Конструкции и расчет дренажных устройств

5.23. Примеры наиболее распространенных и хорошо зарекомендовавших себя в эксплуатации дренажных конструкции для участков дорог, проходящих и насыпях, и местах с нулевыми отметками, а также для реконструируемых участков, приведены на рис. 2.6 и 5.4.

Рис. 5.4. Дренажные конструкции (примеры):

а - на участках с малыми насыпями; б - при верхней части насыпи из дренирующих материалов; в - при подкюветном дренаже в выемке; 1 - плиты; 2 - плита у оголовка дрены; 3 - труба диаметром не менее 50 мм; 4 - подкюветный дренаж; 5 - водосточная труба; Н - высота насыпи

5.24. При назначении мероприятий по дренированию дорожной одежды и земляного полотна целесообразно соблюдать такую последовательность проектирования:

а) дорогу разделить на типичные участки по виду продольного профиля и природным условиям (характер рельефа местности, наличие водотоков, пересекающих дорогу, и др.) с учетом особенностей конструкций земляного полотна (насыпь, выемка, места с нулевыми отметками) и дорожной одежды (наличие монолитных слоев основания, а также морозозащитных или теплоизоляционных слоев из укрепленных материалов), обеспеченности материалами для дренирующего слоя и дрен; осуществления мер по ограничению притока поды в дорожную конструкцию;

б) для типичных участков определить количество воды, поступающем в основание; за сутки и за весь расчетный период (п. 5.14 - 5.16) с учетом предусмотренных мер по ограничению притока воды в дорожную конструкцию (п. 5.22);

в) наметить варианты дренажных конструкций;

г) обосновать расчетом толщину дренирующего слоя, необходимую в данных условиях, или определить, каким значением коэффициента фильтрации должен обладать дренирующий материал в заданной дренажной конструкции.

5.25. Дренажную конструкцию нужно проектировать с учетом объема притока воды, поступающей в основание дорожной одежды в расчетный период, фильтрационной способности материала, конструкции земляного полотна и т.д.

При удельном объеме притока воды в сутки q = 0,005 ¸ 0,007 м³/сут и более на 1 м² проезжей части, а также на участках с нулевыми отметками, в выемках и недостаточно высоких насыпях целесообразно устройство продольных трубчатых дрен у краев проезжей части.

Рис. 5.5. Номограмма для расчета дренирующего слоя из крупных песков:

L - длина пути фильтрации, равная 3.5 м; i - уклон низа дренирующею слоя

С целью повышения водопропускной способности дренажных устройств и тем самым более широкого использования мелких песков с коэффициентом фильтрации К_ф ³ 2 м/сут по краям основания дорожных одежд необходимо устраивать углубленные продольные ровики с трубчатыми дренами.

5.26. Поперечные выпуски из продольных дрен следует устраивать издлинномерных труб диаметром 8-10 см. Уклон труб-выпусков принимают больше уклона продольных дрен, но не менее 0,04-0,05. Расстояние между поперечными выпусками устанавливают с учетом продольного уклона дороги и рельефа местности, но оно не должно превышать 300 м. При продольном уклоне дороги 20 %о и менее выпускные трубы допускается укладывать в плане перпендикулярно к оси дороги; при уклоне до 40%о - под углом 85°, а при большем уклоне под углом 75° к ее оси.

5.27. На участках с затяжными продольными уклонами, превышающими поперечные, в местах погнутых вертикальных кривых для поперечного перехвата воды, движущейся в дренирующем слое вдоль дороги, и в местах уменьшения уклонов предусматривают поперечные трубчатые дрены диаметром 80 - 100 мм (поперечные прорези мелкого заложения), укладываемые в ровики глубиной 0,15 - 0,2 м с фильтровыми обсыпками из каменных материалов или фильтрующего нетканого синтетического материала типа Дорнита, Бидима и др. Расстояние между поперечными прорезями принимают равным 10 - 20 м.

5.28. При наличии водосточной сети предусматривают сброс воды из поперечных выпусков и поперечных прорезей непосредственно в водоприемники.

5.29. При устройстве дренирующего слоя из крупных песков и других материалов с коэффициентом фильтрации более 10 м/сут расчет его толщины на своевременный отвод воды ведут по номограмме (рис. 5.5). По известным значениям q_р (в кубических метрах за сутки на 1 м², см. формулу (5.2) и К_ф (в метрах за сутки) на оси абсцисс номограммы находят величину q_р/К_ф, а по ней на оси ординат - h_нас (в метрах). При длине пути фильтрации L > 3,5 м найденное по номограмме значение h_нас умножают на отношение L/3,5.

