соответст­венно возрастает роль капиллярного поднятия грунтовых вод, расположенных вблизи от поверхности, и уменьшается роль ис­парения влаги. 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.

Весьма большие деформации возникают при переувлажнении пылеватых грунтов. При замерзании в переувлажненном состоя­нии такие грунты очень сильно увеличиваются в объеме (пучинят) и теряют несущую способность. В этих случаях, кроме ме­роприятий по отводу воды, предусматривается устройство верх­ней части насыпи из песчаных или других морозоустойчивых грунтов.

Для обеспечения устойчивости и прочности земляного полот­на и дорожных одежд предусматриваются конструктивные меро­приятия, предназначенные для предотвращения переувлажнения земляного полотна (см. рис. 29), которые включают:

-придание поперечного уклона проезжей части, обочинам и откосам земляного полотна (Г) для отвода воды с поверхности проезжей части дороги;

-устройство боковых водоотводных и нагорных канав (Д) для отвода поверхностей воды;

-возведение земляного полотна на высоту Н, обеспечивающую поднятие поверхности полотна над уровнем грунтовых или по­верхностных вод на безопасное расстояние. Эта высота зависит от грунтов и климатической зоны и устанавливается в соответ­ствии с рекомендациями СНиП РК 3.03-09-2003;

-устройство изолирующих прослоек в верхней части земляно­го полотна (Ж) для изоляции дорожной одежды от действия грунтовых вод;

-устройство подземных дренажей (Е) для отвода или сниже­ния уровня грунтовых вод.

Для ограждения земляного полотна от разрушительного дей­ствия поверхностных вод необходимо, чтобы конструкции зем­ляного полотна и проезжей части способствовали быстрому от­воду воды от дороги. При хорошей ровности покрытия придание проезжей части поперечного уклона в пределах 15—40%о, а грун­товым обочинам - 30—50 %о в зависимости от типа укрепления обеспечивает быстрый отвод поверхностной воды за пределы земляного полотна.

Боковые канавы (кюветы) устраивают во всех случаях в вы­емках и в насыпях высотой до 0,6 м. Эти канавы служат для отвода воды, стекающей с поверхности дороги и прилегающей к ней местности. Боковые канавы осушают верхнюю часть земля­ного полотна, однако положительное действие канав сказыва­ется лишь при быстром отводе из них воды. При необеспечен­ном отводе и длительном застое канавы становятся источниками проникания воды в земляное полотно и его переувлажнения.

При значительной величине ожидаемого притока воды и не­удовлетворительных условиях поверхностного стока боковым ка­навам придают трапецеидальное сечение шириной по дну 0,4 м и глубиной до 0,8—1 м. Глу­бина канавы отсчитывается от бровки земляного полот­на до дна. В сухих местах с обеспеченным стоком повер­хностных вод боковые кана­вы устраивают в виде треу­гольных лотков глубиной не менее 0,3 м (см. рис. 23). В водопроницаемых песчаных, щебенистых и гравелистых грунтах, обеспечивающих быстрое впитывание воды, канавы обычно не делают. Вода из боковых канав выводится в пониженные места не реже чем че­рез 500 м.

Водоотводные канавы предназначаются для выпус­ка воды из боковых канав или резервов к пониженным местам. Во избежание раз­мыва водоотводные канавы сопрягают с естественными водотоками по плавной кри­вой.

Нагорные канавы служат для перехвата воды, стекающей по косогору к дороге, и для отвода к ближайшим искусственным сооружениям и в пониженные места рельефа. Нагорные канавы устраивают трапецеидального очертания, размеры которых уста­навливают гидравлическим расчетом. Их прокладывают на мест­ности с таким продольным уклоном, при котором не требуется укрепление откосов. Во избежание сплывов и оползания откосов выемки в местах переувлажнения грунта, которое может воз­никнуть в результате, случайного засорения нагорных канав, расстояние между канавой и бровкой выемки должно быть не менее 5 м. На косогоре с уклоном менее 1:5. Грунт из нагорных канав используют для устройства валика (банкета) между вы­емкой и канавой.

