Расчет дренажной конструкции

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Общие указания

2. Исходные данные

3. Состав работы

4. Общие положения

4.1 Оценка природных условий местности по характеру и степени увлажнения грунта земляного полотна

4.2 Определение притока воды в основание дорожной одежды

4.3 Конструкции дренажных устройств

5. Проектирование поперечного профиля

6. Расчет толщины дренирующего слоя

6.1 Понятия о методах расчета

6.2 Метод осушения

6.3 Метод поглощения

7. Расчет объемов работ и стоимости вариантов дренажных конструкций

8. Технология строительства дренажной конструкции

8.1 Расчет производительности машин и подбор звеньев отряда по строительству ДМЗ

8.2 Составление калькуляции затрат и построение ленточных графиков производства работ

9. Контроль качества работ

ЛИТЕРАТУРА

В методических указаниях приведены современные дренажные конструкции, предназначенные для ограничения притока воды в активную зону земляного полотна и слои дорожной одежды. Изложены требования к материалам, применяемым для устройства дренирующих слоев, методы расчета дренирующих конструкций и технология их строительства.

Методические указания составлены на основании исследований и материалов, ранее подготовленных проф. Тулаевым А.Я.

© Московский автомобильно-дорожный институт

(государственный технический университет), 2004

1. Общие указания

Расчетно-графическая работа «Проектирование, расчет и технология строительства дренажных конструкций» является самостоятельной работой студентов по одному из разделов дисциплины «Технология и организация строительства городских дорог».

Методические указания помогают студентам получить и усвоить знания в вопросах проектирования и строительства дренажных конструкций, в частности дренажа мелкого заложения в условиях городского строительства. дренажный вода дорожный строительство

Пользуясь разработанными методическими указаниями, студенты могут решить следующие задачи:

выполнить анализ природно-климатических и грунтово-гидрологических условий района строительства;

определить необходимые параметры и характеристики для проектирования и расчета дренирующей конструкции;

запроектировать дренажную конструкцию с привязкой к поперечному профилю городской дороги или улицы;

выполнить расчет дренирующей конструкции различными методами с учетом применяемых материалов;

выполнить экономический расчет сравнения вариантов дренажной конструкции;

разработать технологию строительства дренажной конструкции;

контролировать необходимые параметры различными методами и средствами операционного контроля качества при строительстве дренажной конструкции.

Расчетно-графическая работа включает в себя пояснительную записку с необходимыми расчетами и вычерченный на миллиметровой бумаге поперечный профиль с принятой дренажной конструкцией.

2. Исходные данные

Для выполнения настоящей работы задаются следующие данные:

а) название города;

б) категория улицы и ее протяженность;

в) профиль земляного полотна (насыпь, выемка или нулевой профиль);

г) глубина залегания уровня грунтовых вод относительно поверхности земли;

д) протяженность участка вогнутой кривой;

е) грунт земляного полотна;

ж) характеристики свойств и стоимость местного и привозного песка для дренирующего слоя;

з) стоимости геотекстиля и трубчатых дрен.

3. Состав работы

Работу выполняют в следующей последовательности:

а) устанавливают дорожно-климатическую зону (ДКЗ);

б) оформляют поперечный профиль улицы в М 1:100;

в) определяют расчетный уровень залегания грунтовых вод (РУГВ);

г) с учетом ДКЗ и РУГВ устанавливают тип местности по увлажнению;

д) устанавливают значения удельного q и общего Q за расчетный период года притока воды, поступающей в дренирующий слой;

е) рассчитывают толщины дренирующего слоя на горизонтальном участке и участке вогнутой кривой по методам осушения и поглощения, включая расчет с применением геотекстильного материала;

ж) определяют объемы и стоимости дренажных конструкций для сравнения вариантов;

з) выбирают трубчатые дрены, тип стыковых соединений и конструкцию обратного фильтра;

и) уточняют конструкцию поперечного сброса свободной воды из дренирующего слоя;

к) разрабатывают технологию строительства дренажной конструкции;

л) составляют калькуляцию затрат на строительство и строят ленточные графики по устройству дренажа;

м) оформляют карту операционного контроля качества выполняемых работ;

н) составляют список использованной литературы.

4. Общие положения

Дренажные устройства в конструкциях дорожных одежд выполняют следующие функции:

осушение рабочего слоя земляного полотна до влажности, близкой к оптимальной, когда его прочностные характеристики (модуль упругости Е, угол внутреннего трения ц и структурное сцепление С) достигают максимума;

обеспечение прочности всей конструкции дорожной одежды;

обеспечение морозоустойчивости дорожной одежды и земляного полотна.

Конструктивно дренажные устройства состоят из зернистых материалов (щебеня, гравия, песка, шлака и др., а также их комбинаций с геотекстильными прослойками) и водоотводящих элементов.

