7.1.4 Конструкции плоскостного дренажа дорожной одежды с применением геодрен устраиваются на участках земляного полотна из слабофильтрующих грунтов во II дорожно-климатической зоне при всех расчетных схемах увлажнения рабочего слоя земполотна, в III зоне – при 2-й и 3-й схемах, в IV и V зонах – только при 3-й схеме (таблица В.13 СП 34.13330.2012), а также при объеме притока воды в дренирующий слой выше 0,007 м3/м2 с целью улучшения водно-теплового режима верхней части земляного полотна.
В случае, если по результатам расчета по разделу 7.2 настоящего документа геодрена полностью заменяет песчаный слой по условиям дренирования, толщина последнего назначается минимальной (20 см) или определяется из условия морозоустойчивости ОДН 218.046.01 [1], а требования к коэффициенту фильтрации песков технологического или морозозащитного слоя могут быть понижены до 0,5 м/сутки.
В конструкции плоскостного дренажа дренирующую прослойку из геодрены рекомендуется укладывать на всю ширину земляного полотна с выпуском полотнищ на откосы насыпи или продольные трубчатые дрены. Основные варианты конструктивных решений плоскостных дренажей дорожной одежды комбинированной системы (в сочетании с трубчатыми дренами) представлены на рисунках 3а, 3б, 3в, дренажа с выводом на откос – на рисунке 3г.
1 – трубчатый дренаж; 2 – геодрена; 3 – песчаный дренирующий, морозозащиный и технологический (защитный) слой с Кф0,5 м/сутки; 4 дренажные трубы поперечных выпусков
Рисунок 3 – Основные варианты конструктивных решений плоскостных дренажей с применением геодрен
Поперечные трубные выпуски (рисунки 3а и 3б) при продольном уклоне 20 ‰ и менее располагаются перпендикулярно оси дороги в плане, при уклоне 40 ‰ под углом 80°, при уклоне 60 ‰ - 70° и при уклоне 80 ‰ - 60° (угол между осью дороги и выпуском в направлении продольного уклона).
Конструкцию дренажа при устройстве поперечных прорезей (рисунки 4, 5) применяют для устранения продольной фильтрации воды в дренирующих слоях, водопроницаемых слоях несущих оснований дорожной одежды. Поперечные прорези устраивают на участках с затяжными продольными уклонами, превышающими поперечные, в местах вогнутых вертикальных кривых, в местах перехода выемки в насыпь. Поперечные дренажные прорези устраиваются с выпусками на всю ширину земляного полотна со сбросом воды в обе стороны дороги, либо укороченные со сбросом воды в одну сторону (на виражах независимо от категории дороги, на косогорах) или в продольные дрены при малых насыпях и в выемках. Поперечные прорези представляют собой конструкцию, состоящую из геодрены, горизонтально уложенной на подготовленную и спланированную поверхность, заполненную фильтрующим грунтом. Выпуски поперечной прорези осуществляются с применением водоотводной дренажной трубы, диаметром d > 110 мм. Уклон трубы принимается не менее 30 ‰ в сторону откоса.
1 – поперечная прорезь с геодреной; 2 – водоотводная дренажная труба; 3 – песчаный дренирующий слой; 4 – геодрена в углубленном ровике; 5 – фильтрующая обсыпка
Рисунок 4 – Варианты конструктивных решений плоскостных дренажей с поперечными прорезями: в насыпях (а); в полунасыпях-полувыемках (б); и продольные разрезы по узлу стыковки геодрен и прорезей (в), (г)
а) б)
1 – поперечная прорезь
Рисунок 5 – Схема расположения поперечных прорезей в плане: со сбросом воды в одну сторону (а); со сбросом воды в обе стороны (б)
7.1.5 При уширении дорожных конструкций возможны деформации, связанные с различной реакцией существующей и проектируемой дорожных конструкций на транспортные, температурные воздействия и с деформациями (пучение, осадка), обусловленными водно-тепловым режимом земляного полотна. В части водно-теплового режима возникают, как правило, дополнительные обстоятельства, воздействующие на его ухудшение – снижение водопропускной способности существующего дренирующего слоя вследствие кольматации песка с одновременным удлинением пути фильтрации воды. В этом случае создание, по существу, прослойки воздуха между существующим дренирующим слоем и выходом воды на откосную часть через зону уширения практически равносильно сохранению пути фильтрации, что создает возможность для использования существующей дорожной одежды без полного ее переустройства.