Рис. 5.6. Номограмма для расчета толщины h_нас дренирующего слоя из песков мелких и средней крупности

Рис. 5.7. Углубленный продольный ровик с трубчатой дреной:

1 - Труба диаметром 80 - 100 мм или трубофильтр диаметром 50 мм; 2 - зона движения свободной воды; 3 - зона движения капиллярной воды; 4 - подушка из мелкого гравия или щебня

Рис. 5.8. Номограмма для расчета дренирующего слоя в конструкции с углубленными продольными ровиками при песке:

а - мелком; б - средней крупности

Полную толщину дренирующего слоя вычисляют по формуле (5.1). По номограмме (см. рис. 5.5) можно также определить требуемый коэффициент фильтрации дренирующего материала при известных значениях q_р, h, i, h_нас, L.

5.30. Метод расчета толщины дренирующего слоя, устраиваемого из песков мелких и средней крупности, основан на закономерностях установившегося режима движения воды в двух взаимно связанных потоках, расположенных в два яруса: в нижнем потоке движется свободная, а в верхнем - капиллярная вода. Дренирующий слой в этом случае можно рассчитать с помощью номограммы (рис. 5.6). Для чего предварительно вычисляют отношение q’/К_ф (где q’ - приток воды на 1 м дороги, м³/сут; К_ф - коэффициент фильтрации дренирующего материала); (q’ - определяют с учетом расчетного объема притока воды (п. 5.14 - 5.16); при односкатном поперечном профиле проезжей части q’=q_рВ, при двухскатном q’ = 0,5q_рВ (где В - ширина проезжей части, м). Затем по номограмме (см. рис. 5.6) при известных значениях q’/К_ф и поперечного уклона грунтового основания находят отношение 3,5h_нас/L (горизонтальная ось) и по нему при заданной длине пути фильтрации определяют величину h_нас, а по формуле (5.1) находят полную толщину дренирующего слоя.

По этой же номограмме можно определить и требуемый коэффициент фильтрации материала при заданной толщине дренирующего слоя и известных других параметрах.

5.31. Дренирующий слой в дренажной конструкции с углубленными продольными ровиками, (рис. 5.7), усиливающими процесс движения воды в песке мелком и средней крупности, рассчитывают с помощью номограмм (рис. 5.8).

По этим номограммам получают сразу полную толщину дренирующего слоя h_п в зависимости от крупности песка, расчетного объема притока воды в дренирующий слой (см. п. 5.14 и 5.15) q_р, коэффициента фильтрации дренирующего материала К_ф длины пути фильтрации L (расстояние от оси дороги до внешней бровки ровика, поперечного уклона низа дренирующего слоя i). По этим номограммам можно определить требуемое значение коэффициента фильтрации песка при известных других параметрах дренажной конструкции.

5.32. Полную толщину дренирующего слоя h_п (в метрах), достаточную для временного размещения в его порах поступающей в конструкцию в начальный период ее оттаивания воды, определяют по формуле, основанной на сравнении объема воды, подлежащей размещению, и объема свободных пор в материале дренирующего слоя:

h_п = (Q/n + 0,3h_зап):(1 - j_зим), (5.6)

при Q = q_pT_зап,

где j_зим - коэффициент заполнения пор влагой в материале дренирующего слоя к началу оттаивания (табл. 5.3);

Q - количество воды, накопившейся в дренирующем слое за время запаздывания T_зап начала работы водоотводящих устройств, м³/м² (во II дорожно-климатической зоне T_зап = 4¸6 сут, в III зоне - 3¸4 сут, большие значения для мелких песков);

n - пористость материала, и долях единицы.

5.33. В процессе эксплуатации дороги выходы на откосы сплошного песчаного дренирующего слоя нередко заиливаются. В таком случае следует рассчитать дренирующий слой на кратковременное размещение воды и осушение и, кроме того, проверить достаточен ли объем незаполненных пор в этом слое для размещения в нем на продолжительное время (t_пр = 15¸20 сут в условиях II III дорожно-климатических зон) поступающего количества воды с учетом испарения влаги.

5.34. На участках дорог с многополосной проезжей частью, где невозможно обеспечить длину пути фильтрации L £ 10 м, дренирующий слой должен быть рассчитан на поглощение всего количества поды, поступающей за весь расчетный период.

Полная толщина требуемого песчаного слоя для этих участков может быть рассчитана по формуле (5.6), но количество подлежащей размещению в свободных порах воды следует принимать Q = q_рt , где t - полное число дней притока воды в подстилающий слой.

Таблица 5.3

Толщина дренирующего слоя, см	Значение j_зим во II дорожно-климатической зоне при пористости n, равной
0,4	0,38	0,32	0,28
До 20	0,4	0,5	0,6	0,7
20 - 40	0,35	0,4	0,5	0,6
Более 40	0,3	0,35	0,45	0,55

Примечание. В III дорожно-климатической зоне величину j_зим следует принимать равной 0,8 от значений, указанных в этой таблице.