Дренирующие слои и водоотводящие устройства предусматривают на участках дорог с земляным полотном, построенным из глинистых грунтов (коэффициент фильтрации менее 0,5 м/сут) при следующих условиях:

на всех участках 3 типа (схемы) увлажнения местности;

во II ДКЗ при всех типах (схемах) увлажнения;

в III ДКЗ при 2-м и 3-м типах (схемах) увлажнения;

в IV и V зонах при 3-м типе (схеме) увлажнения;

во II и III зонах при наличии разделительных полос и газонов;

во II-IV зонах на участках с вогнутыми вертикальными кривыми.

Целью расчета дренажной конструкции является определение требуемой толщины, необходимого коэффициента фильтрации, зернового состава дренирующего слоя, материала трубчатых дрен и других показателей.

Дренирующий слой дорожной одежды рассчитывают с учетом фильтрационных и капиллярных свойств применяемых материалов, конструкции земляного полотна и природных условий местности (свойств грунтов, ДКЗ и типа увлажнения местности). Его толщину рассчитывают по методам осушения и поглощения.

При применении метода поглощения толщина песчаного слоя всегда больше толщины, рассчитанной по методу осушения, но при этом его прочностные характеристики ниже. Этот метод используют при наличии местных и дешевых песков, преимущественно мелких, а также в случаях временного размещения свободной воды, поступающей в корыто при мерзлом состоянии поперечных выпусков.

При проектировании дренажа дорожных одежд в районах сезонного промерзания грунтов следует учитывать два расчетных периода работы дренажных конструкций. К первому относят начало весеннего периода, когда основание дорожной одежды под серединой проезжей части уже оттаяло, и образовалась талая зона, а дренирующий слой у ее краев находится ещё в мерзлом состоянии, и водоотводящие устройства не работают. Второй расчетный этап относится ко времени, когда дренирующий слой полностью оттаял, и водоотводящие устройства начали нормально работать.

Дренажная конструкция должна быть рассчитана так, чтобы на первом этапе было обеспечено временное размещение поступающей воды в дренирующем слое до начала работы водоотводящих устройств, а на втором этапе вода своевременно и полностью отводилась бы из основания.

Для предотвращения неблагоприятного гидравлического воздействия на материал и обеспечения его устойчивости в дренирующем слое под действием кратковременных повторных нагрузок от движущихся автомобилей полная толщина дренирующего слоя определяется по формуле

h_п = h_нас + h_зап , (4.1)

где h_нас - толщина слоя песка, полностью насыщенного свободной водой, м;

h_зап - толщина слоя песка насыщенного капиллярной водой, м.

При использовании материалов с коэффициентом фильтрации К_ф менее 4 м/сут дренирующий слой, толщину которого определяют из условия своевременного отвода воды, обеспечивает обычно и временное её размещение до тех пор, пока не начнут работать водоотводящие устройства; при К_ф более 7 м/сут дренирующий слой, рассчитанный на временное размещение воды, обеспечивает, как правило, и своевременный отвод ее после оттаивания водоотводящих устройств; при К_ф=4 - 7 м/сут необходимо рассчитывать слой на обеспечение своевременного отвода воды и временное её размещение.

Толщину дренирующего слоя из мелких песков и песков средней крупности следует определять с учетом движения воды не только в свободном состоянии, но и в зоне капиллярного насыщения.

4.1 Оценка природных условий местности по характеру и степени увлажнения грунта земляного полотна

Для обеспечения устойчивости и прочности верхней части земляного полотна (рабочего слоя) и дорожной одежды возвышение поверхности покрытия над расчетным уровнем грунтовых вод (РУГВ) должно соответствовать требованиям табл. 4.1.1.

За расчетный уровень грунтовых вод принимают максимально возможный осенний (перед промерзанием) уровень за период между восстановлениями прочности дорожных одежд (капитальными ремонтами). В районах, где наблюдаются частые продолжительные оттепели, за РУГВ принимают максимально возможный весенний уровень за период между капитальными ремонтами. Положение РУГВ следует устанавливать по данным замеров на период изысканий. При отсутствии указанных данных можно пользоваться графиками типовых режимов колебаний УГВ (рис.4.1.1).

