СП 313.1325800.2017 Действует

А.1 Требования к категориям сложности инженерно-геологических и инженерно-геокриологических условий приведены в [14].

Приложение Б

Расчет насыпи на устойчивость

Б.1 Устойчивость насыпи обеспечивается ее высотой, при которой ВГММГ будет сохраняться в критический по балансу тепла год не более одного раза в 11 лет на требуемой (допустимой) глубине и осадка насыпи при этом в оттаявшие грунты основания не будет превосходить допустимой величины.

На рисунке Б.1 приведена блок-схема расчета насыпи на устойчивость.

Б.2 Ориентировочные значения допустимой осадки Sдоп, см, для дорожных одежд:

капитального типа с цементобетонным покрытием – 2;

с асфальтобетонным покрытием – 4;

со сборным цементобетонным покрытием – 10;

облегченного типа с усовершенствованным покрытием – 6;

переходного типа – 10;

низшего типа – 15.

Б.3 При проектировании насыпи по 1-му принципу осадка в процессе эксплуатации дороги не допускается. В этом случае

Н = Нк, (Б.1)

где Н – высота насыпи, м;

Нк – глубина сезонного оттаивания конструкции, включающей земляное полотно и дорожную одежду, м.

Б.4 Для конструкции насыпи, состоящей из двух или трех слоев с резко отличающимися теплофизическими характеристиками, глубину сезонного оттаивания каждого слоя рассчитывают по формулам:

верхнего (дорожная одежда)

Нс1 = Ннс1КwКп;(Б.2)

нижнего (материал основания или грунт земляного полотна)

Нс2 = Ннс2Кw; (Б.3)

нижнего (грунт земляного полотна или основания)

Нс3 = Ннс3Кw, (Б.4)

гдеНс1, Нс2, Нс3 – глубина сезонного оттаивания соответственно верхнего и нижних слоев, м;

Нн – нормативная глубина сезонного оттаивания 1-го, 2-го и 3-го слоев, определяемая по СП 25.13330;

Кw – поправочный коэффициент на расчетную влажность материала дорожной, одежды и грунта насыпи, принимается по графикам на картах (рисунки Б.2, Б.3);

Кп – коэффициент, учитывающий интенсивность оттаивания материала дорожной одежды; принимают для песка – 1,0, крупного чистого песка – 1,05, песка с гравием – 1,13, гравия и гальки – 1,21, щебня и дресвы – 1,25, асфальтобетона – 1,30, цементобетона – 1,37.

Б.5 Влажность слоев дорожной одежды и грунта насыпи при определении значения Кw в расчетах принимают близкой к оптимальной, %:

цементобетонное покрытие2

асфальтобетонное покрытие1

основание под покрытие:

песчаное6

щебеночное4

из гравийно-галечникового и щебенистого грунта5

из песка:

мелкого и среднего8

пылеватого10

из супеси12

из суглинка15

из глины20

2Определение мощности деятельного слоя2Определение мощности деятельного слоя3Определение относительной осадки грунта основания после его оттаивания3Определение относительной осадки грунта основания после его оттаивания1 Определение глубины оттаивания ддорожной конструкции и грунта ооснования

Нс1 = Нс1н Кw Кп Нс2 = Нс2н Кw Нс3 = Нс3н Кw Нс3 =Нс3н .Кw Нс1 = Нс1н Кw Кп Нс2 = Нс2н Кw Нс3 = Нс3н Кw Нс3 =Нс3н .Кw

Нк Нс2+h1.Нк = Нс3+h1.+h2Нк Нс2+h1.Нк = Нс3+h1.+h2Определение допустимой осадки по покрытиюОпределение допустимой осадки по покрытию

Расчеты по формулам

Нд.с = Нс2+h1.Нд.с = Нс3+h1.+h2Нд.с = Нс2+h1.Нд.с = Нс3+h1.+h2Б5 и Б6 Приложения Б

Расчет строительной осадки основания и дорожной конструкцииРасчет строительной осадки основания и дорожной конструкцииНазначение высоты насыпи при проектиро- ванию по 1-му принципуНазначение высоты насыпи при проектиро- ванию по 1-му принципу

Назначение высоты н

Расчет высоты насыпи при проектировании по второму принципуРасчет высоты насыпи при проектировании по второму принципу

Н=Нк,Н=Нк,

Н = Нк,

Н = Нк -.Н = Нк -.

