CC BY
16
Вестник ТГАСУ № 4, 2013
291
УДК 624.131.436
ЧУРИЛИН ВЛАДИМИР СЕРГЕЕВИЧ, студент, lex-16-2008@mail. ru
Томский государственный архитектурно-строительный университет, 634003, г. Томск., пл. Соляная, 2
РАСЧЁТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
ПО УСЛОВИЮ МОРОЗОУСТОЙЧИВОСТИ В ЗАПАДНО-СИБИРСКОМ РЕГИОНЕ
Наряду с учётом общих нормативных положений при проектировании дорожных одежд следует руководствоваться указаниями специальных региональных документов. Это связано с тем, что осреднение климатических и природных условий в пределах территории, охватываемой той или иной дорожно-климатической зоной по СНиП 2.05.02-85*, приводит к необоснованному назначению расчётных величин характеристик грунтов земляного полотна с завышением или занижением их в пределах конкретного района. Вследствие этого снижается качество проектных решений и не обеспечивается эксплуатационная надёжность дорожных одежд.
Ключевые слова: глубина промерзания; климатический коэффициент; пучение грунтов земляного полотна; дорожно-климатическая зона; эксплуатационная надёжность; морозоустойчивость.
VLADIMIR S. CHURILIN, Student, lex-16-2008@mail. ru
Tomsk State University of Architecture and Building, 2, Solyanaya Sq., 634003, Tomsk, Russia
FROST RESISTANT PAVEMENT DESIGN IN WEST SIBERIAN REGION
Along with general regulations for pavement design it is advisable to observe the instructions provided by documents developed for the given region. This is because averaging of climate and natural conditions within the given region which is included in a road building climate zone in conformity with SNiP 2.05.02-85* leads to unreasonable calculation values assigned to subgrade soil with their overestimation or underestimation. This results in reduction of design consideration quality and serviceability of road pavements.
Keywords: depth of freezing; climatic factor; deep seat; road building climate zone; serviceability; frost resistance.
Расчётными значениями характеристик, необходимых для определения толщины дорожной одежды по условию морозоустойчивости, являются допускаемое пучение 1доп, величина которого назначается в зависимости от типа покрытия в см, и коэффициент пучения Кпуч в долях единицы, а также комплексная характеристика грунта по степени пучинистости В, см2/сут, климатический показатель а0, см2/сут, и расчётная глубина промерзания ZP, см [1].
© В.С. Чурилин, 2013
Расчётное значение глубины промерзания ZР следует определять по данным региональных исследований. При отсутствии достоверных фактических данных о глубине промерзания значения характеристик рекомендуется принимать по карте рис. 4.4 ОДН 218.046-01 [1]. Однако карта изолиний глубины промерзания, нашедшая отражение в инструкции [2], предназначена для целей фундаментостроения и не учитывает специфику работы дорожных конструкций в зимний период года.
Зимнее пучение грунтов земляного полотна существенно не влияет на ровность и долговечность дорожной одежды, если общая величина поднятия 1доп проезжей части в процессе промерзания не превышает величин, приведённых в ОДН 218.046-01 [2].
Ожидаемое зимнее поднятие 1доп дорожной конструкции определяют размерами влагонакопления в земляном полотне, которое, в свою очередь, зависит от глубины и скорости промерзания грунта [1].
Поскольку величина миграционного потока в промерзающих грунтах в значительной мере определяется ходом зимних температур, для характеристики скорости промерзания дорожных конструкций используется коэффициент а0, значения которого определяются по расчётной глубине промерзания —Р и расчётной длительности зимы Тз [3] из соотношения
а0 = —^
2Тз
Согласно положению инструкции [2] за расчётную длительность зимы в районах Зауралья рекомендуют принимать количество суток с момента наступления осенью среднесуточных температур воздуха ниже минус 10 °С. Это объясняется континентальностью климата и высокими скоростями промерзания с установлением весной устойчивой температуры воздуха 0 °С и не вызывает возражения. Что же касается рекомендаций по определению даты начала периода зимнего перераспределения влаги, то она представляется приближённой, необоснованно занижающей период промерзания на 10-15 %. Кроме того, ориентация лишь на температуру воздуха, и в частности на минус 10 °С, не позволяет учесть природу грунтов, их состояние и те условия, при которых происходит замерзание [4].
Комплексную характеристику грунта по степени пучинистости В, см2/ч, назначают на основе результатов специальных испытаний глинистого грунта на морозоустойчивость [1].
Ориентировочные значения коэффициента пучения грунта Кпуч можно установить на существующей дороге путем наблюдения (нивелировки) за величиной пучения 1пуч и определения глубины промерзания — бурением. На участках с глубоким залеганием грунтовых вод (1-й и 2-й типы местности по увлажнению) общее пучение прямо пропорционально наибольшей глубине промерзания и выражается уравнением [4]
Кпуч 1пуч^
Однако полученные значения относятся к конкретным условиям наблюдений. Значения коэффициента пучения Кпуч, %, приведены в прил. 2 СНиП 2.05.02-85* [5].
Расчетные характеристики глинистых грунтов
293
Исходя из ГОСТ 28622-90 [6], степень пучинистости грунта определяют по значению относительной деформации морозного пучения, полученному по результатам испытаний образцов грунта в специальных установках, обеспечивающих промораживание образца исследуемого грунта в заданном температурном и влажностном режимах и измерение перемещений его поверхности.
Осреднение показателей приводит к необоснованному назначению расчётных значений характеристик грунтов земляного полотна, что снижает качество проектных решений и не обеспечивает требуемой эксплуатационной надежности дорожных одежд [1]. При учете вышеизложенного в ТГАСУ были выполнены исследования по обоснованию расчётных характеристик глинистых грунтов для территорий Кемеровской, Томской, Тюменской, Новосибирской областей и Алтайского края, позволяющие повысить надежность дорожных одежд и увеличить срок их службы [7]. Значения характеристик грунтов, необходимые для расчёта конструкций дорожных одежд по условию морозоустойчивости, представлены в таблице.
