5.3 Розрахунок дренуючого шару, що працює за методом поглинання

 

5.3.1 Дренуючий шар, що працює за принципом поглинання, слід проек-тувати, виходячи з умов розміщення в порах дренуючого матеріалу всього об´є-му води Q, яка надходить в основу проїжджої частини, і своєчасного її відводу після розмерзання водовідвідних споруд.

5.3.2 Розрахунок товщини дренуючого шару у цьому разі проводять за номограмою (рисунок 5.5). 3наючи Q для вибраного виду ґрунту дренуючого шару, знаходять його повну товщину. Кількість води, що може розміститися у вільних порах, визначають із залежності:

 

, (5.7)

 

де t – повна кількість днів надходження води в підстиляючий шар.

При цьому в Південній зоні при розрахунку Q слід враховувати випа-ровування вологи за розрахунковий період. Якщо тривалість розрахункового періоду невідома, значення Q можна визначати за таблицею 5.2 із урахуванням накопичення води в місцях зміни поздовжнього профілю (7.16).

5.3.3 За номограмою (рисунок 5.5) здійснюють також перевірку умов

 

 

Рисунок 5.5 – Номограма для розрахунку товщини h_П дренуючого шару, який працює за принципом поглинання

 

Примітка. Номограма побудована для Північної зони. Для Центральної зони товщина дренуючого шару визначається за формулою h_ПЦ = 0,7* h_П, де цифри на прямих – пористість піску.

достатності товщини дренуючого шару, який розраховують за методом осушен-ня, для тимчасового розміщення кількості води Q, розрахованої за формулою (5.5), що накопичується в шарі за час запізнення Т_зап початку роботи водовід-відних споруд (у Північній зоні Т_зап = 4 – 6 діб, в Центральній – 3 – 4 доби, більші значення для дрібних пісків).

 

 

5.4 Розрахунок дренуючого шару, що працює за методом осушення

 

5.4.1 Дренуючий шар, що працює за принципом осушення, необхідно проектувати, виходячи з умов, що сумарний добовий об’єм води, яка надходить до основи проїжджої частини, повністю відводиться за той самий період часу. При цьому необхідно передбачати можливість нетривалого (протягом 3 – 6 діб) розміщення води у вільних порах дренуючого матеріалу через різні терміни розмерзання різних частин дренажної системи.

Дренажна конструкція повинна бути розрахована так, щоб на першому етапі було забезпечено тимчасове розміщення води, що прибуває в дренуючий шар до початку роботи водовідвідних споруд, а на другому етапі вода своєчас-но та повністю відводилася б з основи.

5.4.2 Для запобігання небезпечній гідравлічній дії на матеріал і забезпече-ння його стійкості в дренуючому шарі під дією миттєвих повторних наванта-жень від автомобілів, що рухаються, повну товщину дренуючого шару, який працює за принципом осушення, визначають за формулою:

 

, (5.8)

 

де	hнас	–	товщина шару, повністю насиченого водою, м;
	hзап	–	додаткова товщина шару, що залежить від капілярних властивос-тей матеріалу і становить для пісків грубозернистих 0,10 – 0,12 м, середньозернистих 0,14 – 0,15 м і дрібнозернистих 0,18 – 0,20 м.

5.4.3 При проектуванні дренуючого шару із крупнозернистих пісків та ін-ших матеріалів із коефіцієнтом фільтрації більше, як 10 м/д, розрахунок його товщини ведуть за номограмою (рисунок 5.6). За відомим значенням q_р (у ку-бічних метрах за добу на 1 м² (формула 5.4) і К_ф (у метрах за добу) на осі абсцис номограми знаходять величину q_р /К_ф і для відомого значення попереч-ного ухилу ґрунтової основи знаходять на осі ординат – h_нас (м) при довжині шляху фільтрації L (м). При іншій довжині шляху фільтрації одержане значення h_нас множать на відношення L /3,5.

