СП 32-104-98, часть 7

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5
• часть 6
• часть 7
• часть 8
• часть 9
• часть 10
• часть 11

22.8 При высоте насыпей от 8 до 20 м целесообразным является вместо насыпей строительство эстакад. Они позволяют экономить большие площади земельных угодий, снижать уровень шума и вибрации и сократить длину трассы.

22.9 Замена выемок тоннелями целесообразна, начиная с глубины выемки 25 м. При этом сохраняется существующий ландшафт.

22.10 Факторами, влияющими на окружающую среду при сооружении земляного полотна, являются:

нарушение занимаемых земель, отведенных под устройство насыпей и выемок, строительных площадок и территорий временных поселков;

загрязнение воздуха выбросами вредных веществ от работы строительных машин, механизмов, строительной пылью;

загрязнение водоемов хозяйственно-бытовыми, производственными и дождевыми сточными водами;

загрязнение строительных площадок и территорий временных поселков бытовыми и строительными отходами;

вибрация и шум от работы строительных машин и механизмов.

22.11 Проектом должно предусматриваться:

предварительное снятие почвенного слоя на участках сооружения земляного полотна и на территориях, предназначенных под строительные площадки и временные поселки;

рекультивация нарушаемых полезных земель резервами, карьерами, отвалами, землевозными дорогами, временными строительными площадками и поселками.

22.12 Нормы снятия плодородного слоя почвы различного типа и механического состава содержатся в ГОСТ 17.5.3.06 (таблица 22.1), а требования к охране плодородного слоя почвы при производстве земляных работ—в ГОСТ 17.4.3.02.

Рекультивацию нарушенных земель производят в соответствии с ГОСТ 17.5.3.04.

Таблица 22.1

Норма снятия плодородного слоя почвы для основных типов и подтипов почв глинистого и суглинистого механического состава

ПРИЛОЖЕНИЕ А

КЛАССИФИКАЦИЯ СКАЛЬНЫХ ГРУНТОВ ПО ВЫВЕТРИВАЕМОСТИ ВО ВРЕМЕНИ [29]

Таблица А.1

Методика испытаний образцов на попеременное высушивание — увлажнение (или замораживание — оттаивание в увлажненном состоянии) сводится к изложенному ниже.

Образцы грунтов массой 100—300 г (в количестве 2—3) высушиваются в термостате при t = 105 °С, взвешиваются, заливаются водой, выдерживаются в ней (7—8 ч) и снова высушиваются; затем процесс повторяется.

После трех— пяти циклов мелкие фракции отсеивают (через сито с 10-миллиметровыми ячейками) и взвешивают их. В массе исследуемых образцов вычисляют потерю, которая равняется отношению массы частиц, прошедших через сито, к первоначальной массе образцов (в процентах). Далее испытания с оставшимся на сите грунтом повторяются в той же последовательности.

Потери в массе рекомендуется фиксировать после 5; 10; 15; 20 циклов испытаний. При каждом последующем вычислении учитывается суммарная с предшествующими потеря в массе.

Испытания могут быть завершены при меньшем числе циклов, если потери испытуемых образцов грунта по массе превысят 25 %, что свидетельствует о принадлежности грунтов к категории лековыветривающихся.

Образцы некоторых разновидностей таких грунтов полностью разрушаются после нескольких циклов испытаний.

Для наглядности целесообразно оформлять результаты испытаний в виде графиков зависимости процента потерь образцов в массе от числа циклов испытаний.

В некоторых случаях (особенно для районов с суровыми климатическими условиями) циклические испытания следует проводить на совместное воздействие замораживания — оттаивания и высушивания — увлажнения. Количественная оценка интенсивности выветривания аналогична изложенной выше.

Наиболее характерными скальными грунтами, подверженными выветриваемости во времени, являются мергели, аргиллиты, алевролиты, мел, некоторые виды сланцев и др.

Мергель — грунт, состоящий из смеси глины с известняком или доломитом, плотный тонкослоистый, светлого цвета. По содержанию различных компонентов выделяются: мергель гипсовый, глинистый (с содержанием глины до 70—80 %), доломитовый (с высоким содержанием магнезии), известковый (с преобладанием извести над глиной) и другие разновидности.

Некоторые разновидности мергелей обладают способностью к набуханию и интенсивному размоканию.

Кремнистые мергели отличаются устойчивостью к выветриванию.

Аргиллит—сильно переуплотненная глина с тонкослоистой, иногда неясно выраженной текстурой. Содержит преимущественно (в количестве более 50 %) глинистые частицы (< 0,005 мм). Интенсивно разрушаются при преобладании глинистого цемента. Разновидности с кремнистым и известковым цементом более устойчивы к выветриваемости.

В естественных условиях аргиллиты во многих случаях переслаиваются мергелями, песчаниками и алевролитами.