Варианты уширения дорожных конструкций с применением геодрен представлены на рисунке 6. Они предусматривают заглубление дренирующего слоя в зоне уширения (рисунок 6а) или обеспечение плавного перехода (зона I по рисунку 6б) между существующей и вновь устраиваемой дорожными конструкциями. Последнее позволяет сократить влияние деформаций пучения, концентрирующихся в зоне сопряжения дорожных конструкций (зона II по рисунку 6б), в случае их различных значений. Такое влияние может существовать и при величинах пучения в пределах нормируемых допустимых значений, если интенсивность изменения пучения превышает допустимые значения (около 0,0025 относительных единиц – отношение разности деформаций пучения по границам зоны I к ширине зоны I).
1 – асфальтобетонное покрытие; 2 – щебеночное основание; 3 – песчаный дренирующий слой; 4 – контур старого откоса; 5 – контур уширения; 6 – уступы; 7 – подломка края основания; 8 – связный грунт на обочине; 9 – геодрена
Рисунок 6 – Варианты уширения дорожных конструкций: с заглублением дренирующего слоя в зоне уширения (а); конструкция с плавным переходом между существующей и вновь устраиваемой дорожными конструкциями (б)
7.1.6 При ремонте отдельных пучиноопасных участков дорог, особенно на участках перехода выемки в насыпь при наличии продольных уклонов, когда приток воды в дренирующий слой значителен, а период запаздывания оттаивания откосной части (запаздывания сброса воды) не компенсируется возможностью поглощения притока уже оттаявшим дренирующим слоем, может быть предусмотрено конструктивное решение по рисунку 7.
1 – укрепление откоса; 2 – песчаный дренирующий слой; 3 – геодрена; 4 – заменяемая часть обочины
Рисунок 7 – Конструктивное решение по применению геодрен при ремонте пучиноопасных участков автомобильных дорог
7.1.7 В качестве капилляропрерывающих и дренирующих прослоек геодрены могут быть применены в нижней части насыпей по рисунку 8 при невозможности или нецелесообразности обеспечения минимальных требуемых высот насыпей (требуемое возвышение поверхности покрытия над уровнем грунтовых или поверхностных вод – таблица 7.2 СП 34.13330.2012). В этом случае с точки зрения назначения расчетной влажности грунтов земляного полотна практически достигается перевод типа местности по характеру и условиям увлажнения из третьего или второго в первый с соответствующим снижением требований к высоте насыпей до значений, определенных из условий снегозаносимости. Возможное снижение высоты насыпи может доходить до 1,5 м. Одновременно при наличии в основании насыпи связных грунтов земляного полотна с коэффициентом консистенции выше 0,5 для снижения вероятности возникновения неравномерных деформаций геодрена может применяться в сочетании со слоем повышенной жесткости из геосотовых материалов по рисунку 8б. При устройстве капилляропрерывающих и дренирующих прослоек в этом случае наиболее эффективно применение геодрен, выполняющих дополнительную функцию гидроизоляции.
