ср - удельный вес слабой толщи, расположенной выше горизонта z, кН/м3; z - глубина расположения рассматриваемого горизонта от поверхности
основания, м;
b - коэффициент, зависящий от угла внутреннего трения, эпюры нагрузки и относительной глубины слоя, определяется по пособию [6].
Величина расчетной нагрузки на поверхности основания равна эксплуатационной нагрузке от веса насыпи и подвижной нагрузке от транспортных средств, определяемой по формуле (7.2).
Для определения значений коэффициента безопасности по глубине слабого основания напряжения от расчетной нагрузки следует определять по формуле:
z z Ррасч , (А.2)
где αz – коэффициент, зависящий от относительной глубины расположения рассматриваемого горизонта, определяется по пособию [5].
Определим значение коэффициента безопасности на поверхности основания.
Значение безопасной нагрузки 
на поверхности основания, рассчитанное по формуле (А.1) и табл.А.1 составляет:
на поверхности основания, рассчитанное по формуле (А.1) и табл.А.1 составляет:
Расчетная нагрузка от веса насыпи и подвижной нагрузки от транспортных средств на поверхность основания, определяемая по формуле (7.2), составляет (величина подвижной нагрузки от транспортных средств в соответствии с п.7.1 настоящего ОДМ не учитывается):
Ррасч 18,2 ∙4,1 =74,62 кПа
Коэффициент безопасности основания под эксплуатационной нагрузкой по оси насыпи на поверхности основания, рассчитанный по формуле (А.1) составляет 0,6. Следовательно, несущая способность слабого основания, сложенного текучепластичным суглинком, не обеспечена. Для оценки состояния основания по всей глубине 6м под нагрузкой от веса насыпи высотой 4,1 м произведен расчет стабильности в программном продукте «Prust 2006». По результатам расчета стабильности грунтов основания (исходные данные таблицы А.1) в программном продукте «Prust 2006» (рисунок А.1) определены зоны нестабильности, в которых Кб < 1. Из результатов расчета следует, что значение коэффициента безопасности на глубине до 4м меньше 1. Несущая способность грунтов основания не обеспечена, необходимы специальные конструктивно-технологические решения.
Р и с у н о к А.1 - Результаты расчета несущей способности слабого основания в ПК «Prust 2006» (квадратами выделена зона нестабильности)
П р и м е р А.2 - Оценка устойчивости откосов автодорожной насыпи высотой 4,1 м на слабом основании из текучепластичного суглинка толщей 6м (ниже расположен несжимаемый грунт) выполнена с использованием исходных данных таблицы А.1 в программном продукте «GEO-Slope».
Расчет устойчивости откосов автодорожной насыпи следует выполнять в соответствии с СП 34.13330, СП 20.13330 и методикой, изложенной в п. 7.2 настоящего ОДМ.
Эксплуатационная нагрузка от веса насыпи и подвижной нагрузки от транспортных средств определяется по формуле (7.2). Влияние подвижной нагрузки от транспорта на основной площадке насыпи высотой более 3м не учитывается.
Устойчивость насыпи определена по методике, основанной на схеме круглоцилиндрической поверхности обрушения [6] с использованием программы для ЭВМ. Расчетный коэффициент устойчивости Ку массива определяется, как отношение сил сопротивления смещению к моменту сил стремящихся сместить массив. Для обеспечения устойчивости откосов насыпи земляного полотна должно выполняться условие (см. п.7.2):
Кs Кs (Б.1)
Величина допускаемого значения коэффициента устойчивости [Кs], определенная по формуле (7.3) и исходным данным табл.А.1 составляет:
где nc − коэффициент сочетания нагрузок, учитывающий уменьшение вероятности одновременного появления расчетных нагрузок, принят для основного сочетания nc = 1,00;
п0 - коэффициент перегрузки для автодорожных насыпей принят п0 = 1,2; m0 − коэффициент условий работы для слабых оснований принят m0 = 0,85;
Кн − коэффициент надежности по назначению сооружения (коэффициент
ответственности сооружения): принят для II уровня ответственности сооружения Кн = 1,15.
Результаты расчета устойчивости откосов насыпи в программном продукте
«GEO-Slope» (по исходным данным табл. А.1) приведены на рисунке А.2. Коэффициент устойчивости Ку откосов насыпи высотой 4,1м составляет 1,04, что меньше требуемого значения Ks 1,62 , следовательно, устойчивость насыпи не обеспечена.