Алевролит — сильно переуплотненные пылеватые грунты. Количество пылеватых (алевритовых) частиц (0,05—0,005 мм) превышает 50 %.

Они интенсивно разрушаются при преобладании глинистого цемента. При наличии кремнистого и известкового цемента алевролиты более устойчивы к выветриваемости.

В естественном сложении алевролиты часто переслаиваются с мергелями, песчаниками и аргиллитами.

Мел — белый тонкозернистый известняк биогенного и биохимического происхождения. Состоит из мелких морских раковин. Пористость достигает 50 %.

Размягчается и размокает в воде. Интенсивно выветривается.

Сланцы —отличаются ориентированным расположением слагающих их минералов.

Сланцы осадочного происхождения имеют тонкослоистую текстуру без изменения своего состава (глинистые, кремнистые сланцы).

Кристаллические сланцы возникают в результате процессов метаморфизма и характеризуются резким изменением исходного вещества.

Тальковые, хлоритовые, глинистые, слюдяные и слюдистые сланцы способны интенсивно разрушаться под воздействием атмосферных факторов. В выемках они пучат.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ХАРАКТЕРИСТИКА ГРУНТОВ ЗАСОЛЕННЫХ, НАБУХАЮЩИХ, ПРОСАДОЧНЫХ, ПУЧИНИСТЫХ

Засоленные грунты — грунты, содержащие в количестве более 0,3 % массы абсолютно сухого грунта легкорастворимые соли (хлористый натрий, хлористый кальций, хлористый магний, сернокислый магний, углекислый натрий и двууглекислый натрий), а также — в больших количествах труднорастворимый сернокислый кальций (гипс) и практически нерастворимый углекислый кальций. Засоленные грунты при увлажнении резко снижают прочность на сжатие.

Засоленные грунты следует разделять по степени засоления с учетом его качественного характера (таблица Б.1).

Таблица Б.1

К слабозасоленным грунтам необходимо также относить грунты со средним суммарным содержанием легкорастворимых солей менее 0,5 % в районах с засушливым климатом и менее 0,3 % в остальных районах, если эти грунты содержат более 0,25 % Nа₂ SO₄ + М gSO₄ , или более 0,5 % NаНСОз + Nа₂ СОз.

Качественный характер засоления можно установить по соотношению содержания ионов Сl' и SO ₄ " в водной вытяжке, выраженного в миллиэквивалентах на 100 г сухого грунта (таблица Б.2).

Таблица Б.2

Засоление называется содовым при содержании в грунте ионов СО ₃ " и НСО ₃ ' более одной трети суммарного содержания ионов Сl' и SO₄ " .

Степень и качественный характер засоления определяют в период наибольшего накопления солей в верхних слоях грунтов.

Набухающие грунты — морские и озерные глинистые отложения палеогена, неогена и четвертичной системы, майкопские, сарматские, мэотические, киммерийские, апшеронские, бакинские, аральские и хвалынские породы и их элювий, делювий.

Характерной особенностью этих грунтов является изменение их состояния и свойств под воздействием природных факторов при нарушении естественных условий залегания.

Набухающие грунты при замачивании водой или другой жидкостью увеличиваются в объеме, при этом относительное набухание в условиях свободного набухания (без нагрузки) e _sw ³ 0,04 — ГОСТ 25100.

Набухающие грунты характеризуются следующими показателями: свободное набухание— e _sw , набухание под нагрузкой e _swp , усадка при высыхании — e _sh , влажность набухания — W_sw , влажность предела усадки — W_sh .

Показатели набухания и усадки грунта определяются по относительной деформации:

набухание — в условиях исключения возможности бокового расширения при насыщении грунта водой или химическим раствором;

усадку — в условиях свободной трехосной деформации при высыхании грунта

; (Б.1)

, (Б.2)

где h₀ и h_sw  — высота образца до и после увлажнения;

V₀ и V_sh  — начальный и конечный объемы образца.

Методы лабораторного определения характеристик набухания и усадки представлены в ГОСТ 24143.

По ГОСТ 25100 набухающие грунты в зависимости от величины относительного набухания без нагрузки подразделяются на:

слабонабухающие, если 0,04 £ e _sw £ 0,08;

средненабухающие, если 0,08 < e _sw £ 0,12;

сильнонабухающие, если e _sw > 0,12. В наибольшей степени величину возможной деформативности набухающих грунтов отражает обобщенный показатель набухания — усадки e _swh .

. ( Б.3 )

Обозначения прежние.

Поверхностные слои земляного полотна (на откосах, под основной площадкой) находятся в зоне сезонных изменений влияния внешних факторов и работают в условиях переменного температурно-влажностного режима. Поэтому при установлении расчетных параметров грунтов следует учитывать наибольшую их деформативность и ориентироваться на показатель усадки набухания e _swh .