Таблица 4.1.1

Грунт рабочего слоя земляного полотна	Наименьшее возвышение поверхности покрытия, м над РУГВ
	дорожно-климатические зоны
	II	III	IV	V
Песок мелкий, супесь легкая крупная, супесь легкая	1,1	0,9	0,75	0,5
Песок пылеватый, супесь пылеватая	1,5	1,2	1,1	0,8
Суглинок легкий, суглинок тяжелый, глины	2,2	1,8	1,5	1,1
Супесь тяжелая пылеватая, суглинок легкий пылеватый, суглинок тяжелый пылеватый	2,4	2,1	1,8	1,2

1

2

VII

VII

IX

X

XI

XII

I

II

III

IV

V

VI

Рис. 4.1.1 Типовой режим колебаний уровня грунтовых вод: кривая 1 - зона обильного питания (грунты: песок, супесь легкая, супесь крупная); кривая 2 - зона умеренного питания (грунты: суглинок легкий пылеватый, суглинок тяжелый, супесь пылеватая тяжелая)

Для определения типа увлажнения земляного полотна улиц и городских дорог можно воспользоваться данными табл. 4.1.2.

Таблица 4.1.2

Тип увлажнения	Признаки, характеризующие степень увлажнения местности
II (сырые участки)	Завершена инженерная подготовка территории, имеются газоны и разделительные полосы (суммарная ширина проезжей части и тротуаров менее 70 % общей ширины улицы), грунтовые воды залегают глубоко, поверхностный сток обеспечен.
III (избыточно увлажненные)	Имеются газоны и разделительные полосы с необеспеченным поверхностным стоком (суммарная ширина проезжей части и тротуаров менее 50 % общей ширины улицы), грунтовые воды залегают близко к поверхности или за счет капиллярного поднятия оказывают влияние на увлажнение рабочего слоя земляного полотна.

4.2 Определение притока воды в основание дорожной одежды

Рис. 4.2.1

Избыток воды, поступающей в основание дорожной одежды, наблюдается чаще всего в весенний период, когда оттаивает рабочий слой земляного полотна. К оттаявшей воде Q_г добавляется также и вода от атмосферных осадков Q_a, проникающая в основание через трещины покрытий проезжей части и тротуаров, газоны и разделительные полосы (рис. 4.2.1).

Приток (избыток) воды в основание дорожной одежды, отнесенный к 1 кв. м проезжей части, q за сутки (удельный) и Q (общий) за весь расчетный период весной, на стадии разработки проектного задания принимают по таблице 4.2.1.

Таблица 4.2.1

Дорожно-климатическая зона	Тип местности по увлажнению	Объем воды, поступающей в основание
		супесь легкая (непылеватая), песок пылеватый (группа А)	суглинки легкие и тяжелые (непылеватые) и глины (группа Б)	суглинки легкие и тяжелые (пылеватые) (группа В)	супеси пылеватые и тяжелые пылеватые (группа Г)
ЙЙ	1 2 3	15/2,5 25/3 60/3,5	20/2 50/3 90/4	35/3 80/4 130/4,5	80/3,5 130/4,5 180/5
ЙЙЙ	1 2 3	10/1,5 15/2 25/2,5	10/1,5 25/2 40/2,5	15/2 30/2,5 50/3,5	30/3 40/3,5 60/4
ЙV и V	3	20/2	20/2	30/2,5	40/3

Примечания

1. В числителе приведено общее количество свободной воды Q, л/м², поступающей в весенний период в дренирующий слой, в знаменателе - ее удельное количество q, л/м² в сутки.

2. При наличии газонов или разделительных полос и нулевом профиле земляного полотна во II ДКЗ расчетные значения Q и q повышают в 1,5 раза для грунтов группы Б и в 1,2 раза для грунтов группы В.

3. В местах вогнутых вертикальных кривых значения Q и q удваивают.

С учетом коэффициентов К_п «пик» и К_г гидрологического запаса (табл.4.2.2) расчетный удельный приток воды в дренирующий слой составит (л/м² в сутки):

q_р = q К_п К_г ;(4.2.1)

общий (л/м²)

Q = q_рТ,(4.2.2)

где К_п - коэффициент, учитывающий неравномерность поступления воды в дренирующий слой в расчетный период;

К_г - коэффициент, учитывающий снижение фильтрационной способности дренирующего слоя в процессе заиления его грунтовыми частицами;

Т - продолжительность оттаивания рабочего слоя земляного полотна 12…15 суток (большие значения - для II ДКЗ).

Таблица 4.2.2

Дорожно-климатическая зона	Тип увлажнения местности	Кп для непылеватых грунтов	Пылеватые грунты
			Кп	Кг
II	1 2 3	1,5 1,5 1,6	1,5 1,6 1,7	1,0 1,2 1,3
III	1 2 3	1,4 1,4 1,5	1,5 1,5 1,6	1,0 1,1 1,2
IV и V	3	-	1,3	1,1

Примечание 1. Для непылеватых грунтов К_г = 1,0.

4.3 Конструкции дренажных устройств

Дорожную одежду и верхнюю часть земляного полотна осушают с помощью дренажной конструкции, представляющей собой устроенный в основании проезжей части дренирующий слой с обеспеченным отводом из него воды.

При назначении водоотводящих устройств руководствуются следующими соображениями.

При большом количестве подлежащей отводу воды (более 0,005… 0,007 м³/м² в сутки), а также на участках невысоких насыпей может оказаться целесообразным устройство продольных трубчатых дрен у краев проезжей части с поперечными выпусками (рис. 4.3.1).

При устройстве дренирующего слоя из песков мелких и средней крупности на участках выемок и в местах с нулевыми отметками его водопропускная способность может быть значительно повышена за счет усиления движения воды в капиллярной зоне. Для этого следует применить конструкции, изображенные на рис. 4.3.2…4.3.7.

При проектировании участка дороги, проходящего в выемке или в нулевых отметках, могут быть рассмотрены конструкции, в которых:

вода из дренирующего слоя отводится продольными трубчатыми дренами, уложенными по краям проезжей части (рис. 4.3.2) или вдоль бровки земляного полотна (рис. 4.3.3) с выпуском воды за пределы выемки;

вода сбрасывается из продольных дрен, уложенных по краям проезжей части, поперечными трубами-выпусками в водоприемные (смотровые) колодцы подкюветного дренажа (рис. 4.3.4) или водостока (рис. 4.3.5).

В городских условиях, как правило, применяются дренажные конструкции (рис. 4.3.6, 4.3.7), сброс воды из которых осуществляется в водоприемные колодцы водосточной системы.

Дренирующую конструкцию нужно проектировать с учетом притока воды, поступающей в основание дорожной одежды в расчетный период (табл. 4.2.1), фильтрационной способности материала К_ф, конструкции земляного полотна (односкатный или двускатный профиль, поперечный уклон i и др.) и т. д.

С целью повышения водопропускной способности дренажных конструкций с использованием мелких песков (К_ф менее 2 м/сутки) у краев проезжей части необходимо также устраивать углубленные продольные ровики с трубчатыми дренами (рис. 4.3.2; 4.3.4… 4.3.7). Глубину ровика принимают не менее 0,65…0,7 h_к (h_к- максимальная высота капиллярного поднятия в материале дренирующего слоя).

Поперечные выпуски из продольных дрен следует устраивать из длинномерных труб диаметром 80…100 мм. Уклон труб-выпусков принимают больше уклона продольных дрен, но не менее 40…50‰.

1

Размещено на http://www.allbest.ru/



Рис. 4.3.7

Условные обозначения к рис. 4.3.1…4.3.7:

1 - покрытие; 2 - основание; 3 - укрепленная полоса; 4 - дренирующий слой; 5 - продольная трубчатая дрена d = 50…100 мм или трубофильтр; 6 - поперечный выпуск; 7 - бетонный оголовок; 8 - каменное основание; 9 - укрепление водоотвода в месте сброса воды из дрены; 10 - фильтровая обсыпка стыков труб (или сплошная обсыпка); 11 - водосток; 12 - газон; 13 - тротуар; 14 - бортовой камень; 15 - подкюветный дренаж

На участках с затяжными продольными уклонами, превышающими поперечные, в местах вогнутых вертикальных кривых и в местах уменьшения уклонов для поперечного перехвата воды, движущейся в дренирующем слое вдоль дороги, предусматривают поперечные трубчатые дрены диаметром 80…100 мм (поперечные прорези мелкого заложения), укладываемые в ровики глубиной 15…20 см с фильтровыми обсыпками из каменных материалов или фильтрующих нетканых материалов (рис. 4.3.8). Расстояние между поперечными прорезями принимают равным 10…20 м.



Рис. 4.3.8 Поперечная прорезь на полную ширину земляного полотна:

1-фильтрующий геотекстиль; 2-трубчатая дрена d=50…80 мм; 3-водоприемные отверстия; 4-материал дренирующего слоя с требуемым коэффициентом фильтрации

Мелкие местные пески с К_ф менее 2 м/сутки целесообразно использовать в дренирующих слоях в следующих случаях:

возводя верхнюю часть насыпей;

устраивая в выемках и насыпях с заниженной бровкой земляного полотна углубленные продольные ровики с трубчатой дреной;

укладывая по дну корыта геотекстиль, обертывая им трубчатые дрены.

Каждое из перечисленных мероприятий может быть применено после соответствующих технико-экономических расчетов.

5. Проектирование поперечного профиля

В зависимости от категории улицы выбирают соответствующий ей поперечный профиль, пользуясь СНиП 2.07.01-89, либо поперечными профилями ГлавАПУ для г. Москвы. На поперечном профиле указывают местоположение дренирующего слоя и конструкцию сброса из него свободной воды.

На профиле указывают его элементы: проезжую часть, тротуары, разделительные полосы и газоны, а также места расположения водоприемников для сброса воды из дренирующего слоя.

На поперечном профиле указывают масштаб, и после согласования с руководителем курсовой работы приступают к расчету дренирующего слоя.

6. Расчет толщины дренирующего слоя

6.1 Понятия о методах расчета

Дренирующий слой рассчитывают двумя методами: осушения или поглощения. В реальных условиях дренирующий слой в начале периода оттаивания поглощает воду, а после оттаивания поперечных выпусков вода удаляется из него трубчатыми дренами. В случае применения мелких песков с малым коэффициентом фильтрации удаление воды существенно затрудняется.

Первый метод предполагает полное удаление избытка воды, поступившей в дренирующий слой, второй - размещение избытка свободной воды в порах песчаного слоя при соблюдении требуемой его прочности. Если поры заполнены капиллярной водой, то прочность песчаного слоя высокая, иногда даже больше, чем при полном осушении. При заполнении пор водой сверх капиллярной влагоемкости прочностные характеристики песков резко понижаются, за исключением чистых гравелистых (крупных). Следовательно, в зависимости от количества воды в порах песка изменяется его прочность, что поддается точному инженерному расчету.

При дренирующем слое толщиной, рассчитанной по методу поглощения, морозным пучением можно пренебречь (фактическое морозное пучение всегда меньше допустимого). Недостатком данного метода расчета является завышенная толщина дренирующего слоя (примерно в 1,5 раза больше толщины, рассчитанной методом осушения). Усложняется также производство работ, так как затрудняется движение построечного транспорта. Однако при использовании этого метода возможно применение местных мелких песков с меньшим коэффициентом фильтрации, чем при расчете по методу осушения.

В городских условиях дренирующие слои проектируют большей частью методом осушения. Это связано с прохождением земляного полотна в нулевых отметках, а также с наличием газонов и разделительных полос, что в целом ухудшает водно-тепловой режим земляного полотна. Сброс воды из дренирующего слоя производится, как правило, в систему водостока.

Если есть трудности с доставкой привозных песков, то пропускную способность дренирующего слоя из мелкого песка можно повысить путем укладки по земляному полотну геотекстильных материалов (типа «Дорнит»). Коэффициент фильтрации этих материалов в десятки раз больше, чем коэффициент фильтрации мелких песков, поэтому в некоторых случаях применение геотекстильных материалов в сочетании с местными мелкими песками экономически оправдано. Также возможно использовать мелкие пески в дренирующем слое при устройстве по краям проезжей части углубленного продольного ровика глубиной (0,65…0,7) h_к. В этом случае пропускная способность дренирующего слоя увеличивается за счет фильтрации воды в капиллярном виде.

Значения запасной толщины дренирующего слоя песка h_зап принимают из расчета обеспечения требуемого модуля упругости Е и метода расчета по табл. 6.1.1.

Таблица 6.1.1

Характеристика песков	Значение hзап, см при расчете по методам:
Крупность	Модуль упругости Е, МПа	осушения	поглощения
Мелкий	80…100	20	35
Средний	100…120	15	25
Крупный	130…150	10	20

Независимо от метода расчета толщины дренирующего слоя коэффициент уплотнения песка должен быть равен 1,0.

6.2 Метод осушения

При расчете толщины слоя песка по методу осушения пользуются номограммами, устанавливающими связь между расчетным удельным расходом воды q_р, коэффициентом фильтрации песка К_ф, длиной пути фильтрации воды L и поперечным уклоном земляного полотна i.

Длина пути фильтрации воды в дренирующем слое до сброса в дрену при двускатном поперечном профиле равна половине ширины проезжей части. В случае односкатного поперечного профиля длина пути фильтрации значительно превышает половину ширины проезжей части, и требования к фильтрационной способности дренирующего материала или к толщине слоя из этого материала должны быть выше.

Метод расчета толщины дренирующего слоя, устраиваемого из песков мелких и средней крупности, основан на закономерностях установившегося режима движения воды в двух взаимно связанных потоках, расположенных в два яруса (рис. 6.2.1): в нижнем потоке движется свободная, а в верхнем капиллярная вода.

Рис. 6.2.1.Углубленный продольный ровик с трубчатой дреной:

1-трубчатая дрена с водоприемными отверстиями; 2-фильтрующий геотекстиль; 3- депрессионная кривая; 4-фильтрующий поток свободной воды; 5-капиллярная зона; 6-зона свободной воды.

Дренирующий слой в этом случае можно рассчитать с помощью номограммы (рис. 6.2.2).

Для этого предварительно вычисляют отношение qґ/ К_ф (где qґ- приток воды на 1 м дороги, м³/сут, К_ф - коэффициент фильтрации дренирующего материала): qґ- определяют с учетом расчетного объема притока воды q_р; при односкатном поперечном профиле проезжей части qґ= q_рВ, при двускатном - qґ= 0,5 q_рВ (где В - ширина проезжей части).

