Ведомственные строительные нормы ВСН 49-86 "Указания по повышению несущей способности земляного полотна и дорожных одежд с применением синтетических материалов" (утв. Минавтодором РСФСР 8 апреля 1986 г.) стр. 3

насыпь по рис.2, в устраивают на болотах I типа глубиной до 4 м, сложенных плотным торфом, на минеральных грунтах повышенной влажности, если толщина насыпи по условию обеспечения проезда (п.3.1.15) превышает осадку насыпи за период эксплуатации не менее чем на 0,2 м (на подтопляемых участках - не менее чем на глубину поверхностных вод + 0,2 м). При возможности подтопления целесообразно отгибать край СМ на откос с анкеровкой его в теле насыпи;

насыпь на рис.2, г устраивают на глубоких болотах I типа, сложенных торфом малой и средней влажности, на болотах II типа и в перечисленных выше случаях, когда условие превышения толщины насыпи над осадкой за период эксплуатации не соблюдается. Нижняя часть насыпи может быть отсыпана из местного торфяного грунта с обязательным его уплотнением;

Таблица 3.2

┌─────────────────┬─────────────────────────────────────────────────────┐
│ Среднемесячная │ Минимальная толщина насыпей h_п, см, при грунтах │
│ интенсивность │ основания │
│движения в одном ├────────────┬─────────────┬────────────┬─────────────┤
│ направлении, │ Осушенный │ Маловлажный │ Глинистый │Заторфованный│
│ авт/сут │ торф │торф (W=300 -│грунт (W<0,9│или глинистый│
│ │ (W<300%) │ 600%) │ W_т) │ грунт │
│ │ │ │ │ (W>0,9W_т) │
├─────────────────┼────────────┼─────────────┼────────────┼─────────────┤
│Одиночные │ 40-60 │ 50-70 │ 25-40 │ 40-60 │
│автомобили │ │ │ │ │
│ │ │ │ │ │
│До 50 │ 50-80 │ 60-90 │ 40-60 │ 50-80 │
│ │ │ │ │ │
│Свыше 50 │ 60-90 │ 70-100 │ 50-80 │ 60-90 │
│ │ │ │ │ │
│Сверхтяжелые │ 60-80 │ 60-90 │ 40-60 │ 60-90 │
│нагрузки (разовый│ │ │ │ │
│проезд) │ │ │ │ │
└─────────────────┴────────────┴─────────────┴────────────┴─────────────┘

┌─────────────────┬─────────────────────────────────────────────────────┐

Примечание. Общая продолжительность периодов эксплуатации дороги с названной интенсивностью до одного года; меньшие значения толщин принимают для насыпей из песчано-гравийных смесей оптимального состава, большие - для насыпей из мелких непылеватых песков.

насыпь толщиной 0,6 - 0,7 м по рис.2, д устраивают на болотах II - III типов, сложенных сильносжимаемым слаборазложившимся торфом и на болотах сплавинного типа.

Минимальную толщину насыпей (см. рис.2, в, г) по условию обеспечения проезда ( ) назначают по расчету или ориентировочно по табл.3.2.

3.1.15. Параметры конструкций по пп.3.1.13 и 3.1.14 принимаются согласно рекомендаций** и настоящих Указаний.

3.2. Методика расчета

3.2.1. Расчет дорожных конструкции с армирующими и защитными прослойками из СМ в верхней части (активная зона земляного полотна, нижние конструктивные слои дорожной одежды, обочины) проводят в два этапа. На первом этапе рассчитывают конструкцию без прослоек. При этом:

дорожную одежду проезжей части дороги рассчитывают в соответствии с Инструкцией по проектированию дорожных одежд нежесткого типа ВСН 46-83 Минтрансстроя СССР. М.: Транспорт, 1985, с учетом п.3.1.9 Указаний;

конструкции укрепления обочин рассчитывают по Техническим указаниям по укреплению обочин автомобильных дорог ВСН 39-79 Минавтодора РСФСР. М.: Транспорт, 1980.

На втором этапе после назначения вида материалов, количества и толщин слоев проводят корректировку (уменьшение) толщин, соответствующую усилению конструкции и результате применения СМ (пп.3.2.2 - 3.2.5 Указаний). При этом:

оценивают по пп.3.2.2 и 3.2.3 соответствие применяемого СМ требованиям по деформативности;

выполняют расчеты по п.3.2.3 (защитные прослойки) и по п.3.2.4 (армирующие прослойки - перерасчет толщин слоев);

оценивают по п.3.2.5 соответствие прочности СМ действующим в конструкции напряжениям.

При уменьшении толщин слоев проводят также повторный расчет дорожной одежды по сопротивлению сдвигу в грунтах, слабосвязных материалах и сопротивлению растяжению при изгибе монолитных слоев в соответствии с ВСН 46-83, причем при расчете дорожной одежды по сопротивлению сдвигу (п.3.36 и 3.42 ВСН 46-83) величину активных напряжений сдвига в грунте, расположенном непосредственно под армирующей или защитной прослойкой из СМ (грунт земляного полотна, песок подстилающего слоя), уменьшают в 1,2 раза. Предварительно проводят расчет дренирующего слоя с CM из условия осушения по п.5.2, если СМ выполняют функцию дренирования.