Грунты считаются слабонабухающими, если e _swh £ 10; средненабухающими, если 0,10< e _swh £ 0,20; сильнонабухающими, если e _swh > 0,20.

Для глинистых грунтов с влажностью предела текучести 0,35 £ W_L £ 0,65, удовлетворяющих требованию 0,03 £ (W_p — 0,4 W_L ) £ 0,09; при ориентировочных расчетах могут быть использованы эмпирические зависимости для прогнозирования состояния и свойств набухающих грунтов [38; 39; 47]. Показатель усадки — набухания:

. Давление набухания Р _sw :

Р _sw = 6 e _swh · W _L = 6 МПа (60 кгс/см² ). (Б.4)

Просадочные грунты — грунты, которые под действием внешней нагрузки или собственной массы при замачивании водой или другой жидкостью дают просадку и при этом значение относительной просадочности e _sl ³ 0,01 — по ГОСТ 25100.

Относительная просадочность — отношение уменьшения высоты образца грунта в результате его замачивания водой или другой жидкостью при определенном вертикальном давлении к высоте образца природной влажности при давлении, равном природному на глубине отбора образца. Определяется по ГОСТ 23161.

При предварительной оценке к просадочным грунтам обычно относятся лессовые грунты со степенью влажности S_r £ 0,8, для которых величина показателя I_ss , определяемого по формуле В.5, меньше значений, указанных в таблице Б.3.

Таблица Б.3

I_ss = (e _L - e )/(1 + e ) , (Б.5)

где е — коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности;

е_L —коэффициент пористости, соответствующий влажности на границе текучести W_L и определяемый по формуле

e_L = W_L r _s / r_w , (Б.6)

где r _s  — плотность частиц грунта, г/см³ ;

r_w  — плотность воды, принимаемая равной 1 г/см³ .

I — зона постоянного значения плотности и влажности грунтов после стабилизации процессов набухания в изменившихся при строительстве условиях; II — зона сезонного изменения плотности и влажности грунтов; h_в — глубина зоны выветривания

Рисунок Б.1 — Схема образования зоны сезонного выветривания после сооружения земляного полотна

Пучинистые грунты — грунты, которые при замерзании могут увеличиваться в объеме. К грунтам, подверженным морозному пучению, относятся:

глинистые — супеси, суглинки, глины;

легковыветривающиеся — сланцы, алевролиты, аргиллиты, мергели в зоне активного выветривания;

крупнообломочные — грунты с глинистым заполнителем, пылеватые пески.

Значение морозного пучения грунтов зависит от их естественной влажности и условий возможного увеличения влажности слоя в процессе его промерзания (от глубины расположения уровня грунтовых вод). В наибольшей степени подвержены пучению пылеватые грунты.

Ориентировочные значения относительного пучения грунтов в зависимости от их естественной влажности и разности величин естественной влажности и влажности на границе раскатывания (пластичности) приведены в таблице Б.4.

Таблица Б.4

ПРИЛОЖЕНИЕ В

МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТОЛЩИНЫ ЗАЩИТНОГО СЛОЯ ПО УСЛОВИЮ ОГРАНИЧЕНИЯ ВЕЛИЧИНЫ МОРОЗНОГО ПУЧЕНИЯ ЕГО ОСНОВАНИЯ И ОБЕСПЕЧЕНИЯ НЕОБХОДИМОЙ ПРОЧНОСТИ ПОДСТИЛАЮЩЕГО СЛОЯ

Определение необходимой толщины защитного слоя может быть выполнено по методике, представленной в Методических рекомендациях [9]; при отсутствии детальных исходных данных рекомендуется использовать методику, приведенную в Технических указаниях [10]. При этом в настоящем приложении приведены графики, значительно упрощающие выполнение расчетов.

В действующих нормативах ВСН 61-89 и рекомендациях [9—11] толщину подушки из дренирующих грунтов (т.е. толщину защитного слоя h₃ ) и рекомендуется определять по формуле

h₃ = Z_max - h _б - h _доп , (В.1)

где Z_max - максимальная глубина сезонного промерзания земляного полотна из дренирующих грунтов от верха балластной призмы; определяется по среднему многолетнему значению суммы градусо-суток ( W , °С · сут) отрицательных температур наружного воздуха (СНиП 2.01.01-82);

h _б - толщина балластного слоя (от верха балластной призмы);

h _доп - допустимая толщина промерзающего глинистого грунта под подушкой из дренирующих грунтов.