Рисунок Б.1 – Блок-схема расчета насыпи на устойчивость

С учетом формул (Б.2)–(Б.4) глубину сезонного оттаивания конструкции насыпи определяют по методу эквивалентных слоев:

при двух слоях:

Нк= Нс2+h1.;(Б.5)

при трех слоях:

Нк=Нс3+h1.+h2,(Б.6)

Б.6 При проектировании насыпи по 2-му принципу высоту насыпи вычисляют по формуле

Н = Нк –.(Б.7)

где Нд.с – мощность деятельного (сезоннооттаивающего) слоя, устанавливаемая по данным изысканий или расчетом по формулам (Б.4)–(Б.6) при естественной влажности грунта, м;

е – относительная осадка грунта основания после его оттаивания под нагрузкой доли единицы, определяемая согласно СП 25.13330;

Sс – строительная осадка, зависящая от сезона производства земляных работ, м, определяется согласно приложению В.

Рисунок Б.2 – Относительная осадка песчаных грунтов при оттаивании под нагрузкой 0,075 МПа

При наличии в основании насыпи глинистых грунтов с крупнообломочными включениями относительную осадку, определенную по графикам, корректируют с помощью коэффициента (таблица Б.1).

При сливающейся мерзлоте расчетную относительную осадку при оттаивании под насыпью органических грунтов принимают:

для торфяных грунтов:

лесотопяная залежь……………………………………………….0,40;

топяная залежь…………………………………………………….0,45;

ненарушенного мохо-торфяного покрова, включая почвенный слой…………………………………………………………………………0,30;

теплоизолирующих слоев из торфа и мха………………………0,35.

Таблица Б.1

Таблица Б.1Наименование грунтов | Коэффициент, учитывающий содержание крупных фракций,% | 25–35 | 35–50 Супесь: легкая тяжелая пылеватая | 1,0 0,8 | 0,5 0,6 Суглинок: легкий тяжелый | 0,8 0,8 | 0,6 0,55 Глина | 0,8 | 0,55

Б.7 Если предусмотрено предварительное оттаивание и осушение грунтов основания, то высоту насыпи вычисляют по формуле

Н = Нк – Sдоп.S1 (Б.8)

где Нт.е – глубина предварительного оттаивания грунтов основания до возведения земляного полотна, м;

S1 – осадка грунтов основания после предварительного оттаивания под действием собственного веса, м;

S1=AоНт.е + aо, (Б.9)

где Ао – коэффициент оттаивания грунтов; определяют экспериментально или принимают по Б.7;

ао – коэффициент уплотнения грунтов основания, см2/кгс; определяют экспериментально или принимают по таблице Б. 2 настоящего приложения;

– плотность талого грунта, кг/см3.

Таблица Б.2

Таблица Б.2Грунт | Ао | ао, см2/кгс Глина, суглинок тяжелый пылеватый | 0,05–0,08 | 0,07–0,12 Суглинок легкий, легкий пылеватый | 0,03–0,05 | 0,06–,09 Суглинок с включением гравия | 0,01–,03 | 0,03–0,05 Супесь пылеватая, легкая | 0,02–0,04 | 0,04–0,06 Песок пылеватый | 0,01–0,02 | 0,02–0,03

Значения коэффициентов Ао и ао для торфов определяют по рисунку Б.8.

Рисунок Б.3 – Зависимость коэффициента уплотнения ао (1) и оттаивания Ао (2) от влажности торфа Wотн

Б.8 При использовании геотекстиля в конструкциях насыпей их высоту, полученную по формулам (Б.1), (Б.7), умножают на коэффициент Кст = 0,88, учитывающий охлаждающее влияние геотекстильной прослойки на глубину оттаивания принятой конструкции насыпи.

