5.3.1. Общие положения

На участках с неблагоприятными гидрогеологическими условиями в результате миграции влаги в морозозащитном слое дорожной одежды и в подстилающем грунте за зиму скапливается значительное количество воды. Весной темная проезжая часть оттаивает быстрее, чем обочины,

покрытые снегом, и поверхность мерзлого грунта имеет вогнутое очертание, образуя так называемый донник (рис. 5.9). Выделяющаяся при оттаивании ледяных линз вода разжижает подстилающий грунт и при проезде автомобилей в нем возникают гидродинамические напоры. Сопротивление грунта сдвигу снижается, что может явиться причиной разрушения дорожных одежд. Поэтому для отвода выделяющейся воды в конструкции дорожной одежды должны быть предусмотрены дренирующие слои из хорошо фильтрующих материалов- песка, щебня, отгрохоченного гравия.

-

-

Целью расчета дренажной системы является обеспечение водоотвода (расчет на осушение) или размещение в дополнительном слое основания (расчет на поглащение) всей воды, которая попадает в основание в расчетный период (весеннее оттаивание дорожной конструкции), а так же защита земляного полотна от переувлажнения поверхностной водой.

Расчет на дренаж дорожной одежды выполняется перед расчетом конструкции на прочность для определения минимальной толщины слоя дополнительного основания.

При устройстве дренирующих слоев толщиной до 30 см на всю ширину земляного плотна необходимо применять материалы с коэффициентом фильтрации 10 м/сут и более и коэффициентом неоднородности К_60/10 ≤ 5, имеющие незначительное капиллярное поднятие.

При устройстве дренирующего слоя только на ширину проезжей части для прикромочных дрен необходимо применять материалы с коэффициентом фильтрации 10 – 20 м/сут.

При устройстве дренирующих слоев, работающих по принципу поглощения, коэффициент фильтрации должен быть не менее 1 м/сут.

Дренажные слои необходимо устраивать из кондиционных песчаных грунтов на всю ширину с дренажными трубами для сбора и быстрого отвода воды за пределы земляного полотна. При этом необходимо обеспечить выход дренирующего слоя на откосы или сброса воды в ливневую канализацию. Кроме того, необходимо предохранить дренажи от заиливания, а выпуски труб от замерзания в них воды. Для устройства дренажного слоя, работающего на осушение, необходимо применять песчаные грунты, которые отвечают требованиям, приведенным в таблице 5.14.

Табл. 5.14

Коэффициент фильтрации песка (эталон), Кфэ	Коэффициент неоднородности песка, К60/10	Содержание частиц, размером меньше 0,1мм (в процентах не больше), при устройтве двухскатного профиля проезжей части при количестве полос движения
		две	четыре
40	< 3	10 7,5	7,0 5,5
20	3-5	7,0 6,5	5,5 4,5
10	5-10	4,0 3,0	3,0 2,0
5	> 10	2,0 1,5	1,2 1,0
Примечание. В числителе приведены данные для трубчатых дрен, в знаменателе – для фильтрующего слоя под обочинами.

Рис.5.10. Изменение коэффициента фильтрации в зависимости

от количества N частичек, меньше 0,1 мм

Коэффициент неоднородности песка, определяется по формуле:

К_60/10 =d₆₀ /d₁₀ , (5.20)

где d₆₀ и d₁₀ - диаметр частиц, мм, меньше которых в песке находится, соответственно, 60 и 10 % от массы.

Для предварительной оценки пригодности песка для устройства дренирующего слоя коэффициент фильтрации К_ф для данной группы грунта определяют по степени неоднородности (табл.5.14) по формуле:

К_ф = К_фэ К_0,1 , (5.21)

где К_0,1 – коэффициент, зависящий, от количества частиц, размером меньше 0,1 мм в данном песке, % от массы (назначается по рис. 5.10).

Для устройства продольного и поперечного дренажа применяют керамические, асбоцементные (перфорированные или с пропилами), пластмассовые трубы или трубофильтры диаметром 50 – 100мм.

Приток воды в основание, приходящийся на 1 м² проезжей части, в сутки–q и за весь расчет ный период весной – Q приведен в табл. 5.14.