В Технических указаниях [10] приведены поправочные коэффициенты для определения расчетной глубины промерзания

(В.2)

где q  — коэффициент, учитывающий вид дренирующего грунта ( q = 1 для песчано-гравийной смеси и 0,90 —для асбестовых отходов);

n  — коэффициент, учитывающий вид конструкции земляного полотна (п = 1 для нулевых мест, 0,95—для выемок глубин более 1 м, 1,05 — для насыпей высотой более 1 м);

т — коэффициент, учитывающий увеличение глубины промерзания земляного полотна по сравнению с многолетними и средними данными, определяется по формуле

, ( В.3 )

где W ₁₀ — максимальная в десятилетнем периоде сумма градусо-суток отрицательных температур наружного воздуха за год, W ₁₀ °С · сут.

Величина h _доп , определяется по формуле

, (В.4)

где D _доп допустимая величина пучения, принимается в зависимости от категории дорог и перспективной скорости движения поездов.

Категория дорог ........ IV III II— I

D _доп , мм....................... 35 25 20

С — коэффициент, характеризующий условия промерзания и пучения С = 1 для условий сезонного промерзания и несливающейся мерзлоты, С = 1,4—для условий сливающейся мерзлоты;

f  — расчетная интенсивность пучения, зависит от вида и состояния грунта (в наибольшей степени от его влажности).

Установление толщины защитного слоя, при которой значение морозного пучения земляного полотна не превысит допустимых значений, должно проводиться методом подбора — путем последовательных приближений. Для упрощения этих расчетов составлены вспомогательные графики (рисунки В.1, В.2).

Для построения первичных графиков (рисунок В.1), характеризующих глубину промерзания двухслойной среды в зависимости от толщины поверхностного слоя дренирующих грунтов при различных климатических условиях, использована номограмма, взятая из Технических указаний [10], рисунок В.3.

а — при многолетней средней сумме градусо-суток отрицательных температур наружного воздуха W , °С · сут — 2600; б — то же W  — 2200; в — то же W — 1800; г — то же W — 1400;

д — то же W — 1000

Н_пр — глубина промерзания двухслойной среды, м.

Рисунок В.1 — Графики для определения толщины слоя дренирующего грунта, обеспечивающего непревышение допустимой величины пучения 20 мм, при различной интенсивности пучения f , %, для различных климатических условий

а — при допустимой величине пучения D = 20 мм; б — то же, при D = 25 мм; в — то же, при D = 35 мм; H _др — толщина слоя дренирующего грунта, м; f — интенсивность пучения, %; W  — средняя многолетняя сумма отрицательных температур наружного воздуха, градусо-сутки

Рисунок В.2 — Толщина дренирующего слоя, обеспечивающая непревышение допустимой величины пучения, в зависимости от интенсивности пучения, для различных климатических условий

Z _пр  — глубина промерзания; W  — средняя многолетняя сумма градусо-суток отрицательных температур наружного воздуха; h  — толщина слоя дренирующего грунта (песчано-гравийного)

Рисунок В.3 — Номограмма для определения глубины промерзания в зависимости от климатических условий при различной толщине дренирующего грунта

На итоговом графике (рисунок В.2) представлены значения суммарной толщины слоя дренирующих (песчано-гравийных) грунтов (H = h₃ + h _б ), обеспечивающего непревышение заданной величины пучения подстилающих глинистых грунтов (20—25—35 мм) при известных климатических и грунтовых условиях, выражаемых через суммарное количество градусо-суток отрицательных температур W и через интенсивность пучения глинистых грунтов f .

Требуемая толщина защитного слоя из песчано-гравийных грунтов h₃ определяется по формуле

h₃ = nm H _др - h _б . (В.5)

Значения W определяются по СНиП 2.01.01-82.

Значения интенсивности пучения могут быть установлены по прилагаемой таблице В.1 с учетом прогнозируемого режима поверхностных и грунтовых вод, устанавливающегося в результате разработки земляного полотна и осуществления запроектированных противодеформационных устройств.

В таблице В.2 приведены результаты расчетов, выполненных с использованием приведенных графиков по двум пунктам при различных условиях для насыпей и выемок.

Окончательно решение о требуемой толщине защитного слоя для каждого объекта принимается по большему из двух значений, полученных из условия непревышения допустимой величины морозного пучения подстилающих грунтов и по условию их прочности, но не менее предусмотренных СНиП 32-01-95.

Расчет толщины защитного слоя по условию обеспечения необходимой прочности подстилающего слоя

Принятая в настоящее время методика расчета представлена в ВСН 61 -89, Технических указаниях и Методических рекомендациях [9—11 ] и в другой технической литературе.

Для предотвращения возможности возникновения в грунте деформаций, пластических сдвигов суммарные нормативные напряжения « s » (от поездной нагрузки, собственного веса грунта и веса верхнего строения пути) не должны превышать критической для данного грунта нагрузки —Р _кр .

Таблица В. 1 — Характеристика пучинистости грунтов

Таблица В.2

• часть 1
• часть 2
• часть 3
• часть 4
• часть 5
• часть 6
• часть 7
• часть 8
• часть 9
• часть 10
• часть 11