СП 431.1325800.2019 Действует

7.1 Общие положения по проектированию земляного полотна

7.1.1 Земляное полотно следует проектировать в соответствии с СП 34.13330 и положениями настоящего свода правил.

7.1.2 При проектировании земляного полотна должны быть учтены состояние и свойства грунтов деятельного (ежегодно оттаивающего и промерзающего) слоя и многолетнемерзлых грунтов, их изменения в результате производства строительных работ и в процессе эксплуатации.

7.1.3 Земляное полотно необходимо проектировать в комплексе с продольным профилем и планом линии, водопропускными, водоотводными, противоналедными, в необходимых случаях – с противодеформационными сооружениями и устройствами и обязательной увязкой с организацией и способами производства работ. При этом должны быть выполнены требования по обеспечению прочности и устойчивости земляного полотна в условиях эксплуатации при оптимальном сочетании строительных и эксплуатационных затрат.

7.1.4 Земляное полотно на болотах должно быть устойчивым против деформаций выпирания или выдавливания слабого грунта из-под насыпи (если это не предусмотрено принятой в проекте технологией выторфовывания).

7.1.5 До устройства дорожной одежды осадка основания должна составлять не менее 50 % прогнозируемого значения.

7.1.6 Конструкция земляного полотна на болоте должна соответствовать характеру деформации грунта основания под нагрузкой от веса дорожной насыпи, который определяется типом болота.

7.1.7 Требования к грунтам при сооружении земляного полотна в зоне ММГ изложены в СП 313.1325800 и приложении А.

7.1.8 При сооружении земляного полотна на болотах в случае отсутствия или значительной дальности возки дренирующих грунтов для устройства насыпи допускается применять глинистые грунты в соответствии с приложением А (таблица А.1).

7.1.9 Во всех случаях на промышленных автомобильных дорогах в Арктической зоне с усовершенствованными капитальными типами покрытий верхнюю часть земляного полотна следует возводить из непылеватых песчаных или легких супесчаных грунтов толщиной не менее 1,2 м (считая от поверхности покрытия) при цементобетонных покрытиях, 1 м – при асфальтобетонных и 0,8 м – при покрытиях усовершенствованного облегченного типа.

7.1.10 Влажность глинистых грунтов при строительстве земляного полотна в зимний период не должна превышать оптимальную, а в летний – значений, приведенных в таблице 7.1.

7.1.11 Коэффициент уплотнения грунтов (после их оттаивания в летний период) следует принимать по СП 34.13330.

Таблица 7.1 – Допустимая влажность глинистых грунтов

Таблица 7.1Грунты | Допустимая влажность, доли от оптимальной, при коэффициенте уплотнения | 0,98–1,0 | 0,95 Супеси легкие и пылеватые | 1,15 | 1,25 Супеси тяжелые и суглинки легкие | 1,05 | 1,15 Суглинки тяжелые, суглинки легкие пылеватые и глины | 1,00 | 1,10

7.2 Определение расчетных характеристик грунтов основания

7.2.1 Общий модуль на поверхности системы Eобщ, МПа, для оттаивающего грунта основания и мерзлого грунта основания определяют по формулам:

- для пылеватых песков

Eобщ = 35 –18,5h/d +2500 Eот/Eм; (7.1)

- для супеси легкой

Eобщ = 24 – 14,8h/d + 1961 Eот/Eм; (7.2)

- для суглинка пылеватого и супеси

Eобщ = 31 – 18h/d + 1300 Eот/Eм; (7.3)

- для глины и суглинка

Eобщ = 24 – 13,8h/d + 651 Eот/Eм; (7.4)

- для песка

Eобщ =153 (, (7.5)

где – отношение толщины оттаивающего слоя к расчетному диаметру отпечатка автомобиля. Глубину оттаивания грунтов принимают на основании геологических изысканий. При отсутствии данных глубину оттаивания грунтов следует определять расчетным путем в соответствии с СП 25.13330;

Eот/Eм – отношение модуля упругости оттаивающего грунта к модулю упругости мерзлого грунта.

В случае отсутствия данных геологоразведки по прочности мерзлых грунтов модуль упругости для мерзлых грунтов Eм, МПа, допускается принимать:

- для глин – 500;

- для песка – 3000;

- для суглинка пылеватого и супеси – 1000;

- для песка пылеватого – 2000;

- для супеси легкой – 1500.

