Глава 3

Земляное полотно и дорожная одежда

Земляное полотно

Требования к земляному полотну дороги.

Земляное полотно выравнивает рельеф местности и служит основанием для дорожной одежды проезжей части автомобильной дороги. В зависимости от особенностей рельефа, проектной линии продольного профиля, земляное полотно может быть представлено в насыпи или выемке различными типами поперечных профилей. Для движения автомобилей с большими скоростями необходимо, чтобы ровность покрытий оставалась неизменной в течение всего периода эксплуатации дороги. Это может быть достигнуто только при прочном и устойчивом земляном полотне, не дающем просадок и не подверженном процессам пучинообразованния. Под прочностью земляного полотна понимается его способность сохранять, не деформируясь при действии внешних сил и природных факторов, приданных ему при строительстве форму и размеры,- под устойчивостью сохранение предусмотренного проектом положения в пространстве без смещений и просадок.

С целью снижения трудоемкости и стоимости строительства для устройства земляного полотна используют местные грунты различного состава с принятием мер для защиты их от увлажнения, устраивают водоотводные планировки и сооружения, обеспечивающие возможно более быстрый и полный отвод воды от дороги. Для получения нужной плотности грунты уплотняют.

Супесчаные грунты содержат небольшое количество глинистых частиц, достаточное для придания им связности в сухом состоянии. При увлажнении супесчаные грунты сохраняют сопротивление нагрузкам, достаточное для устойчивости земляного полотна. Насыпи из супесчаных грунтов можно устраивать как в сухих, так и в переувлажнёных местах.

Суглинистые грунты являются хорошим материалом для земляного полотна.

Они хорошо сопротивляются размыву и устойчивы в откосах. В суглинистых пойменных насыпях при спаде высоких вод обратное движение воды, ранее проникавшей в насыпь, может вызывать гидродинамическое давление, приводящее к обрушению откосов.

Глинистые грунты обладают значительной связанностью и очень малой ' водопроницаемостью, в связи с чем они медленно насыщаются водой и столь же медленно просыхают. Эти грунты применяют, если их влажность в условиях естественного залегания не превышает оптимальную, для отсыпке насыпей и в местах, увлажняемых на короткое время. В переувлажнённом состоянии, глинистые грунты не поддаются уплотнению.

Торфянистые грунты обладают значительной склонностью к объёмным изменениям при колебаниях влажности. Торфяные грунты сильно сжимаемы. Применять их в насыпях запрещено. Исключением являются лишь некоторые конструкции насыпей на болотах.

Откосы являются наиболее неустойчивой частью земляного полотна в насыпях и выемках: грунт на поверхности откосов подвергается воздействию атмосферных осадков и ветра, при нарушении условий равновесия откосы деформируются.

Многолетний опыт выполнения земляных работ позволил установить коэффициент заложения откосов, обеспечивающий устойчивость насыпей и выемок при наиболее часто встречающихся отметок.

Земляное полотно следует проектировать с учетом категории дороги, типа дорожной одежды, высоты насыпи и глубины выемки, свойств грунтов, используемых в земляном полотне, условий производства работ по возведению полотна, природных условий района строительства и особенностей инженерно-геологических условий участка

строительства, опыта эксплуатации дорог в данном районе, исходя из обеспечения требуемых прочности, устойчивости и стабильности как самого земляного полотна, так и дорожной одежды при наименьших затратах на стадиях строительства и эксплуатации, а также при максимальном сохранении ценных земель и наименьшем ущербе окружающей природной среде.

Земляное полотно включает следующие элементы:

верхнюю часть земляного полотна (рабочий слой) - часть полотна, располагающаяся в пределах земляного полотна от низа дорожной одежды на 2/3 глубины промерзания, но не менее 1,5 м от поверхности проезжей части;

тело насыпи (с откосными частями);

основание насыпи;

основание выемки;

откосные части выемки;

устройство для поверхностного водоотвода,-

устройства для понижения или отвод грунтовых вод (дренаж);

поддерживающие и защитные геотехнические устройства и конструкции, предназначенные для защиты земляного полотна от опасных геологических процессов (эрозии, абразии, селей, лавин, оползней ит.п.).

Поперечные профили земляного полотна.