Табл. 5.14

Дорожно-климатическая зона	Тип местности по	Объем воды, поступающий в основание (л/м^2)/(л/м^2 с)
		Супесь песча- ная и песок пылеватый	Суглинок песчаный, глина	Суглинок пылеватый	Супесь пылеватая
Северная	1	15/2,5	20/2,0	35/3,0	80/3,5
	2	26/3,0	50/3,0	80/4,0	130/4,5
	3	60/3,5	90/4,0	130/4,5	180/5,0
Центральна	1	10/1,5	10/1,5	15/2,0	30/3,0
	2	15/2,0	25/2,0	30/2,5	40/3,5
	3	25/2,5	40/2,5	50/3,5	60/4,0
Южная	3	20/2,0	20/2,0	30/2,5	40/3,0
Примечание 1. В числителе приведен общий объем воды Q (в литрах на квадратный метр), что поступает в основание за весь расчетный период, а в знаменателе - удельный q; Примечание 2. Для насыпей, устроенных из непылеватых грунтов, высотой большей, чем требуется по нормам, в Северной дорожно-климатической зоне принимают q = 1,5 л/(м^2с), в Центральной и Южной - 1 л/(м^2с); Примечание 3. При наличии распределительной полосы для участков, которые проходят в нулевых отметках, и насыпей высотой меньше, чем требуют нормы, в Северной зоне расчетные значения Q и q повышают на 20 %.

Приток воды в дренирующий слой (м³) за сутки составляет:

q_р = q К_п К_r /1000, (5.22)

где К_п - коэффициент, учитывающий неустановленный режим притока воды через неравномерное оттаивание и выпадение атмосферных осадков.(таблица 5.15);

К_r –коэффициент гидрологического запаса, учитывающий понижение фильтрующей способности дренирующего слоя в процессе эксплуатации дороги (таблица 5.15).

Табл.5.15

Дорожно-климатическая зона	Тип местности по увлажнению	KП для непылеватых ґрунтов	Пылеватые ґрунты
			КП	КГ
Северная	1	1,5	1,5	1,0/1,0
	2	1,5	1,6	1,2/1,2
	3	1,6	1,7	1,3/1,2
Центральна	1	1,4	1,5	1,0/1,0
	2	1,4	1,5	1,1/1,0
	3	1,5	1,6	1,2/1,0
Южная	3	1,0	1,3	1,1/1,0
Примечание 1. Для непылеватых грунтов КГ = 1,0; Примечание 2. В числителе приведено значения КГ при интенсивности движения свыше 1000 авт./сут на полосу, а в знаменателе - при интенсивности меньше 1000 авт./сут.

На участках, где продольный уклон уменьшается, вода накапливается за счет разных скоростей притока ее и оттока.

Количество воды, притекающей за сутки в основание на 1 м² проезжей части составляет: q_вг = q_р K_вг , (5.23)

а за весь срок запаздывания оттаивания водоотводных устройств

Q_вг = q_вг Т_з , (5.24)

где K_вг –коэффициент, характеризующий накопление воды в местах изменения продольного уклона.

Если уклоны имеют в переломе профиля одно направление, коэффициент К_вг назначают по номограмме (рис. 5.11) в зависимости от отношений

и ,

где і₁, да і₂– продольные уклоны, верхнего и нижнего перелома профиля;

n– пористость материала дренирющего слоя, в долях единицы;

К_ф - коэффициент фильтрации материала дренирющего слоя,м/сут.

При встречных уклонах продольного профиля:

_(5.25)

Рис. 5.11 Номограмма для назначения коэффициента К_вг– увеличение объема воды в дренирующем слое в местах изменения вогнутого профиля.

Дренажи проектируют с учетом объема воды, подходящей к основанию дорожной одежды за расчетный период, фильтрационных возможностей материала, длины пути фильтрации L. При удельном притоке воды за сутки

q = 5-7 л/сут на1 м² покрытия^, а также на участках дорог, проходящих в выемках, применяют по краям продольный трубчатый дренаж.

При проектировании дренажа мелкого заложения (с устройством ровиков) размеры ровиков назначают в зависимости от принятого диаметра дренажных труб. Диаметр труб определяется с учетом притока воды и уклона, с которым будут уложены трубы. Ориентировочно диаметр труб можно назначать по таблице 5.16.

Для заполнения ровиков применяют пески с К_ф ≥ 6,0 м/сут, гравий и щебень изверженных пород.

Табл. 5.16

Грунты	Длина пути фильтрации воды L, м	Условный d дренажной трубы, мм, по типам местности по увлажнению
		1	2	3
Супесь песчаная	3,75	–	–	50
	5,00	50	50	100
	7,50	50	100	150
	11,25	100	150	150
Песок пылеватый	3,75	–	50	50
	5,00	50	100	100
	7,50	100	100	150
	11,25	150	150	150
Суглинок легкий и тяжелый, песчаный, глина	3,75	–	50	50
	5,00	50	100	100
	7,50	100	100	150
	11,25	150	150	150
Суглинок легкий и тяжелый	3,75	50	100	100
	5,00	50	100	100
	7,50	100	150	150
	11,25	150	150	150
Супесь пылеватая	3,75	50	100	100
	5,00	100	100	150
	7,50	100	150	150
	11,25	150	150	150