Б.9 Высоту насыпей Н, м, проектируемых с теплоизолирующим слоем из искусственных материалов в основании, вычисляют по формуле

H= Hн – ,(Б.10)

гдеНн – нормативная глубина сезонного оттаивания грунта насыпи, м; определяется по СП 25.13330.

h – толщина теплоизолирующего слоя, м;

, Г, – коэффициенты теплопроводности соответственно теплоизоляционного материала и грунта насыпи, Вт/(мК) определяют по СП 25.13330;

С, СГ – удельная теплоемкость соответственно теплоизоляционного материала и грунта насыпи, Дж/(кгК), определяемая согласно СП 25.13330;

1,5 – коэффициент, м.

Пример 1. Автомобильную дорогу в районе пос. Ямбург (l1 дорожно-климатическая подзона) проектируют по 1-му принципу. Грунт в основании насыпи – тяжелый суглинок влажностью 40 % и с числом пластичности Jп = 17. Предусмотрено возведение насыпи из мелкозернистого песка. Покрытие дороги – сборное из железобетонных плит типа ПАГ-14 толщиной 14 см, укладываемых на укрепленное цементом песчаное основание толщиной 16 см. Требуется определить высоту насыпи.

Расчет ведут по формуле (Б.1).

Поскольку насыпь состоит из трех слоев, то определяют глубину оттаивания каждого слоя:

верхнего (покрытие) – по формуле (Б.2), где Ннс1 = 2,6 м (по рисунку Б.2); поправочный коэффициент на влажность (2 %) Кw= 1,1; Кп = 1,37:

Нс1 = 2,61,11,37 = 3,92 м;

нижнего (укрепленное песчаное основание) – по формуле (Б.3), где Ннс2 = 2,6 м (по рисунку Б.2); поправочный коэффициент на влажность (6 %) Кw = 0,98:

Нс2 = 2,60,98 = 2,55 м;

нижнего (мелкозернистый песок насыпи) – по формуле (Б.4), где Ннс3 = 2,4 м (по рисунку Б.4); поправочный коэффициент на влажность (8 %) песчаного грунта, подстилаемого глинистым, Кw = 0,92:

Нс3 = 2,40,92 = 2,2 м.

По формуле (Б.6) для трехслойной конструкции

Нк =2,2 +0,14+0,16.

Если учесть, что толщина дорожной одежды – 0,3 м, то земляное полотно следует отсыпать на высоту

Н = 2,28 – 0,30 = 1,98 м.

Пример 2. Исходные данные те же, что и в примере 1.

Насыпь проектируют по 2-му принципу с прослойкой геотекстиля в нижней части. Насыпь возводят в летний период. Требуется определить высоту насыпи.

Расчет ведут по формуле (Б.7).

Показатель Нк  = 2,28 м. Так как нет данных изысканий, определяют мощность деятельного (сезоннооттаивающего) слоя Ннс1=1,8 м, поправочный коэффициент на влажность (40 %) Кw = 0,85;

получаем: Нд.с = 1,80,85=1,53 м.

Допустимая осадка сборного цементобетонного покрытия (Б.2) Sдоп = 0,02 м. Относительная осадка при оттаивании глинистых грунтов основания при W = 40 % и Jп = 17 по графику (рисунок Б.2) е = 0,07.

Строительная осадка согласно расчетам по формуле (Б.7) составляет Sc = 0,12 м.

Тогда высоту насыпи H, м, вычисляют следующим образом:

Н =2,28 – .

Высоту насыпи с учетом слоя геотекстиля H, м, вычисляют следующим образом:

Н = 2,010,88=1,76 м.

Если учесть, что толщина дорожной одежды 0,3 м, то земляное полотно следует отсыпать на высоту

Н = 1,76 – 0,30 = 1,46 м.

Пример 3. Автомобильную дорогу в районе г. Салехарда проектируют с асфальтобетонным покрытием. По данным изысканий, супесчаный грунт основания имеет влажность 18 %, а, по данным лабораторных испытаний, Wт = 19%, gт = 1,6 т/м3.

После снятия мохорастительного покрова с дорожной полосы и устройства водоотводных канав за год до начала основных работ влажность супесчаного грунта основания в результате осушения снизилась до 16 %.