Затем по номограмме (см. рис. 6.2.2) при известных значениях qґ/ К_ф и поперечного уклона грунтового основания находят отношение 3,5h_нас/L (ось абсцисс) и по нему при заданной длине пути фильтрации определяют величину h_нас, а по формуле (4.1) находят полную толщину дренирующего слоя.

Дренирующий слой в дренажной конструкции с углубленными продольными ровиками, усиливающими процесс движения воды в песке мелком и средней крупности, рассчитывают с помощью номограмм (рис.6.2.3 и 6.2.5). По этим номограммам получают сразу полную толщину дренирующего слоя h_п в зависимости от крупности песка.



q `/ К_ф

00,1 0,2 0,3 0,4 3,5h_нас/L

Рис. 6.2.2. Номограмма для расчета толщины дренирующего слоя из мелких песков и песков средней крупности.

0 0,004 0,008 0,012 q _p / К_ф

Рис. 6.2.3. Номограмма для расчета дренирующего слоя в конструкции с углубленными продольными ровиками при мелком песке

На участках 3-го типа увлажнения (с нулевым продольным профилем, выемках и низких насыпях, вертикальных вогнутых кривых) требования к пропускной способности дренирующих слоев повышаются. В этих случаях, уложив по земляному полотну геотекстиль, характеризующийся высоким значением коэффициента фильтрации, можно существенно повысить пропускную способность дренирующего слоя и тем самым снизить требования к местным, большей частью, мелким пескам. Зная вышеуказанные характеристики, а также К_ф геотекстиля, пользуясь номограммами (рис. 6.2.4), можно определить проектную толщину дренирующего слоя.

0 2468 10 12 14 q_р л/м² сут

Рис. 6.2.4. Номограмма для определения толщины дренирующего слоя с геотекстильным материалом



0 0,004 0,0080,012 q _p / К_ф

Рис. 6.2.5. Номограмма для расчета дренирующего слоя в конструкции с углубленными продольными ровиками при песке средней крупности

Так как в начальный период оттаивания поперечные выпуски находятся еще в мерзлом состоянии, полная толщина дренирующего слоя h_п (в метрах), достаточная для временного размещения в его порах воды, поступающей в конструкцию, рассчитывается по формуле, основанной на сравнении объема воды и объема свободных пор в материале дренирующего слоя:

h п = (Q/n + 0,3 hзап) , (6.2.1)

1- цзим

при Q=q_рТ_зап,

где ц_зим - коэффициент заполнения пор влагой в материале дренирующего слоя к началу оттаивания (табл. 6.2.1);

Q - количество воды, накопившейся в дренирующем слое за время Т_зап запаздывания начала работы водоотводящих устройств, м³/м² (во II ДКЗ Т_зап= 4-6 сут, в III зоне - 3-4 сут, большие значения для мелких песков); n - пористость материала, в долях единицы.

Таблица 6.2.1

Толщина дренирующего слоя, см	Значение цзим во II дорожно-климатической зоне при пористости n, равной
	0,4	0,36	0,32	0,28
До 20	0,4	0,5	0,6	0,7
20…40	0,35	0,4	0,5	0,6
Более 40	0,3	0,35	0,45	0,55

Примечание: в III ДКЗ величину ц_зим следует принимать равной 0,8 от значений, указанных в этой таблице; меньшие значения n пористости - для мелких песков, большие - для песков средней крупности .

6.3 Метод поглощения

Метод поглощения применим, как правило, при использовании местных мелких песков.

На участках дорог с многополосной проезжей частью, где невозможно обеспечить длину пути фильтрации L менее 10 м, дренирующий слой должен быть рассчитан на поглощение всего количества воды, поступающей за весь расчетный период.

Полная толщина дренирующего слоя, работающего по принципу поглощения, определяется по формуле (6.2.1), но количество подлежащей размещению в свободных порах воды следует принимать Q = q _pT, где Т- полное число дней притока воды в подстилающий слой.

7. Расчет объемов работ и стоимости вариантов дренажных конструкций

Подсчет объёмов работ, материалов и конструкций для устройства дренажа мелкого заложения производится с учетом полученных расчетом толщин песчаных слоев различными методами (поглощения или осушения).

Подсчет ведется раздельно для характерных участков городской улицы (горизонтального и участка вогнутой кривой).

Результаты подсчетов заносятся в сводную таблицу (табл. 7.1).