Р и с у н о к А.2 – Результаты расчета устойчивости откосов насыпи в ПК
«GEO-Slope»
По результатам оценки несущей способности слабого основания (рис. А.1) и расчета устойчивости откосов насыпи (рис. А.2) необходимо упрочнение слабых грунтов основания. В качестве эффективного конструктивно- технологического решения рекомендуется применение текстильно-песчаных свай.
Приложение Б (рекомендуемое) Пример расчёта повышения несущей способности слабого основания и устойчивости откосов дорожной насыпи устройством текстильно- песчаных свай
Для обеспечения несущей способности слабого основания и устойчивости откосов насыпи принято армирование основания текстильно-песчаными сваями (рисунок Б.1) со следующими параметрами: диаметр свай - 0,8м (с заполнением песком средней крупности); расстоянием между осями свай 2м; оболочка свай – геополотно тканое 100/200 (прочность при растяжении поперечном направлении 220 кН/м; относительное удлинение при максимальной нагрузке в поперечном направлении 10%).
dсв – диаметр свай; L – расстояние между осями свай
Р и с у н о к Б.1- Параметры армирования основания текстильно-песчаными сваями
Последовательность расчета стадии комплексной технологии.
А) Первая стадия комплексной технологии. Устройство рабочей платформы
Применение интенсивной технологии на первой стадии состоит в уплотнении активной зоны слабого основания и обеспечении несущей способности слабых грунтов для работы вибропогружателя Liebherr LRB255 (ширина вибропогружателя – 3,49 м; длина – 5,89 м; ширина гусеницы – 0,9 м) с максимальной нагрузкой (c учетом навесного оборудования) 69,4 кПа.
Через защитный слой из песка толщиной 0,5м на поверхность слабого грунта нагрузка от вибропогружателя Liebherr LRB255 составляет 53,4 кПа. Под этой нагрузкой Кб, рассчитанный по формуле (7.1), составляет 0,78 (при величине безопасной нагрузке, определенной в приложении А, в размере 41,67 кПа). Следовательно, нагрузка от вибропогружателя является не допустимой.
Для повышения несущей способности на первой стадии производится уплотнение грунтов через защитный слой. Виброкаток следует подбирать по допустимой нагрузке на слабое основание по условию (7.5) п.7.3 настоящего ОДМ. Допустимой нагрузке должно соответствовать давление выбираемого виброкатка на поверхность слабого основания Рк через защитный слой, которое зависит от веса, центробежной силы, ширины следа и длины вибровальца [8].
В данном примере выбор параметров катков фирм НАММ, BOMAG, Dynapac показал возможность применения катка Dynapac CA252D с максимальной рабочей массой 13,6 т, амплитудой 1,7/0,8 мм, центробежной силой 246/119 кН. Его давление на слабое основание через защитный слой толщиной 0,5м при работе катка на низкой амплитуде составляет 35,7 кПа, при высокой амплитуде – 74,62 кПа. Увеличение несущей способности грунта происходит в процессе уплотнения, изменения влажности и плотности. Уплотнение слабого основания грунтовым катком Dynapac CA 2500D следует продолжать до достижения прочностных характеристик грунтов (определяются полевой лабораторией по методике ГОСТ 20276), соответствующих величине безопасной нагрузки, превышающей нагрузку от вибропогружателя Liebherr LRB255 на слабое основание (больше 53,4 кПа).
Б) Вторая стадия комплексной технологии - устройство свай методом вибропогружения
1. Повышение несущей способности межсвайного пространства от устройства текстильно-песчаных свай
При использовании метода вибропогружения повышение несущей способности слабого основания происходит при погружении трубы-лидера с вытеснением и уплотнением грунта. Относительная площадь армирующих элементов определяется по формуле (7.7) и составляет 16% для диаметра свай 0,8м и расстояния между осями свай 2м. Новое значение плотности после
устройства текстильно-песчаных свай с 16% армированием слабого основания составляет:
св 1,77 (1 0,16) 2,053г / см3
За счет увеличение плотности модуль деформации Е возрастет в соответствии с Рекомендациям [8] до значения 3732кПа.
2. Повышение несущей способности межсвайного пространства под эксплуатационной нагрузкой