Поперечные профили являются поперечным разрезом дороги плоскостью, перпендикулярной к оси, и представляет собой схематический чертёж конструкции земляного полотна совместно с дорожной одеждой и системой водоотвода.

Типовые поперечные профили земляного полотна автомобильных дорог проектируются по типовому альбому 503-0048.87 «Земляное полотно автомобильных дорог общего пользования», которые предназначены для использования автомобильных дорог 1-1У категорий общего пользования, а так же могут быть использованы применительно к межпромысловым дорогам нефтяных и газовых месторождений других промышленных предприятий.

При проектировании поперечных профилей необходимо выдерживать требования, предъявляемые к земляному полотну автомобильной дороги:

обеспечивать безопасность движения транспорта;

сохранять проектное очертание и требуемую прочность в течении заданного

срока службы,-

не подвергаться образованию просадок и морозного пучения,-

не нарушать ландшафт местности,-

быть не заносимым снегом или песком.

Для проектируемого участка дороги разработаны и представлены на листе следующие поперечные профили земляного полотна:

Тип 2. Насыпи высотой до 2 м с двухсторонними кюветами.

Тип 3. Насыпи высотой от 3 м до 6 м.

( здесь думать надо )

Укрепление откосов земляного полотна.

Выбор типа укрепления откосов земляного полотна зависит от рода грунта, их заложения, высоты насыпи и местных природно-климатических условий. Не укрепляют откосы насыпи и выемок высотой до 1м и менее. Выемки глубиной до А-м разрабатываются в суглинистых и глинистых грунтах. А также откосы насыпей находящихся в благоприятных климатических условиях и возведенные из грунта боковых резервов, так как откосы сами быстро зарастают. В местах с обильным выпадением летних дождей в насыпях отсыпанных из лессовидных грунтов укрепляются засевом трав. Высокие насыпи и глубокие выемки укрепляются ярусами.

Величину участков насыпи подлежащих укреплению можно определить, пользуясь продольным профилем.

Цель укрепления - обеспечить устойчивость откосов насыпи земляного полотна. Наиболее дешевым и нетрудоемким является укрепление засевом трав. Предварительным этапом которого является покрытие откоса слоем растительного грунта, толщиной 5-10см. При засеве трав рекомендуется применять травы с хорошо развитой корневой системой, низкорастущие (клевер, мятник и т.д.).

Широко применяется укрепление откоса путем устройства дернового покрова. Такой способ укрепления рационально применять, где дорога проходит по заболоченным участкам и заливным лугам.

На участках дороги, где возможно подтопление поверхностными или грунтовыми водами применяется мощение бетонными плитами, булыжным камнем в клетку с покрытием откосов между мощением лентами клеток, растительным грунтом, слоем 10-12 см.

Подсчет объемов земляных работ.

Объёмы земляных работ определяем по таблицам Митина, составленные для различной ширины земляного полотна. Согласно принятым поперечным профилям в таблицах приведены значения объемов земляного полотна для разных значений суммы рабочих отметок Н + Н2 при разной длине участка L.

Для удобства подсчетов объемы боковых канав включены в объем выемок.

При подсчете насыпей объем боковых канав учитываем дополнительно по специальным таблицам.

Трубы при подсчете объемов земляных работ для упрощения не учитываются, т.е. считают их как бы заполненными землей.

Если есть мост (путепровод), то объёмы земляного полотна считают до начала сооружения и продолжают только с конца.

Для более точного учета объема земляных работ, которые необходимо выполнить при строительстве дороги, к объемам введены поправки, учитывающие: влияние разности смежных отметок, если она превышает 1 м; дополнительные объемы земляных работ по удалению растительного грунта; объемы, занимаемые в готовой дороге дорожной одеждой (поправку на устройство дорожной одежды); различие в степени уплотнения грунта в условиях естественного залегания и в насыпях после искусственного уплотнения.

К профильным объёмам необходимо вводить поправки:

-на разность рабочих отметок;

Поправка на разность рабочих отметок (прибавляется к насыпи и выемки) и учитывается при разности рабочих отметок более 1 м.

-на устройство дорожной одежды;

Эта поправка учитывает строительство дорожной одежды, краевых полос и укрепление обочин и считается по формуле:

Vдо = hдо * Внд *L (23)

h - толщина дорожной одежды, м,

Внд. - ширина полосы движения,

L - длина трассы, м

-на снятия растительного грунта под насыпь.