Дорожная одежда включает двухслойный асфальтобетон толщиной 10 см на щебеночном основании толщиной 15 см, подстилаемом слоем гравийно-песчаной смеси толщиной 15 см. Земляное полотно предусмотрено отсыпать из крупнозернистого песка. Требуется определить высоту насыпи, которую вычисляют по формуле (Б.8).

Поскольку насыпь состоит из трех слоев, то определяют глубину оттаивания каждого слоя:

верхнего (покрытие) – по формуле (Б.2), где  Ннс1 = 3 м (по рисунку Б.1), поправочный коэффициент на влажность (1 %) Kw = 1,1; Kп = 1,30:

Нс1 = 3,01,11,30 = 4,3 м;

нижнего (основание) – по формуле (Б.3), где Ннс2 = 3м (по рисунку Б. 2), поправочный коэффициент на влажность (5 %) Kw  = 0,98:

Нс2 = 3,00,98 = 2,94 м;

нижнего (грунт земляного полотна) – по формуле (Б.4), где Ннс3 = 2,8 м (по рисунку Б.4 поправочный коэффициент на влажность (8 %) песчаного грунта, подстилаемого глинистым, Кw = 0,92:

Нс3 = 2,80,92 = 2,56 м.

Определяют глубину предварительного оттаивания грунта основания до возведения земляного полотна по рисунку Б.3, поправочный коэффициент на влажность (16 %) Кw = 0,96:

Нт = 2,20,96 = 2,16 м.

По формуле (Б.6) для трехслойной конструкции

Н = 2,56+0,10 = 2,64 м.

Допустимая осадка Sдоп = 0,04 м (см. подраздел Б.2).

Относительная осадка е = 0,05 по графику (рисунок Б.7) при влажности 16 % и Jп = 7.

Осадку грунтов S, после предварительного оттаивания вычисляют по формуле (Б.9), определив по Б.7 коэффициенты Ао, и ао (Ао = 0,03; ао = 0,005 м2/т):

S1 = 0,032,16 +0,005.

Высота насыпи

Н = 2,64 – 0,04.

Учитывая, что толщина дорожной одежды –0,4 м, высота земляного полотна будет равна

Н = 1,56 – 0,40 = 1,16 м.

Приложение В

Основные характеристики грунтов и параметров земляного полотна

Таблица В.1

Таблица В.1Грунты земляного полотна | Дорожное покрытие | Капитальный тип | Облегченный тип | Переходный тип | Низший тип | обеспеченность расчетных показателей (ОРП) земляного полотна | 3 % или 1:33 (ВП*) | 5 % или 1:20 (ВП*) | 10 % или 1:10 (ВП*) | 16,6 % или 1:6 (ВП*) Тип конструкции – Насыпи | Еу, МПа | С, МПа | , С | Еу, МПа | С, МПа | , С | Еу, МПа | С, МПа | , С | Еу, МПа | С, МПа | , С 1 | 2 | 4 | 5 | 6 | 8 | 9 | 10 | 12 | 13 | 14 | 16 | 17 l1 – Северной подзоны низкотемпературных многолетнемерзлых грунтов (ММГ) сплошного распространения 1-й тип местности – сухие места Супеси легкие | 42 | 0,04 | 34 | 50 | 0,045 | 37 | 57 | 0,05 | 43 | 61 | 0,052 | 40 Оптимальные грунтовые смеси | 42 | 0,02 | 34 | 51 | 0,046 | 37 | 58 | 0,030 | 42 | 61 | 0,053 | 52 Пески пылеватые | 41 | 0,03 | 32 | 52 | 0,039 | 36 | 43 | 0,045 | 38 | 52 | 0,047 | 35 Супеси тяжелые | 42 | 0,02 | 31 | 52 | 0,038 | 35 | 42 | 0,025 | 39 | 54 | 0,048 | 37 Суглинки легкие и тяжелые | 42 | 0,04 | 32 | 53 | 0,054 | 44 | 29,5 | 0,068 | 47 | 33 | 0,074 | 47 Глины | 41 | 0703 | 32 | 53 | 0,055 | 45 | 29,5 | 0,068 | 46 | 35 | 0,075 | 48