3.2.2. Корректировку толщин и количества слоев дорожной одежды проводят по п.3.2.4, если СМ выполняют функции армирующих прослоек при условии, что не менее 350 Н/см и удовлетворяется неравенство

, (3.1)

где 0,01 - коэффициент приведения размерностей; f - коэффициент, зависящий от методики определения (f = 2 - для методики приложения 1А, f = 1 - для методики приложения 1Б и других методик, предусматривающих проведение испытаний в условиях сложного напряженного состояния); - условный модуль упругости СМ, принимаемый по результатам испытаний или приложению 5, Н/см; - толщина синтетического материала, см; - модуль упругости на поверхности лежащих под СМ грунтовых слоев (см. п. 3.2.4), МПа.

3.2.3. Если Н/см и прослойку из СМ укладывают на контакте "крупнофракционный материал (щебень, гравий) - грунт", модуль упругости на поверхности грунта без расчета повышают в 1,2 раза. Корректировку толщин в этом случае не выполняют, а конечный эффект от применения СМ выражают в увеличении межремонтных сроков службы (п.7.6).

3.2.4. Корректировку толщин проводят следующим образом:

приводят к двухслойной назначенную согласно ВСН 46-83 конструкцию дорожной одежды (рис.3, а), границей между слоями которой является прослойка СМ (рис.3, б). Верхний слой имеет параметры (обозначения по рис.3):

; (3.2)

.

Нижний слой имеет модуль упругости , равный модулю упругости на поверхности лежащих под СМ грунтовых слоев. Значение находят по номограмме (рис.4). При укладке СМ непосредственно на поверхность земляного полотна равен модулю упругости грунта земляного полотна;

определяют общий модуль упругости на поверхности покрытия дорожной одежды: , где - коэффициент усиления, принимаемый по табл.3 приложения 2 при известных значениях , Н, , , D (D = 37 см);

уменьшают толщину одного из слоев дорожной одежды до соблюдения условия , так как . Для этого исходя из нового значения модуля упругости на поверхности покрытия последовательно сверху вниз с использованием номограммы (см. рис.4) определяют значения модулей упругости на поверхности каждого слоя дорожной одежды вплоть до слоя, толщину которого предполагается уменьшить. По той же номограмме находят его условную толщину при найденном новом (увеличенном) значении модуля упругости на поверхности этого слоя и скорректированное значение этой толщины из выражения

. (3.3)

Последовательность расчета показана в приложении 3А.

3.2.5. Проверку прочности прослойки СМ проводят во всех случаях (независимо от величины и выполняемых СМ функций) на действие строительных н эксплуатационных нагрузок в соответствии с критерием

, (3.4)

где

, - соответственно напряжения, возникающие в СМ от действия колесной нагрузки, и расчетное значение прочности СМ, МПа; 0,01 - коэффициент приведения размерностей; 1,9 - коэффициент, зависящий от соотношения коэффициентов Пуассона грунта и СМ (принято ); P - удельное давление от колеса расчетного автомобиля, МПа; - см. п.3.2.2; - безразмерный параметр (табл.2 приложения 2); - коэффициент, определяемый из выражения при значении K по п.2.2.4; n = 0,7 для полиамидных и полиэфирных, n = 0,4 для полипропиленовых СМ (вводится, если СМ выполняют функции армирующей прослойки); m = 1,2 (вводится при укладке СМ на контакте крупнофракционный материал - грунт); - прочность СМ по результатам испытаний (приложение 1А, Б), Н/см; - толщина прослоек СМ.

При проверке прочности на действие строительных нагрузок принимают K = 1, а параметры и (см. сноску к табл.2 приложения 2) - равными параметрам отсыпаемого непосредственно на СМ слоя.

3.2.6. Расчет насыпей на слабом основании с прослойкой из СМ на контакт "насыпь - слабое основание" выполняют в соответствии с действующими нормативными документами, руководствуясь также дополнительными положениями:

при расчете дорожных одежд расчетное значение относительной влажности слабого грунта основания может быть уменьшено на 5 - 10%;

расчетную степень консолидации основания назначают с учетом п.3.1.11;

при применении CM для обеспечения устойчивости основания и откосов (п.3.1.12) расчет устойчивости откосов проводят с учетом армирующего действия СМ (пп.3.2.7, 3.2.8, 4.2) и оценивают соответствие механических характеристик СМ условиям его применения (пп.3.2.9, 3.2.10).

3.2.7. Коэффициент запаса устойчивости откосов насыпи с прослойкой СМ на слабом основании насыпи рассчитывают по формуле

, (3.5)

где - предельное значение растягивающих напряжений для грунта (п.4.2.3); n, - количество и толщина прослоек СМ; - длительная прочность СМ (п.3.2.8); - вес каждого из блоков, на которые разбивается откос над поверхностью скольжения; , В, , - соответственно площадь, толщина, удельный вес грунта блоков и длина поверхности скольжения в их пределах; - угол наклона поверхности скольжения в пределах i-го блока.

Если прослойки СМ расположены также в теле насыпи, расчет выполняют по п.4.2 Указаний, заменяя на для прослойки, расположенной в основании насыпи.

3.2.8. Значения длительной прочности СМ (по п.3.2.7) назначают по результатам испытаний (см. приложение 1В). При использовании данных приложения 5 за принимают: для нетканых иглопробивных CM - , для остальных - . Для СМ, не вошедших в таблицу приложения 5, можно ориентировочно принимать:

для тканых материалов, жестких сеток из полиамидного, полиэфирного сырья , полипропиленового ;

для нетканых иглопробивных СМ из полиамидного, полиэфирного сырья , полипропиленового , - предел прочности СМ, определяемый по приложению 1А.

В любом случае величина не должна превышать значения (см. п. 2.2.4).