Vсн = [B + 2 * m * (Hср + hср)] * L * hсн

В - ширина земляного полотна, м;

т - заложение откоса;

Н - средняя величина рабочих отметок, м;

hсн - толщина снимаемого растительного слоя, м.

+ 2 таблицы из XL

Дорожная одежда

Назначение дорожной одежды.

Варианты конструкции дорожной одежды следует принимать по типовым проектам или индивидуальным расчетом в соответствии с типом покрытия, требуемым - модулем упругости с дорожно-климатической зоны; типом местности по характеру увлажнения,- видом грунта земляного полотна - наличием, местных дорожно-строительных материалов; возможность механизации и автоматизации строительства, возможностям строительной организации.

Дорожная одежда должна соответствовать общим требованиям, предъявленным к дороге, к транспортному сооружению и представляет собой уложенную на поверхность земляного полотна твердую монолитную конструкцию из материалов, хорошо сопротивляющихся воздействию климатических факторов и колес транспортных средств. Напряжение, возникающее при проезде автомобилей, затухает с глубиной. Зто позволяет проектировать дорожную одежду, как многослойную конструкцию.

В дорожной одежде различают следующие слои:

Покрытие - верхний, наиболее прочный, относительно тонкий слой одежды, хорошо

сопротивляющийся истиранию, ударным и совпадающим нагрузкам от колес, а также воздействию

природных факторов. Покрытие обеспечивает необходимые эксплуатационные качества дороги: ровность;

шероховатость (высокий коэффициент сцепления); беспыльность,- водонепроницаемость; сопротивление истиранию. В конструкцию покрытия входят: основной слой покрытия и слой износа.

Основание - несущая прочная часть дорожной одежды, обеспечивающая совместно с покрытием перераспределение и снижение давления на расположенные ниже дополнительные слои или грунт земляного полотна.

3. Дополнительные слои основания - слои между основанием и верхом рабочего слоя земляного полотна, обеспечивающие морозоустойчивость и дренирование дорожной одежды и верхней части земляного полотна.

По сопротивлению нагрузкам от автотранспортных средств и по реакции на климатические воздействия дорожные одежды подразделяются на:

жесткие;

нежесткими.

Охрана окружающей среды.

Охрана окружающей среды является одной из важнейших и актуальных проблем. Она приобрела общегосударственное значение.

По площади занимаемых земельных угодий дороги выделяются из других инженерных сооружений. Дополнительная территория требуется для размещения глубоких выемок и высоких насыпей, транспортных развязок, сооружений обслуживания движения и зданий дорожной и автотранспортной службы, снегозащитных устройств, струенаправляющих дамб и траверсов, нагорных канав, срезок грунта и вырубки ласа, для обеспечения видимости, автобусных остановок с павильонами.

На период строительства отводятся земли, необходимые для размещения временных сооружений, отвалов растительного грунта и проезда транспортных средств. Много места требуют боковые резервы, которые не допускается устраивать на пашне, на орошаемых или осушенных землях, на земельных участках с многолетними плодовыми насаждениями и виноградниками. Изъятие из сельскохозяйственного использования земельной площади - наиболее важный фактор воздействия дорог на окружающую среду. Между земляным полотном дороги и угодьями или лесом не должно быть запущенной переходной зоны.

Сохранение при строительстве дороги сельскохозяйственных угодий и заповедных мест достигается в первую очередь тщательным трассированием и обходом их границ. Уменьшить размеры площади отвода можно путем выбора рациональных решений - сокращения протяжения и высоты насыпей, глубины выемок, увеличения крутизны откосов, уменьшения числа транспортных развязок.

Постройка дороги всегда изменяет сложившееся экологическое равновесие местности. Особенно грубые нарушения окружающей среды происходят, если проектные решения не учитывают местные климатические условия района. Так, например, нарушение режима вечномерзлых грунтов на севере приводит к бурному развитию термокарстовых процессов, всплыванию откосов и активизации наледей. В заболоченных районах постройка дорог часто нарушает поверхностный сток и фильтрацию воды в толще торфа. С нагорной стороны возможны застои воды, усиливающие процессы заболачивания. В осушаемых районах система дорожного водоотвода на болотах должна включаться в единую мелиоративную сеть и учитывать создаваемый на болотном массиве оптимальный водный режим. В лесостепных и степных районах отрицательное воздействие дорог на окружающую среду проявляется в основном в нарушении принципов ландшафтной композиции дороги. Т.е. размещении трассы между лесными массивами, ценность которых для ландшафта тем выше, чем реже они встречаются, прохождение дороги через небольшие рощи или расчистка подлеска у их опушек нарушает сложившийся в них микроклимат и может привести к засыханию деревьев, граничащих с дорогой.