7.2.2 Требования к выбору модуля упругости талых грунтов насыпи в зависимости от схемы увлажнения рабочего слоя земляного полотна и типа грунта приведены в [15].

7.3 Проектирование земляного полотна в районах ММГ

7.3.1 Земляное полотно следует проектировать:

- в выемках при условии технико-экономического обоснования их применения (с учетом снегопереноса);

- исходя из условий снегонезаносимости;

- с сохранением мохово-растительного покрова в основании насыпей и на прилегающей территории;

- с максимальным использованием песчаных грунтов в талом, сыпучемерзлом и сухомерзлом состоянии;

- не допуская сооружения насыпей из резервов;

- с учетом прогноза возможных ММГ в теле и основании насыпей;

- с применением современных способов управления температурным режимом (каменная наброска, изменение формы поперечного сечения насыпи, использование охлаждающих устройств и т. п.);

- с применением естественных теплоизоляционных материалов и ИТМ в основании земляного полотна, теле насыпей и дорожной одежде;

- с применением геотекстильных материалов в основании и теле земляного полотна, в основании дорожной одежды.

7.3.2 Земляное полотно на участках залегания ММГ необходимо проектировать, руководствуясь одним из следующих принципов (ГОСТ 33149):

- первый – многолетнемерзлые грунты основания используются в мерзлом состоянии, сохраняемом в процессе строительства и в течение всего периода эксплуатации сооружения;

- второй – многолетнемерзлые грунты основания используются в оттаянном или оттаивающем состоянии (с их предварительным оттаиванием на расчетную глубину до начала возведения сооружения или с допущением их оттаивания в период эксплуатации сооружения).

7.3.3 Первый принцип в районах многолетней мерзлоты следует применять в первую очередь на сложных по мерзлотно-грунтовым условиям участках (3-й тип местности по увлажнению по СП 34.13330) с низкотемпературными многолетнемерзлыми грунтами, на глинистых сильнопросадочных грунтах (категория просадочности IV–V по [14]) с влажностью выше предела текучести в деятельном слое при капитальном типе дорожных одежд. Характеристики просадочных грунтов приведены в приложении А (таблица А.3).

Для предотвращения оттаивания основания должны сохраняться моховой и растительный покров и укладываться теплоизоляционные слои (мох, торф, пенопласты, опилки, древесная кора и т. д.).

7.3.4 При проектировании по первому принципу положение ВГММГ в основании обеспечивается назначением соответствующей высоты насыпи, применением скальных грунтов, ПГС, песков с минимальным содержанием пылевидных частиц, шлаков, отходов от разборки зданий и сооружений (с ограничением размеров до 200 мм) и устройством специальных прослоек из теплоизолирующих материалов в основании (торфа, ИТМ, шлака и т. п.). Требования к теплоизоляционным материалам приведены в приложении Б.

7.3.5 Для поддержания грунтов основания в мерзлом состоянии необходимо изолировать их от прогревания на расстояние не менее трех ширин основания насыпи в каждую сторону от оси промышленной автомобильной дороги в Арктической зоне, покрывая естественным теплоизолирующим материалом, в том числе и откосы насыпи (торфом со степенью разложения не более 40 % и влажностью не более 600 %, мхом), уполаживая по возможности откосы, предохраняя их от снежных отложений путем устройства заграждений (например, щитов) и своевременной очисткой от снега. Для повышения устойчивости насыпи в ряде случаев целесообразно устраивать дополнительные бермы к телу насыпи, используя для этих целей местный грунт.

7.3.6 Применение второго принципа при проектировании земляного полотна на основаниях с льдистыми грунтами категорий просадочности III и IV по [14] следует предусматривать в случае, когда толщина этих грунтов небольшая (примерно до 3 м), и они расположены с поверхности.

Второй принцип целесообразно применять на участках островного распространения, когда возможны заблаговременные их оттаивание и осушение дорожной полосы. В целях повышения эффективности использования второго принципа необходимо в предпостроечный период снизить влажность грунтов основания и повысить их прочность, используя по возможности местные природные материалы и отходы промышленности (фосфогипс, золы ТЭС, природные битумосодержащие материалы и т. п.).

7.3.7 При проектировании по второму принципу высоту насыпи устанавливают по результатам теплофизических расчетов и расчета суммарной осадки основания и нестабильных слоев насыпи (таблица 7.2).

Таблица 7.2 – Допустимая суммарная осадка насыпи

Таблица 7.2Дорожная одежда и условия ее устройства | Допустимая суммарная осадка основания из нестабильных слоев насыпи в период эксплуатации, см, при толщине стабильных слоев, м | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 Капитальные дорожные одежды со сборными железобетонными покрытиями, устраиваемые в одну стадию без технологического перерыва | 2 | 4 | 6 | 10 Капитальные дорожные одежды с асфальтобетонными покрытиями, устраиваемые в один год с земляным полотном | 4 | 8 | 12 | 20 Облегченные дорожные одежды | 6 | 12 | 18 | 30 Переходные дорожные одежды | 8 | 16 | 24 | 40 П р и м е ч а н и е – При использовании в конструкции насыпи геосинтетических прослоек различных прочности и деформируемости значение осадки определяют расчетом. Предварительно расчетное значение осадки можно увеличить на 20 % при толщине стабильных слоев до 1,5 м и на 25 % – при их толщине до 2,0 м.

7.3.8 При использовании второго принципа проектирования в нижней части насыпи допускается использование глинистых переувлажненных грунтов в мерзлом состоянии и обеспечение отвода воды от промышленной автомобильной дороги в Арктической зоне.

7.3.9 Высоту насыпи определяют с учетом:

- устойчивости;

- осадки основания и тела насыпи в строительный период;

- снегонезаносимости.

7.3.10 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 допустимого значения [14]. Расчет устойчивости земляного полотна выполняют по методике, изложенной в [10]. При расчете необходимо учитывать воздействие тепловых потоков на устойчивость земляного полотна.

7.3.11 Осадку насыпи в строительный период выполняют с учетом времени и режима возведения.

7.3.12 После определения высоты насыпи с учетом прогнозируемой осадки и устойчивости необходимо проверить ее снегонезаносимость, которая обеспечивается при условии превышения высоты насыпи максимальной толщины снежного покрова в данной местности. В проекте принимают наибольшую высоту насыпи по результатам выполненных расчетов.

7.4 Проектирование земляного полотна на cлабых грунтах

7.4.1 Земляное полотно на слабых грунтах следует проектировать в такой последовательности:

- наметить расчетные участки с одинаковыми характеристиками слабых грунтов;

- установить высоту насыпи;

- определить осадку основания земляного полотна;

- определить устойчивость основания земляного полотна;

- выполнить прогноз по определению длительности завершения осадки основания земляного полотна;

- назначить конструктивно-технологические решения, обеспечивающие повышение устойчивости основания, ускорение и снижение осадки;

- выбрать оптимальные варианты для каждого расчетного участка.

7.4.2 При проектировании насыпей на слабых грунтах необходимо соблюдать следующие условия:

- пересечение болота трассой должно быть в наиболее узких местах, преимущественно на участках с меньшей глубиной и минимальным поперечным уклоном минерального дна;

- предусматривать осушение болота до начала производства земляных работ в случаях, когда это технически возможно и экономически целесообразно.

7.4.3 Земляное полотно на слабых грунтах проектируют или с полным, или с частичным выторфовыванием.

7.4.4 Полное выторфовывание необходимо проводить при строительстве промышленных автомобильных дорог в Арктической зоне с усовершенствованными капитальными и облегченными типами покрытий на болотах типов I и II по СП 34.13330.

7.4.5 На болотах типа III грунт земляного полотна отсыпают только на минеральное дно болота (приложение Г).

7.4.6 На болотах типа I при отсыпке насыпи до 3 м полностью или частично удаляют торф из основания и заменяют его минеральным грунтом. На болотах глубиной до 2 м торф удаляют полностью.

7.4.7 Для возведения насыпей на болотах предусматривают использование преимущественно дренирующих грунтов. При отсутствии дренирующих грунтов на болотах типов I и II допускается применять пылеватый песок, а также легкую супесь, на болотах типа III – пылеватые пески, легкие супеси и др. Глинистые грунты разрешается укладывать только в надземную часть насыпей. Насыпь из пылеватого песка и легкой супеси, сооружаемая в пределах осушенных или осушаемых болот, должна возвышаться на 2 м и более над уровнем воды в болоте или водоотводной канаве.

7.4.8 Возвышение бровки насыпей над поверхностью болот, м, следует назначать в размере:

0,8–1,0 – при дренирующих грунтах;

1,2–2,0 – для насыпей, сложенных пылеватыми песками и легкими супесями.

7.4.9 При отсыпке земляного полотна из супесей на болотах типа III крутизну откосов подводной части насыпи принимают в соответствии с величиной угла естественного откоса супесей, находящихся под водой, от 1:5 до 1:10.

7.4.10 При возможности отвода поверхностных или грунтовых вод с болота предусматривают водоотводные канавы. Их устраивают глубиной не менее 1,0 м, с откосами 1:1 и шириной по дну 0,8–1,0 м. Канавы располагают на расстоянии 2–3 м от подошвы насыпи.

7.4.11 Ориентировочные значения осадок от насыпей, возводимых из торфов, высотой 2–3 м могут быть приняты по таблице 7.3.

7.4.12 Более точные значения осадок могут быть получены с помощью расчетов.

7.4.13 При сооружении земляного полотна из глинистых грунтов без выторфовывания необходимо учитывать время достижения условной стабилизации (не менее 90 % конечной осадки торфа под земляным полотном для покрытий капитального типа и 80 % – для покрытий облегченного типа).

Таблица 7.3 – Осадка насыпей, возводимых из торфов

В метрах

Таблица 7.3Глубина болота | Возможная осадка от насыпей | из плотных торфов | из высокопористых торфов 2 | 0,5 | 0,9 4 | 1,0 | 1,5 6 | 1,5 | 2,0 8 | 2,0 | 2,0

7.4.14 В целях ускорения протекания осадки во времени нижнюю часть насыпей без выторфовывания целесообразно отсыпать из дренирующих грунтов выше расчетного уровня воды на болоте на 0,5 м.

7.4.15 Высота насыпи на болотах определяется расчетом по методике, изложенной в [10], c использованием программных средств.

7.4.16 Оценку устойчивости основания выполняют в целях определения возможности бокового выпирания слабого грунта основания под воздействием нагрузки от веса насыпи.

7.4.17 В целях повышения устойчивости насыпи земляного полотна и сохранения транспортно-эксплуатационных показателей промышленной автомобильной дороги в Арктической зоне в эксплуатационный период необходимо использовать геотекстильные материалы, требования к которым приведены в приложении В и [16].

7.5 Конструкции земляного полотна

Требования к характерным конструкциям земляного полотна приведены в СП 313.1325800, [14], а также на рисунках 7.1–7.10.

B – ширина насыпи; b – ширина проезжей части; c – ширина обочин; m – крутизна откосов насыпи

Рисунок 7.1 – Поперечный профиль насыпи на основании ММГ категорий просадочности IV и V с георешетками и тканым геополотном для снижения пучинообразования в покрытии

B – ширина насыпи; b – ширина проезжей части; c – ширина обочин; H – высота насыпи; m – крутизна откосов насыпи

Рисунок 7.2 – Поперечный профиль насыпи с георешетками на основании ММГ категорий просадочности IV и V для повышения общей прочности и устойчивости земляного полотна

B – ширина насыпи; b – ширина проезжей части; c – ширина обочин; H – высота насыпи; m – крутизна откосов насыпи

Рисунок 7.3 – Поперечный профиль насыпи с тканым геополотном на болотах типа I

B – ширина насыпи; b – ширина проезжей части; c – ширина обочин; H – высота насыпи; m – крутизна откосов насыпи

Рисунок 7.4 – Поперечный профиль насыпи с тканым геополотном в виде полуобоймы на болотах типа II

B – ширина насыпи; b – ширина проезжей части; c – ширина обочин; H – высота насыпи; m – крутизна откосов насыпи

Рисунок 7.5 – Поперечный профиль насыпи с тканым геополотном на болотах типа III

B – ширина насыпи; m – крутизна откосов насыпи; ГПСК – гранулированная пеностеклокерамика

Рисунок 7.6 – Поперечный профиль насыпи с теплоизоляционным материалом – гранулированной пеностеклокерамикой совместно с нетканым геотекстилем при проектировании насыпей по первому принципу

B – ширина насыпи; m – крутизна откосов насыпи; ГПСК – гранулированная пеностеклокерамика

Рисунок 7.7 – Поперечный профиль насыпи с теплоизоляционным материалом из гранулированной пеностеклокерамики на участках доог со слабыми грунтами (напрмер торфяники) при сезонном промерзании грунтов

B – ширина насыпи; c – ширина обочин; H – высота насыпи; m – крутизна откосов насыпи

Рисунок 7.8 – Поперечный профиль насыпи с теплоизолятором основания и откосных частей насыпи

B – ширина насыпи; c – ширина обочин; H – высота насыпи; m – крутизна откосов насыпи

Рисунок 7.9 – Поперечный профиль насыпи с теплоизолятором нижней части и основания (откосы покрываются естественным теплоизолятором – мхом, торфом)

B – ширина насыпи; c – ширина обочин; H – высота насыпи; m – крутизна откосов насыпи

Рисунок 7.10 – Поперечный профиль насыпи с теплоизолятором под проезжей частью и обочинами в верхней части земляного полотна и теплоизолятором в нижней части земляного полотна под откосами

8.1 Общие требования при проектировании водоотводных сооружений и противоналедных мероприятий

8.1.1 Требования к проведению инженерных изысканий мест расположения водопропускных сооружений приведены в СП 47.13330, [18] и настоящем своде правил.

8.1.2 Водотоки необходимо пересекать на прямых участках, избегая переходов в местах с наличием перекатов, порогов, островов, конусов, выноса, а также устьевых участков рек и их притоков и мест выходов источников подземных вод.

8.1.3 При проектировании искусственных сооружений и противоналедных мероприятий необходимо руководствоваться требованиями СП 22.13330, СП 25.13330, СП 35.13330, СП 313.1325800, СП 354.1325800 и настоящего свода правил.

8.1.4 Требования к назначению типа и параметров искусственных сооружений с учетом гидрологических характеристик водотока, геокриологических характеристик местности, физико-механических свойств грунтов приведены в [17].

8.1.5 На переходах средних и малых водотоков с большими природными наледями в целях свободного пропуска последних следует рассматривать варианты с увеличением высоты насыпи и отверстия водопропускного сооружения.

8.1.6 На участках прогнозируемых наледей проектирование земляного полотна следует выполнять на основании полученных данных:

- по рельефу, геологии, гидрогеологии и мерзлотно-грунтовым условиям;

- расходу и температуре воды наледных водотоков в осенне-зимний период, их тепловому и ледовому режиму, скорости потока;

- ширине, глубине и уклону русел;

- климатическим показателям, необходимым для теплотехнических расчетов;

- показателям природных наледей, их генетическому типу, линейным размерам, площади и объему наледного льда, периоду формирования наледей;

- прогнозированию степени опасности наледи.

8.1.7 В районах с отрицательной среднегодовой температурой воздуха возникновения искусственных наледей следует ожидать:

- в выемках, карьерах, а также в местах устройства канав и резервов, вскрывающих водоносные слои или способствующих частичному или полному промерзанию последних;

- на участках размещения открытых канав и лотков, используемых для пропуска ручьев и родников подземных вод;

- в местах стеснения водоносных слоев фундаментами сооружений, а также высокими насыпями, возводимыми из глинистых грунтов;

- на переходах малых и средних водотоков, имеющих в осенне-зимний период года температуру воды плюс 0,2 оС и ниже, в случаях пропуска водотоков через мосты и трубы типовой конструкции;

- на участках водотоков с перекатами, порогами, конусами выносов, островами;

- на устьевых участках рек и их притоков;

- на склонах северной экспозиции;

- на участках размещения построечных автомобильных дорог в пределах косогоров, имеющих выходы или неглубокое залегание уровня грунтовых вод.

8.1.8 Проектирование противоналедных мероприятий следует выполнять в соответствии с СП 313.1325800 и настоящим сводом правил.

8.2 Проектирование водоотводных сооружений

8.2.1 В зависимости от рельефа, гидрологических, гидрогеологических и мерзлотно-грунтовых условий для отвода поверхностных вод от земляного полотна проектируют следующие сооружения:

- открытые и полуоткрытые боковые водоотводные канавы;

- открытые лотки;

- нагорные мерзлотные валики, приоткосные бермы, нагорные канавы для перехвата и отвода поверхностной воды с нагорной стороны земляного полотна;

- поперечные канавы для отвода воды из пересекаемых насыпью низин, ограниченных водоразделами;