По боковым, водоотводным и нагорным канавам вода стека­ет со скоростью, зависящей от их продольного уклона, попереч­ного профиля, глубины потока и степени шероховатости стенок канавы. При скорости течения, меньшей 0,4—0,5 м/с, взвешенные частицы грунта в воде выпадают из потока и образуют наносы, канавы засоряются и в них возникает застой воды, поэтому наи­меньший продольный уклон канав принимают равным 3%₀ в песчаных и 5%₀ в глинистых грунтах.

При большой скорости те­чения грунт начинает размы­ваться, в связи с чем откосы и дно канав необходимо ук­реплять. Откосы укрепляют сплошной одерновкой, дно-щебнем, грунтом, обрабо­танным органическими вяжущими материалами, оди­ночным мощением (рис. 30).

При больших уклонах дну канав придают ступенчатый продольный профиль, устраивая перепады из сбор­ных железобетонных эле­ментов, бетона, каменной кладки (рис. 31), а на доро­гах местного значения — плетнем и гравийной за­сыпкой.

Важнейшим мероприяти­ем, предотвращающим дей­ствие грунтовых вод на зем­ляное полотно, является ре­комендуемое возвышение ни­за дорожной одежды над уровнем грунтовых вод (рис. 32,а). Для преграждения доступа грунтовой воды уст­раивают также под одеждой прослойки из дренирующих или изолирующих материа­лов (рис. 32,б). Перехват и отвод грунтовой воды, а так­же понижение уровня ее обе­спечивается устройством дренажа (рис. 32, в).

Различают следующие дренажи в зависимости от их расположения относительно земляного полотна: подкюветный, закладываемый в откосах выемок и имеющий целью осушить откосы; застенный, расположенный за подпорными стенками, стен­ками тоннелей; дренирую­щие слои и трубы под одеждой для дренирования осно­ваний.

Дренирующую роль мо­гут выполнять все открытые канавы, которые заглублены в водоносный слой. Чаще всего применяют закрытые дренажные канавы.

Непосредственный отвод грунтовой воды осуществляется дреной в виде бетонных, гончарных, асбоцементных, труб, в простейшем случае эту роль выполняет крупно­пористый материал (щебень, камень). Чаще применяют бетонные дрены, представля­ющие собой сборные трубы из бетонных фасонных эле­ментов с внутренним диа­метром 15—25 см и с боко­выми прорезями.

В эксплуатационном отношении дренаж под кюветами зна­чительно удобнее и его применяют чаще (см. рис. 32,в)

Отвод воды из основания дорожной одежды лучше всею обес­печивается асбоцементными и гончарными трубами диаметром 8—10 см (рис. 33).

В тяжелых глинистых грунтах при укладке продольных дрен вдоль кромки проезжей части вода из них отводится поперечны­ми дренами, укладываемыми через 250—300 м.

В отдельных случаях для обеспечения нормального водного режима верхней части земляного полотна внутри его на высоте не менее чем 20 см выше уровня грунтовой воды устраивают изо­лирующие прослойки для прерывания перемещения капилляр­ной, пленочной и парообразной влаги. С этой целью на всю ши­рину земляного полотна укладывают слой грунта, обработанного битумом, толщиной 4—6 см, полиэтиленовую пленку или други изолирующие материалы.

В ряде случаев эффективноустройст­во капиллярно-прерывающих прослоек толщиной 30—50 см из крупнозернистого песка, гравия на всю ширину земляного по­лотна. Все конструкции для осушения и предупреждения переувлаж­нения земляного полотна очень трудоемки, сложны для выпол­нения и высоки по стоимости. В то же время они ненадежны в работе, так как всегда возможны нарушения их водонепрони­цаемости, заиливание, засорение. Поэтому применение этих устройств целесообразно только на весьма тяжелых участках, где невозможно земляное полотно возвести в насыпи на рекомен­дуемую высоту. Возведение земляного полотна и его уплотнение полностью механизированы и благодаря этому легче и дешев­ле осуществляются, чем описанные выше конструкции.

Лекция 14

⇐ Предыдущая3456789101112Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: