Поперечные профили земляного полотна в обычных условиях

Поперечным профилем земляного полотна называется его поперечный разрез вертикальной плоскостью, перпендикулярной продольной оси пути.

Поверхность земляного полотна, на которую укладывают верхнее строение, называется основной площадкой. Линии пересечения основной площадки с откосами называются бровками земляного полотна. Расстояние между бровками представляет собой ширину основной площадки. Боковые части основной площадки, не прикрытые балластом, называются обочинами.

Поперечные профили назначают в зависимости от высоты насыпи или глубины выемки, а также от грунтовых условий с учетом природных особенностей района строительства и категории дорог.

Крутизну откосов насыпей высотой до 3 м на дорогах I-III категорий следует назначать с учетом обеспечения безопасности движения, как правило, не круче 1: 4.

Определение объемов земляных работ

Объёмы земляных работ служат основанием для принятия технических решений по выбору способа производства этого вида работ, подбору комплекта землеройных машин, разработке очерёдности и организации производства работ, определению стоимости работ и их продолжительности.

Объёмы земляных работ при устройстве котлованов подсчитываются по методу поперечных профилей; при рытье траншей – по продольным и поперечным профилям траншей.

Объемы разрабатываемого грунта измеряют кубическими метрами плотного тела. Для некоторых процессов (уплотнение поверхности, планировка и т.д.) объемы могут измеряться квадратными метрами поверхности. Подсчет объемов разрабатываемого грунта сводится к определению объемов различных геометрических фигур. При этом допускается, что объем грунта ограничен плоскостями, отдельные неровности не влияют значительно на точность расчета.

Объемы разрабатываемого грунта измеряют кубическими метрами плотного тела. Для некоторых процессов (уплотнение поверхности, планировка и т.д.) объемы могут измеряться квадратными метрами поверхности.

Подсчет объемов разрабатываемого грунта сводится к определению объемов различных геометрических фигур. При этом допускается, что объем грунта ограничен плоскостями, отдельные неровности не влияют значительно на точность расчета.

В промышленном и гражданском строительстве приходится в основном рассчитывать объемы котлованов, траншей, выемок и насыпей при вертикальной планировке площадок.

Вечномерзлые грунты. Основные понятия и термины. Принципы проектирования земляного полотна в зоне вечной мерзлоты

Грунты называются вечномерзлыми, если они находятся в мерзлом состоянии в продолжении многих лет (от 3-х и более). В их состав входят минеральные частицы, лед, вода и воздух. Величина, форма и состав этих составляющих характеризуют особую криогенную (мерзлотную) текстуру. Различают массивную, слоистую и сетчатую текстуры. Массивная текстура характеризуется наличием в основном порового льда. Слоистая текстура представляет собой чередование ледяных включений в виде прослоек и линз с минеральными слоями, которые имеют массивную текстуру. Сетчатая текстура формируется ледяными включениями, располагающимися в виде сетки.

Вечномерзлые грунты классифицируются I - по физическому состоянию (или температуре); II - по территориальному распространению; III - по продолжительности существования.

I. По физическому состоянию:

- низкотемпературные (твердомерзлые), то есть прочно спаянные льдом, практически несжимаемые грунты с температурой ниже границ замерзания грунтов (для песков пылеватых температура замерзания ниже -0, 3°С, для супесей ниже -0, 6°С, для суглинков ниже -1°С и для глин -1, 5°C);

- высокотемпературные (пластичномерзлые), то есть с большим содержанием незамерзшей воды, с температурой ниже 0°С и выше температуры замерзания грунтов, обладающие вязкими свойствами и характеризуемые способностью сжиматься под нагрузками oт вооружения.

II. По территориальному распространению вечномерзлых грунтов:

- районы географически сплошной вечной мерзлоты, то есть обширные пространства, в пределах которых вечная мерзлота, как правило, наблюдается повсеместно;

- районы, в пределах которых обширные пространства с вечномерзлыми грунтами на более или менее значительном протяжении расчленены таликами. Талики представляют собой талые породы, ограниченные в своем распространении мерзлыми породами;

- острова и районы островов с вечномерзлыми грунтами вдали от общего вечномерзлого массива.

