что такое подошва насыпи автомобильной дороги
Устройство земляного полотна автомобильной дороги
Определение
земляное полотно – один из самых основных конструктивных слоев дорожной одежды от которого, в значительной степени, зависит долговечность, как вышележащих слоев, так и всей конструкции в целом. Это искусственно возведенное сооружение из грунтов различной плотности, прочности и происхождения.
Основное назначение
выравнивание профиля земной поверхности с целью экономии нерудных материалов и придания будущей автомобильной дороге заданных горизонтальных и вертикальных уклонов.
Основные два типа конструкций земляного полотна – насыпь, которая устраивается в тех случаях, когда поверхность будущей трассы необходимо поднять относительно уровня земной поверхности (низины, болота, овраги и прочее)
выемка, устраиваемая на возвышенностях (холмы, горы, косогоры и др.), когда лишний грунт земляного полотна необходимо «срезать».
Высота насыпи и глубина выемки зависит от категорийности автомобильной дороги.
Основные строительные машины, используемые при устройстве земляного полотна – бульдозер, грейдер, скрепер и экскаватор.
Выбор в пользу той, или иной техники зависит от:
— длины захватки и дальности перемещения грунта;
— грунтово-гидрологических условий места проведения работ;
— высоты/глубины будущей насыпи/выемки.
Особенности возведения земляного полотна на косогорах:
1. Очень большое количество объемов работ (нарезка уступов, разработка въездов).
2. Снижение производительности работ.
3. Неравномерный износ рабочих органов и ходовой части дорожных машин.
Если соотношение воображаемого прилежащего катета к противолежащему составляет 1 к 5 (1:5) и положе, то используется автогрейдер. При откосе 1:2,5 до 1:5 насыпь возводят бульдозерами. На особенно крутых косогорах возведение земляного полотна производят комбинированным способом: сначала бульдозером, затем экскаватором.
Особенности возведения земляного полотна в горных условиях:
1. Наличие буровзрывных работ.
2. Отсутствие подъездных и смежных.
3. Резкая смена погодных условий.
4. Необходимость устройства защитных сооружений от камнепадов и оползневых процессов.
Сооружение земполотна в скальных породах грунта производят в 3 стадии:
— строительство рабочего проезда (предусматривает проезд трактора) с использованием минимум двух бульдозеров. Во время устройства возводят подпорные стенки из подручных каменных материалов.;
— возведение земляного полотна в соответствии с проектом.
Толщина слоя составляет около 30-40 см, максимальный размер камня не более 25 см. На первом этапе уплотнение производится решетчатыми катками, заканчивается — на пневматических шинах. шинах.
Элементы земляного полотна и типовые поперечные профили
Земляное полотно представляет собой сооружение, предназначенное для размещения конструктивных слоев дорожной одежды и других элементов дороги (рис. 2.4).
В земляном полотне обычно рассматриваются его верхняя часть (рабочий слой), основания насыпи и выемки, устройства для поверхностного водоотвода, дренирующие сооружения, защитные гидротехнические сооружения. Верхней частью считается слой уплотненного грунта толщиной не менее 1,5 м от поверхности покрытия проезжей части.
Основание насыпи представляет собой массив грунта в условиях естественного залегания, располагающийся ниже насыпного слоя, а при малых насыпях — ниже границы рабочего слоя.
При устройстве дренирующего слоя его возвышение над расчетным уровнем грунтовых и поверхностных вод, над поверхностью земли в откосах насыпи, а также над расчетным уровнем воды в кюветах должно быть не менее 0,2 м.
Бровка земляного полотна — линия пересечения плоскости откоса и поверхности земполотна в месте их сооружения.
Кромка проезжей части — линия, отделяющая проезжую часть от обочины.
Обочина — боковая полоса земляного полотна с каждой его стороны между бровкой и кромкой, необходимая для предохранения краев (кромок) от разрушения, а также для размещения остановочных полос, барьерного и тросового ограждения, средств сигнализации и других устройств, обеспечивающих безопасность движения. Обочины могут быть грунтовые или укрепленные различными материалами. Ширина обочин зависит от категории дороги.
По своему назначению обочины по ширине подразделяются:
• на краевую укрепительную полосу, служащую упором для дорожной одежды проезжей части дороги, устраиваемую, как правило, совместно с проезжей частью при строительстве (реконструкции) дороги или самостоятельно на обочинах и разделительных полосах при ее ремонте;
• остановочную полосу, предназначенную для вынужденной остановки автомобилей. К ней относятся также специально устраиваемые на обочине или выносном участке для этой же цели остановочные площадки;
• прибровочную полосу шириной 0,5 м (0,75 м при наличии оградительных устройств), служащую переходной зоной от обочины к откосу.
Укрепление обочин выполняют для повышения пропускной способности автомобильных дорог, а также для удобства и безопасности движения.
В неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях укреплением обочин защищают земляное полотно от просачивания поверхностных вод, предохраняют проезжую часть дороги от разрушения и загрязнения.
Укреплением обочин обеспечивают более полный перенос снега в зимний период, облегчают содержание дороги, а также организацию движения при проведении на проезжей части ремонтных работ.
Откос представляет собой наклонную поверхность, которая ограничивает искусственное земляное сооружение или склоны естественного рельефа.
Ширина земляного полотна — расстояние между бровками; нормируется в зависимости от категории дороги.
Подошвой насыпи является нижняя поверхность насыпи, опирающаяся на подстилающий грунт.
Заложение откоса — горизонтальная проекция откоса. Наклон его к горизонту, т.е. его крутизна, выражается отношением высоты откоса к его горизонтальному заложению; при этом высота откоса условно принимается за единицу.