Значения характеристик промерзания грунтов земляного полотна для расчёта дорожных одежд по условию морозоустойчивости, оптимальные толщины конструкций дорожных одежд на территории Алтайского края
Административный пункт Грунт земляного полотна Расчётные характеристики Расчётный уровень грунтовых вод, см Предлагаемая толщина дорожной одежды, см
2р, см 7 ^кр? см а0, см2/сут В, см2/сут при близком УГВ при глубоком УГВ
Бийск Суглинок твердый 198 160 140 5,27 250 72 67
Алейск Супесь твердая 192 140 135 5,08 250 54 47
Камень-на-Оби Суглинок твердый 205 160 144 5,42 250 55 51
Ребриха Суглинок твердый 201 160 140 5,27 240 51 47
Заринск Супесь твердая 198 140 139 5,23 240 57 53
Чарышское Суглинок твердый 180 160 123 4,63 240 60 51
Барнаул Суглинок твердый 194 160 135 5,08 250 51 46
Тальменка Суглинок твердый 205 160 145 5,46 260 57 54
Волчиха Суглинок легкий 193 160 138 5,19 250 39 36
Рубцовск Суглинок легкий 193 160 139 5,23 250 40 37
Для обеспечения надёжности проектных решений при расчётах дорожных одежд по условию морозоустойчивости требуются специальные исследования свойств грунтов рабочего слоя земляного полотна. Это условие особенно актуально для территорий со слаборазвитой инфраструктурой, например для Западной Сибири. Приведённые в статье результаты исследования, выполненного под руководством профессора В.Н. Ефименко, свидетельствуют о том, что значения характеристик грунтов, используемых в расчётах дорожных одежд, полученные применительно к азиатской части России, существенно отличаются от значений, рекомендованных действующими нормативными документами.
Библиографический список
1. Афиногенов, О.П. Конструирование и расчёт дорожных одежд / О.П. Афиногенов, В.Н. Ефименко, С.В. Ефименко. - Кемерово : Кузбассвузиздат, 2008. - 371 с.
2. Проектирование нежёстких дорожных одежд: ОДН 218.046-01. Государственная служба дорожного хозяйства Министерства транспорта Российской Федерации. - М. : Ин-формавтодор, 2001. - 145 с.
3. Ефименко, В.Н. Водно-тепловой режим земляного полотна автомобильных дорог при глубоком промерзании грунтов (на примере Юго-Востока Западной Сибири) /
B.Н. Ефименко // дис. ... канд. техн. наук. - Москва, 1978. - 216 с.
4. Водно-тепловой режим земляного полотна и дорожных одежд / под. ред. И.А. Золоторя, Н.А. Пузакова, В.М. Сиденко. - М. : Транспорт, 1971 - 416 с.
5. СНиП 2.05.02-85*. Автомобильные дороги / Госстрой России. - М. : ФГУП ЦПП, 2007. - 54 с.
6. ГОСТ 28622-90. Грунты. Метод лабораторного определения степени пучинистости. -М. : Изд-во стандартов, 1990. - 8 с.
7. Технология учёта региональных природно-климатических условий при проектировании транспортных сооружений (на примере территории Западной Сибири) / В.Н. Ефименко,
C.В. Ефименко, М.В. Бадина, Л.В. Григорьев // Вестник ТГАСУ. - 2011. - № 4. - С. 221-227.
References
1. Afinogenov, O.P., Efmenko, V.N., Efmenko, S.V. Konstrairovanie i raschet dorozhnykh odezhd [Road pavement design]. Kemerovo: Kuzbassvuzizdat, 2008. 371 p. (rus)
2. ODN 218.046-01. Proektirovanie nezhestkikh dorozhnykh odezhd [Flexible pavement design]. Gosudarstvennaya sluzhba dorozhnogo khozyaistva Ministerstva transporta Rossiiskoi Federatsii. Moscow : Informavtodor, 2001. 145 p. (rus)
3. Efmenko, V.N. Vodno-teplovoi rezhim zemlyanogo polotna avtomobil'nykh dorog pri glubokom promerzanii gruntov (na primere Yugo-Vostoka Zapadnoi Sibiri) [Water and thermal balance of road pavements at high depth of freezing (in the South-East of West Siberia)]. Moscow : 1978. 216 p. (rus)
4. Vodno-teplovoi rezhim zemlyanogo polotna i dorozhnykh odezhd [Water and thermal balance of road subgrades and pavements]. Editors I.A. Zolotor', N.A. Puzakov, V.M. Sidenko. Moscow, Transport, 1971. 416 p. (rus)
5. SNiP 2.05.02-85*. Avtomobil'nye dorogi [Automobile roads]. Gosstroi Rossii. Moscow : FGUP CPP, 2007. 54 p. (rus)
6. GOST 28622-90. Grunty. Metod laboratornogo opredeleniya stepeni puchinistosti [Grounds. Laboratory method of detecting a swelling degree]. Moscow : Izd. standartov, 1990. 8 p. (rus)
7. Efmenko, V.N., Efmenko, S.V., Badina, M.V., Grigor'ev, L.V. Tehnologija uchjota regional'n-yh prirodno-klimaticheskih uslovij pri proektirovanii transportnyh so-oruzhenij (na primere territorii Zapadnoj Sibiri) [Construction of traffic facilities with regard for regional natural climatic conditions (in West Siberia)]. Vestnik of Tomsk State University of Architecture and Building, 2011. No. 4. Pp. 221-227. (rus)