Таблица 7.1

Метод расчета	Осушение без устройства продольных ровиков	Осушение с устройством продольных ровиков	Осушение с применением геотекстиля	Поглощение
	Песок
	мелкозернистый	среднезернистый	мелкозернистый	среднезернистый	мелкозернистый	среднезернистый	мелкозернистый	среднезернистый
Толщина дренирующего слоя, м
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Гориз. уч-ок *
Вогн. Кривая **
Площадь поперечного сечения дренирующего слоя, м2
*
**
Стоимость песка, тыс. руб.
*
**
Стоимость труб, тыс. руб.
*
**
Стоимость геотекстиля, тыс. руб.
*
**
Общая стоимость конструкции, тыс.руб.
*
**

Стоимости местного и привозного песков, асбестоцементных и керамических труб и геотекстиля указаны в задании.

За окончательный принимается вариант дренажной конструкции, имеющий минимальную стоимость.

8. Технология строительства дренажей мелкого заложения

Строительство дренирующих слоев состоит из следующих технологических операций:

доставки песка автомобилями-самосвалами на земляное полотно и ссыпания их в кучи на определенном расстоянии друг от друга, что не допускает высыхания песка в жаркую погоду;

разравнивания песка бульдозерами или автогрейдерами с бульдозерным отвалом;

профилирования поверхности песка автогрейдером перед уплотнением;

уплотнения песчаного слоя пневматическими или вибрационными комбинированными катками.

Если влажность песка меньше оптимальной, его необходимо перед уплотнением увлажнять поливомоечными машинами. Расход воды Q, т/м², при этом рассчитывают по формуле

Q = hp_ск^maxа(W_o-W_e),

где h - толщина отсыпанного слоя песка, м; p_ск^max - максимальная плотность скелета песка, т/м³; а - коэффициент, учитывающий испарение части воды ( в засушливых районах равен 1,2); Wo,We - оптимальная и естественная влажность песка в долях единицы.

В жаркие солнечные дни расход воды увеличивают на 20…25%.

Для устройства углубленных продольных ровиков могут использоваться дренажные траншейные экскаваторы, рабочая скорость которых составляет 0,7…0,9 км/смену. При меньшей скорости потока применяют технологию, основанную на использовании тяжелого автогрейдера:

1) роют ровик глубиной до 0,35 м за 3…4 прохода автогрейдера;

2) уплотняют грунт дна ровика задним колесом автогрейдера;

3) восстанавливают ось и отметки дна ровика;

4) раскатывают по дну и наклонным стенкам ровика геотекстиль (при необходимости);

5) укладывают в ровик дренажные трубы;

6) внахлестку обертывают геотекстиль вокруг трубы;

7) засыпают ровик привезенным песком, сдвигая его под углом 60…70^о к оси дороги отвалом автогрейдера.

Дренажные трубы могут быть пластмассовые (винипластовые, полиэтиленовые и пропиленовые), гончарные и асбестоцементные.

Диаметр труб 8…10 см.

Для поступления воды в асбестоцементные продольные трубы последние в нижней своей половине имеют пропилы шириной 1…3 мм или отверстия диаметром от 1,5 до 5 мм. Пропилы и отверстия располагают так, чтобы в них не попадал песок дренирующего слоя (рис. 8.1).

1

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис.8.1. Конструкции трубчатых дрен: а) - с пропилами; б) - с отверстиями; 1- трубчатая дрена; 2-пропилы; 3-отверстия; 4- основание из грунтощебня толщиной 5…10 см

Для уменьшения опасности заиления трубчатых дрен, кроме геотекстильных материалов, устраивают фильтровые обсыпки из щебня или гравия.

Во избежание просадок трубы укладывают на слой из грунтощебня или гравийной смеси толщиной 5…10 см. Подушку тщательно уплотняют вибро- или пневмотрамбовками.

Перед разработкой продольных ровиков выполняют подготовительные заключительные работы, состоящие из следующих операций:

профилирования и доуплотнения корыта земляного полотна;

разбивочных работ по закреплению оси и уклонов продольного дренажа.

Технологическая последовательность работ при устройстве продольного углубленного ровика представлена на рис. 8.2.

8.1 Расчет производительности машин и подбор звеньев отряда по строительству ДМЗ

Для расчетов производительности звеньев, выполняющих технологические процессы по устройству ДМЗ, можно использовать данные, приведенные в табл. 8.1.1.