Полоса отвода — территория вдоль дороги, представляемая в установленном порядке для размещения соответствующих конструктивных элементов автомобильной дороги и ее сооружений, а также необходимые для содержания и использования указанных элементов здания, сооружения, защитные и декоративные насаждения и устройства.
Придорожные полосы — участки земли, прилегающие с обеих сторон к постоянной полосе отвода, создающие нормальные условия эксплуатации автомобильных дорог и их сохранность, обеспечивающие требования безопасности населения. В границах этих участков устанавливается особый режим использования придорожных полос, включая строительство зданий и сооружений, ограничение хозяйственной деятельности, установку рекламных щитов и плакатов, не имеющих отношения к безопасности движения.
Различают постоянную полосу отвода (рис. 2.5), границы которой располагаются на расстоянии 1 м от нижней части откосов земляного полотна (слева и справа), и временную.
Постоянная полоса отвода предназначена для размещения дороги и ее сооружений и нормируется в зависимости от категории дороги. Временная полоса отвода служит для размещения боковых кювет-резервов, временного складирования дорожно-строительных материалов и конструкций, маневрирования машин и механизмов в процессе строительства, размещения валов почвенно-растительного грунта. В состав земли автомобильных дорог входят полосы отвода, а также земельные участки, относящиеся к землям транспорта, предоставляемые в установленном порядке для размещения на них объектов, необходимых для осуществления дорожной деятельности.
Прочность и устойчивость земляного полотна обеспечиваются:
• соблюдением проектных геометрических параметров;
• отводом поверхностных вод и отводом влаги из-под конструкции дорожной одежды;
• необходимым возвышением бровки земляного полотна над уровнем грунтовых и поверхностных вод;
• возведением земляного полотна из устойчивых грунтов с послойным уплотнением до требуемого значения;
• назначением оптимальной крутизны откосов насыпей и выемок с предохранением их поверхности от оползания, водной и ветровой эрозии.
От устойчивости и прочности земляного полотна в значительной степени зависят эксплуатационные показатели и срок службы дорожной одежды.
В устойчивости земляного полотна большую роль играет регулирование его водно-теплового режима, под которым понимается комплекс инженерных мероприятий: обеспечение поверхностного водоотвода; возвышение низа конструкции дорожной одежды над расчетным уровнем грунтовых вод; использование грунтов, не склонных к льдообразованию или увеличению объема при насыщении водой; надлежащее уплотнение грунтов; устройство дренажей и различных прослоек в теле насыпи.
На косогорах устойчивость земляного полотна связана с правильной врезкой его в склон рельефа, устройством дренажей глубокого заложения, подпорных стен и других инженерных сооружений.
Конструкции земляного полотна могут быть типовыми и индивидуальными (рис. 2.6).
Индивидуальные поперечные профили земляного полотна разрабатываются при неблагоприятных инженерно-геологических и гидрологических условиях:
• насыпи высотой более 12 м;
• выемки глубиной более 12 м;
• глубокие балки и овраги;
• избыточно засоленные грунты и такыры;
• при использовании средств гидромеханизации;
• при использовании буровзрывных методов.
Насыпи высотой до 2 м устраиваются из привозных грунтов с заложением откосов 1:4, что обеспечивает безопасный съезд автомобилей с дороги при экстренных обстоятельствах. При устройстве земляного полотна высотой до 2 м из боковых кювет-резервов откосы принимаются также с уклоном 1:4, а дну резервов придается поперечный уклон 20. 30 % в сторону от дороги, так как ограждающие конструкции при этой высоте не предусматриваются.
Геометрическая форма и конструкция земляного полотна должны способствовать незаносимости его снегом и песком. Снегозаносимость обеспечивается назначением пологих откосов насыпей и выемок (от 1:4 до 1:6), возвышением бровки земляного полотна на 0,4. 0,6 м над поверхностью снегового покрова (в данной местности при расчетной вероятности превышения 5 %), ограждением дороги зелеными насаждениями и снегозащитными устройствами. В лучших условиях по снегозаносимости находятся участки трассы, проложенные вдоль господствующих в зимнее время ветров.
Земляное полотно должно обеспечивать требуемую безопасность автомобильного движения, сохранять проектные очертания в течение заданного срока службы: предупреждать образование размывов, просадок и морозного пучения свыше расчетных значений (рис. 2.7), обеспечивать достаточную прочность грунтов верхней части земляного полотна в расчетный период года; гармонично сочетаться с окружающим ландшафтом; облегчать применение комплексного механизированного способа возведения и содержания.
На грунты земляного полотна воздействуют нагрузки от проезжающих транспортных средств и дорожной одежды; погодно-климатические факторы, которые вызывают процессы увлажнения-высыхания и замерзания-оттаивания, что изменяет свойства грунтов. Значительные напряжения от проезжающих автомобилей возникают в верхней части насыпей до глубины 0,6. 1,0 м от поверхности покрытия.
Из-за хаотичного накопления влаги при процессах замораживания-оттаивания может происходить неравномерное поднятие и опускание поверхности земляного полотна, что приводит к образованию деформаций дорожной одежды.
Прочность земляного полотна во многом зависит от технологических параметров, основным из которых является обеспечение необходимой степени уплотнения грунтов, а также от рационального расположения в его теле различных грунтов. Более прочные грунты целесообразно помещать в верхнюю часть насыпи. Земляное полотно в своем объеме должно быть однородным по физическому состоянию грунтов. Повышение его однородности приводит к повышению надежности в период эксплуатации.