III. По продолжительности существования:

- кратковременномерзлые грунты (в течение нескольких суток);

- сезонномерзлые грунты (в течение нескольких месяцев, менее года);

- многолетнемерзлые или вечномерзлые грунты (в течение более 3-х лет до сотен, десятков сотен и даже нескольких тысяч лет), то есть существующие " вечно".

Обычно у поверхности земли находится слой, который ежегодно летом оттаивает, а зимой замерзает. Он называется деятельным (сезоннооттаивающим) слоем.

Для инженерных целей важнейшим вопросом является изучение физических процессов в сезонноталом (деятельном) слое и его толщины, поскольку инженерные сооружения главным образом возводятся на этом и в этом слое.

Постройка дороги вносит большие изменения в природный режим вечномерзлых грунтов. Влияние этих изменений необходимо иметь все время в виду, принимая те или иные проектные решения. Вырубка деревьев и кустарников на придорожной полосе и удаление мохового покрова способствуют увеличению толщины деятельного слоя. При оттаивании пылеватые льдонасыщенные вечномерзлые грунты из твердого состояния переходят в разжиженное, растекаясь под действием собственного веса.

Оттаивание вечномерзлого грунта под невысокими насыпями в зависимости от количества льда, содержащегося в грунте, вызывает дополнительные осадки или полное расползание насыпей. На участках с близким к поверхности расположением погребенного льда при таянии на полосе отвода могут возникать провальные озера {термокарстовые явления).

Откосы выемок, разработанных в вечномерзлых грунтах и содержащих прослойки льда при оттаивании, подвержены оплывам. Наоборот, средние и высокие насыпи создавая теплоизоляцию, способствуют поднятию уровня вечной мерзлоты, которая может входить в тело насыпи.

Наиболее распространенный во всех зонах вид деформации - пучение земляного полотна. Оно происходит вследствие объемного расширения воды в связном грунте, при этом наибольшее пучение вызвано дополнительным поступлением воды, перемещающейся в мерзлый грунт из нижележащих талых слоев грунта. Пучение интенсивно проявляется в южной части зоны вечной мерзлоты. Здесь же наблюдаются значительные деформации земляного полотна, возникающие из-за затопления его наледями. Изменение режима подземных вод и водотоков зимой при промерзании грунта часто приводит к прорыву их на поверхности и затоплению окружающей местности и дорожных сооружений, сопровождающееся полным разрушением проезжей части.

На Крайнем Севере, наоборот, значительные деформации (термокарстовые образования, просадки и осадки) возникают в результате протаивания грунтов деятельного слоя.

Различные мерзлотно-грунтовые условия, характеризующиеся разными типами местности, обусловливают дифференцированный подход к проектированию и строительству земляного полотна автомобильных дорог.

Гидротехнические, промышленные и жилые сооружения в большинстве случаев своими фундаментами опираются на вечномерзлую толщу, мало или почти не меняющую своих свойств во времени. Основной элемент автомобильной дороги - земляное полотно, которое возводится на грунтовом слое, изменяющем в годовом периоде свои свойства от воздействия природных факторов, и, в первую очередь, температуры воздуха. Из этого следует, что устойчивость дорожной конструкции в период эксплуатации зависит главным образом от состояния грунта основания (мерзлое или талое), его вида и влажности.

В настоящее время рекомендуется использовать грунты сезоннооттаивающего слоя в качестве основания земляного полотна по одному из следующих принципов.

Первый - сохранение вечномерзлых грунтов в основании земляного полотна в течение всего периода эксплуатации дороги.

Второй - частичное оттаивание мерзлых грунтов основания на величину, определяемую расчетом.

Третий - оттаивание вечномерзлых грунтов до начала строительства дороги и осушения придорожной полосы.