Таблица 8.1.1

Наименование работ	Единица измерения	Нормы времени на ед. изм., чел.-ч	Состав звена
1	2	3	4
Разбивочные и восстановительные работы по закреплению оси и отметок дренажа	100 м	0.16	Дорожные рабочие: 4разр.-1 3 “-1 2 ”-1
Доработка грунта вручную у мест примыкания к водоприемному колодцу	1 м3	0,85	Землекоп 2 разр.
Пробивка отверстия в водоприемном колодце отбойным молотком для примыкания трубы	10 отверстий	11.6	Трубоукладчик- 3 разр., Машинист компрессора - 4 разр.
Устройство основания в траншее	1 м3	1.08	Трубоукладчики: 3 разр.- 2; 2 разр.-2.
Укладка асбестоцементных труб с заделкой стыков: полосой рубероида; на муфтах	1 м	0.124 0.080	Трубоукладчики: 4 разр.- 2 3 “- 1 2 “-1
Укладка керамических раструбных труб	1 м	0.11	Трубоукладчики: 4 разр. - 1 3 “- 1 2 “ -1
Подготовка рулонов геотекстиля и их раскатка по земляному полотну с соединением полотен сваркой и оборачиванием труб	100 м2	0.86	Трубоукладчики: 4 разр.- 2 3 “- 1 2 “-1
Засыпка траншеи песком вручную	1 м3	0.5	Землекопы 2 разр. - 1 1 “- 1
Уплотнение песка в траншее электротрамбовками	100 м2	1.9	Землекоп 3 разр.
Оштукатуривание мест примыкания труб к колодцам	10 мест	0.9	Трубоукладчик - 3 разр.

Подбор машин для устройства песчаного слоя (автосамосвалов, бульдозеров, автогрейдеров и катков) и расчет их производительности осуществляется с учетом выполняемых объемов работ по действующим нормативам, формулам или графикам, приведенным в соответствующих методических указаниях.

8.2 Составление калькуляции затрат и построение ленточных графиков производства работ

Выбрав наиболее приемлемые машины и отряды, следует составить подробную калькуляцию затрат на строительство дренажной конструкции и построить ленточные графики производства работ. Калькуляцию составляют на основе производительности выбранных машин (звеньев) и рассчитанных объемов работ, выполняемых на данной захватке. Необходимо учитывать, что длина захватки может быть не одинакова для всех технологических операций.

При построении ленточных графиков необходимо обращать

внимание на временную последовательность видов работ с тем, чтобы каждая предыдущая операция последовательно и логично сменялась последующей. При этом допускается их совмещение, если это возможно с точки зрения технологии работ.

Калькуляция затрат

№№ захваток	№№ операций	Наименование операций	Ед. измерения	Объем работ на захватке	Обоснование производительности	Производительность ед./см	Потребность машин на захватке	Коэффициент Использования Машины	Требуемое число рабочих
							по рас-чету	при-нято

Почасовые ленточные графики

№ захваток	Наиме-нование работ	Ед. измерения	Объем работ	Трудоемкость на ед. изм., чел.-ч	Трудоемкость на всем объме, чел.-ч	Состав звена	1-я смена	2-я смена
							Часы
							2	4	6	8	2	4	6	8

9. Контроль качества работ

В пояснительной записке следует указать мероприятия по организации контроля качества технологических параметров дренажной конструкции, определяемых нормативными требованиями. Основные операции, подлежащие контролю, и состав контроля ориентировочно указаны в таблице. Студентам необходимо уточнить контролируемые параметры для конкретной дренажной конструкции и описать применяемые при этом методы и средства контроля.

1.Основ-ные операции, подлежащие контролю	Чистовая планировка и доуплотнение верха земляного полотна	Рытьё продо-льных и поперечных ровиков	Укладка нетканых синтетических материалов	Укладка труб	Засыпка труб и ровиков	Устройство дополнительного слоя
2.Состав контроля	1.Отметки продольного профиля 2.Расстоя-ние между осью и бровкой земляного полотна 3.Попереч-ный уклон 4.Ровность поверхности земляного полотна 5. Коэффициент уплотнения.	1. Прямолинейность ровиков 2.Ров-ность дна 3.От-метки дна 4.Уклон дна	1.Вели-чина нахлеста 2.Ров-ность нахлеста	1.Пря-молинейность в плане 2.Вертикальные отклонения положения труб от проектного	1.Коэф-фициент уплотнения песка 2. Влажность пе-ска дренирующего слоя	1.Толщина слоя 2.Ров-ность слоя 3.Шир-ина слоя 4.Высот-ные отметки по оси 5.Попе-речный уклон 6.Коэф-фициент уплотнения
3. Методы и средства контроля	Выбираются с учетом конкретных условий контроля

ЛИТЕРАТУРА

1. СНиП 2.05.02 - 85. Автомобильные дороги. Госстрой СССР, 1986.

2. ОДН 218.046-01. Проектирование нежестких дорожных одежд.- М, 2001.

3. ВСН 46-83. Инструкция по проектированию дорожных одежд нежесткого типа. - М.: Транспорт, 1983.

4. Тулаев А.Я., Авсеенко А.А., Малицкий Л.С. Строительство улиц и городских дорог. Ч.1- М.: Стройиздат, 1987.

5. Тулаев А.Я. Осушение земляного полотна городских дорог. - М. : Стройиздат, 1983.

Размещено на Allbest.ru

...