УПВ – уровень поверхностных вод; 1 – откосная часть; 2 – геодрена; 3 – земляное полотно; 4 – геосоты, заполненные дренирующим материалом
Рисунок 8 – Конструктивные решения по применению геодрен в качестве капилляропрерывающих и дренирующих прослоек: низкие насыпи в условиях второго-третьего типа местности по характеру и условиям увлажнения (а), в том числе при наличии в основании насыпи грунтов с показателем текучести более 0,5 (б)
7.1.8 На рисунке 9а приведены решения по применению геодрен в конструкциях откосного дренажа. Данная конструкция применяется при устройстве дренажа на откосах выемок и предназначается для осушения сезонно переувлажненных грунтов откоса при отсутствии отчетливо выраженных водоносных прослоек или при наличии рассредоточенных источников грунтовых вод, имеющие дебет менее 0,5 м3/сут на 1 м2 откоса. Перед устройством откосных дренажей необходимо проводить срезку сплывшего грунта. В зависимости от грунтово-гидрологических условий возможна укладка геодрен по всей поверхности откоса или по одной из схем рисунка 9б.
1 – откос выемки; 2 – граница переувлажненных грунтов; 3 – геодрена; 4 продольный трубчатый дренаж; 5 – подошва откоса выемки
Рисунок 9 – Конструкция откосного дренажа: с применением геодрены (а) и возможные схемы его расположения (б)
7.2 Методика расчета дренажных конструкций с геодренами
7.2.1 При расчете дренажных конструкций сохраняются типовые расчетные подходы, однако, определяемое расчетное значение притока воды в дренажную конструкцию Qp сопоставляется с расчетной водопропускной способностью геодрены qррг по условию (3):
, (3)Где L – длина пути фильтрации, м;
FS – величина коэффициента запаса.
7.2.2 Расчетная водопропускная способность геодрены qррг определяется с учетом эксплуатационных факторов (обжатие, заиление), влияющих на нее по зависимости (4):
qррг = qрг / (RFIN ∙ RFCR ∙ RFCC ∙ RFBC), (4)
гдеqрг – начальная водопропускная способность, определяемая по приложению А к настоящему документу при определенных величинах давлений и градиента напора, л/(м∙с);
RIN – коэффициент, учитывающий деформацию нетканого фильтра (его проникновение в структуру дренажного ядра);
RFCR – деформации (ползучесть) геодрены под действием постоянного сжимающего давления;
RFCC – коэффициент, учитывающий химическое заиливание геодрены;
RFBC – коэффициент, учитывающий биологическое заиливание геодрены.
Коэффициенты RF приведенны в таблице 4 (итоговый коэффициент понижения должен быть не менее 2,0).
Т а б л и ц а 4 – Значения коэффициентов RF в зависимости от области применения
Область применения геодрены | Коэффициенты понижения | |||
RFIN | RFCR | RFCC | RFBC | |
| Откосный дренаж | 1,4 | 1,3 | 1,5 | 1,5 |
| Плоскостной дренаж дорожной одежды | 1,5 | 1,4 | 1,2 | 1,2 |
| Капилляропрерывающие и дренирующие прослойки в нижней части насыпи | 1,7 | 3,0 | 1,5 | 1,2 |
П р и м е ч а н и е – Значения коэффициентов могут быть уточнены на основе экспериментального обоснования применительно к конкретным маркам геодрен. | ||||
7.2.3 Величина коэффициента запаса FS (условие (3) может меняться в зависимости от степени экспериментальной обоснованности влияния на начальную водопропускную способность qрг коэффициентов RF. Коэффициент FS=2 соответствует полному экспериментальному обоснованию коэффициентов, учитывающих снижение водопропускной способности в процессе эксплуатации. В противном случае принимают значение FS=3.
7.2.4 Применительно к конструкции плоскостного дренажа дорожной одежды расчет выполняют с учетом двух этапов работы дренажной конструкции (пункт 7.2.5) с последующим подбором геодрены по техническим параметрам, гарантируемым технической документацией производителя или полученным по результатам лабораторных испытаний. Начальное значение водопропускной способности принимают при значении давления, близкого к давлению, создаваемому на уровне укладки геодрены весом слоев дорожной одежды и расчетной транспортной нагрузкой (рисунок 10).