Дороги могут стать причиной развития процессов эрозии - смыва почвенного слоя и образования оврагов у мест сосредоточенного сбрасывания воды с дороги. При пересечении дорогой водотока или суходола выше пруда или водохранилища в проекте водопропускного сооружения предусматриваются меры против заиливания пруда. В верхнем бьефе сооружения устраиваются решетки и наносоуловители в виде приямков перед входом в трубу.

Дороги следует включать в комплексную с сельским хозяйством систему противоэрозионных мероприятий с устройством придорожных водохранилищ, обогащающих ландшафт и используемых для отдыха и сельскохозяйственных целей.

Для дорожного строительства охрана окружающей среды особенно актуальна потому, что со сдачей дороги в эксплуатацию места, ранее привлекающие к себе только немногочисленных жителей прилегающих населенных пунктов, становятся доступными миллионам людей. Важной задачей охраны окружающей среды является удаление сточных вод с проезжей части и их очистка. Дождевой, талый и поливомоечный сток загрязнен веществами неорганического и органического происхождения: нефтепродуктами, твердыми частицами из отработавших газов, противогололёдными солями, пылью, маслами, частицами грунта, перенесенными на кузове или колёсах автомобилей с окружающей территории. Все это наносит существенный ущерб водоемам, окружающим дорогу землям, в которые он впитывается. Для очистки воды, сбрасываемой с площадок и стоянок автомобилей через ливневую канализацию в систему водостоков, устраивают грязевые ловушки и отстойники, их проектируют в охранных зонах вблизи АЭС, СТО, стоянок автомобилей, моек и в других местах, где имеется сток с повышенным содержанием вредных примесей.

Отвод и рекультивация земель.

Рекультивация заключается в восстановлении земель, нарушенных в процессе строительства дороги. Основными видами работ по рекультивации являются: снятие и хранение плодородного слоя, планировка земель, осушение земель, нанесение плодородного слоя, мероприятия по предотвращению водной и ветровой эрозии.

На поперечных профилях полосы отвода выделяют полосу постоянного отвода земель под дорогу и при трассовую полосу временного отвода.

Полоса постоянного отвода под дорогу включает площади под насыпи, выемки, водоотводные сооружения и предохранительные полосы шириной 1 м с каждой стороны дороги. При трассовая полоса временного отвода включает площади боковых резервов, площади под временным отводом растительного грунта и землевозные дороги. Ширину полосы временного отвода земляного полотна, необходимую для складирования и хранения растительного грунта, проезда и маневрирования землеройной машины принимают 10-12 м.

Все земли полосы временного отвода подлежат рекультивации.

Основные требования по охране труда и окружающей среды в строительстве установлены общим трудовым законодательством и специальными нормами: строительными нормами и правилами (СНиП З-д.5-88 «Техника безопасности в строительстве»), правилами устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов», правилами техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей» и др.

Вывод:

К комплексу проблем защиты окружающей среды относятся:

охрана ландшафта, растительного и животного мира, памятников истории и

культуры народов;

борьба с шумом, загрязнением воздуха, почв, поверхностных и грунтовых вод;

предупреждение эрозии, снижение потребности в грунте для возведения

насыпей;

полнота обслуживания движения с наименьшим ущербом для окружающей среды • а также обустройство придорожной полосы.

Одним из основных способов охраны среды и в то же время повышения качества дорог становится архитектурно-ландшафтное проектирование, призванное упорядочить взаимосвязь элементов дороги друг с другом и с элементами ландшафта. Его основное направление пространственное клотоидное трассирование, вписывание дороги в ландшафт и зрительное ориентирование.

Вопросы охраны окружающей среды необходимо рассматривать на всех этапах составления проекта дороги: от трассирования до проектирования отдельных конструктивных элементов.