Продолжение таблицы В.1

Грунты земляного полотна | Дорожное покрытие | Капитальный тип | Облегченный тип | Переходный тип | Низший тип | обеспеченность расчетных показателей (ОРП) земляного полотна | 3 % или 1:33 (ВП*) | 5 % или 1:20 (ВП*) | 10 % или 1:10 (ВП*) | 16,6 % или 1:6 (ВП*) Суглинки легкие пылеватые | 41 | 0,02 | 33 | 54 | 0,018 | 42 | 19 | 0,028 | 19 | 18 | 0,038 | 22 Суглинки тяжелые пылеватые | 42 | 0,02 | 31 | 51 | 0,017 | 43 | 19 | 0,029 | 19 | 19 | 0,035 | 21 Супеси пылеватые | 42 | 0,03 | 32 | 51 | 0,029 | 43 | 19 | 0,030 | 18 | 21 | 0,034 | 27 Супеси тяжелые пылеватые | 41 | 0,04 | 32 | 52 | 0,030 | 42 | 19 | 0,031 | 19 | 22 | 0,033 | 29 2-й тип местности – сырые места Супеси легкие | 40 | 0,03 | 32 | 47 | 0,040 | 35 | 55 | 0,045 | 41 | 58 | 0,047 | 39 Оптимальные грунтовые смеси | 41 | 0,025 | 30 | 50 | 0,043 | 36 | 56 | 0,042 | 41 | 59 | 0,050 | 51 Пески пылеватые | 39 | 0,028 | 31 | 51 | 0,035 | 34 | 41 | 0,041 | 36 | 50 | 0,045 | 50 Супеси тяжелые | 40 | 0,018 | 30 | 50 | 0,036 | 33 | 40 | 0,022 | 37 | 52 | 0,043 | 35 Суглинки легкие и тяжелые | 39 | 0,034 | 31 | 51 | 0,051 | 42 | 28 | 0,075 | 43 | 32 | 0,067 | 43 Глины | 39 | 0,027 | 29 | 51 | 0,046 | 43 | 28 | 0,078 | 44 | 33 | 0,071 | 45

Продолжение таблицы В.1

Грунты земляного полотна | Дорожное покрытие | Капитальный тип | Облегченный тип | Переходный тип | Низший тип | обеспеченность расчетных показателей (ОРП) земляного полотна | 3 % или 1:33 (ВП*) | 5 % или 1:20 (ВП*) | 10 % или 1:10 (ВП*) | 16,6 % или 1:6 (ВП*) Суглинки легкие пылеватые | 39 | 0,018 | 31 | 52 | 0,016 | 41 | 19 | 0,025 | 19 | 17 | 0,033 | 22 Суглинки тяжелые пылеватые | 41 | 0,017 | 30 | 50 | 0,020 | 42 | 18 | 0,024 | 18 | 18 | 0,031 | 20 Супеси пылеватые | 42 | 0,025 | 32 | 50 | 0,025 | 42 | 18 | 0,027 | 17 | 20 | 0,032 | 25 Супеси тяжелые пылеватые | 39,5 | 0,06 | 32 | 51 | 0,027 | 42 | 18 | 0,028 | 18 | 21 | 0,031 | 26,5 3-й тип местности – мокрые места Супеси легкие | 30 | 0,020 | 28 | 40 | 0,035 | 31 | 49 | 0,039 | 38 | 48 | 0,040 | 32 Оптимальные грунтовые смеси | 31 | 0,018 | 30 | 42 | 0,037 | 32 | 51 | 0,035 | 39 | 49 | 0,043 | 43 Пески пылеватые | 30 | 0,019 | 29 | 43 | 0,030 | 33 | 38 | 0,037 | 33 | 43 | 0,041 | 42 Супеси тяжелые | 32 | 0,015 | 27 | 42 | 0,031 | 31 | 34 | 0,018 | 31 | 41 | 0,038 | 31 Суглинки легкие и тяжелые | 29 | 0,017 | 28 | 43 | 0,042 | 33 | 23 | 0,065 | 36 | 29 | 0,051 | 34 Глины | 29 | 0,012 | 25 | 42 | 0,034 | 34 | 23 | 0,067 | 37 | 31 | 0,065 | 36

Продолжение таблицы В.1