Повну товщину дренуючого шару вираховують за формулою (5.8). За но-мограмою (рисунок 5.6) можна також знайти необхідний коефіцієнт фільтрації крупнозернистого піску при відомих значеннях q_р, h, i, h_нас, L.

 

 

Рисунок 5.6 – Номограма для розрахунку, дренуючого шару із грубозернистого піску при довжині шляху фільтрації L = 3,5 м, де цифри на кривих і – ухил основи дренуючого шару

 

5.4.4 Дренуючий шар, що проектується із середньо і дрібнозернистих пісків розраховують за допомогою номограми, наведеної на рисунку 5.7.

 

 

Рисунок 5.7 – Номограма для розрахунку товщини h_нас дренуючого шару із середньо і дрібнозернистих пісків при довжині шляху фільтрації L =3,5 м, де цифри на кривих i – ухил низу дренуючого шару

 

Для цього спочатку вираховують відношення q^Г/К_ф (де q^Г – приплив води на 1 м дороги, м³/д та К_ф – коефіцієнт фільтрації дренуючого матеріалу); q^Г знаходять із урахуванням розрахункового об’єму припливу води q_р за форму лою q^Г= q_рВ при односкатному поперечному профілі поперечному профілі проїжджої частини і при двохскатному профілі (деВ – ширина проїжджої частини, м). Потім за номограмою (рисунок 5.7) при відомих значеннях q^Г/К_ф і поперечного ухилу ґрунтової основи та при заданій довжині шляху фільтрації знаходять величину h_нас. За формулою (5.8) визначають повну товщину дреную-чого шару.

За цією ж номограмою можна знайти необхідний коефіцієнт фільтрації матеріалу при заданій товщині дренуючого шару і відомих інших параметрах.

5.4.5 Якщо загальна товщина дренуючого шару буде дуже великою, її можна зменшити таким чином:

а) збільшити поперечний ухил низу дренуючого шару;

б) замінити матеріал дренуючого шару на пісок із більшим коефіцієнтом фільтрації;

в) замінити вид ґрунту верхньої частини земляного полотна на інший, із меншим притоком води в розрахунковий період;

г) зменшити приплив води за допомогою заходів, наведених у 5.1.17;

д) зменшити зволоження місцевості шляхом пониження рівня ґрунтової води;

е) при великих поздовжніх ухилах для пониження К_увіг, а значить, і q_р, необхідно влаштувати поперечні прорізи мілкого закладення;

ж) при питомому притоці води q_р понад 0,005 м³/д влаштувати вздовж країв проїзної частини поздовжні трубчасті дрени.

5.4.6 Дренуючий шар у дренуючій конструкції з поглибленими поздовж-німи рівчаками (рисунок 5.8), які прискорюють процес руху води в дрібному та середньозернистому піску, розраховують за допомогою номограми (рисунок 5.9).

За цими номограмами залежно від виду піску, розрахункового об'єму припливу води в дренажному шарі q_р , коефіцієнта фільтрації дренуючого мате-ріалу К_ф, ухилу низу дренуючого шару і довжини шляху фільтрації L, визна-чають h_нас, а потім за формулою (5.8) повну товщину дренуючого шару h_п. За цими номограмами також можна знайти необхідний коефіцієнт фільтрації піску, якщо відомі інші параметри дренажної конструкції.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 – труба діаметром 80 – 150 мм або трубофільтр діаметром 50 – 100 мм; 2 – бетонна підго-товка, бетон марки М 100; 3 – щебінь або гравій із розмірами зерен 5 – 10 мм; 4 – конструк-ція тротуарів; 5 – бортовий камінь; 6 – бетон марки М 200; 7 – конструкція дорожнього одягу.

 

Рисунок 5.8 – Схема влаштування супутнього дренажу мілкого закладання у виїмці (заглиблений поздовжній рівчак із трубчастою дреною)

 

 

а) б)

 

Рисунок 5.9 – Номограма для розрахунку дренуючого шару з піску в конструкції із поглибленими поздовжніми рівчаками (- - - і = 0,02; – і = 0,04):

а) дрібнозернистого; б) середньозернистого