цниис

МИНТРАНССТРОЯ

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ДОРОГ В сложных ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

МОСКВА 1974

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

УТВЕРадАЮ: Замдиректора института /Г.ХАСХАЧИХ/

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ДОРОГ В СЛОЖНЫХ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Москва 1974

модность ухудшения характеристик вследствие сезонных изменений состояния и свойств грунта, а также работу земляного полотна, как конструкции в целом, которая не может быть отражена в расчетах прямым путем; величина коэффициента устанавливается в соответствии с экспериментальными данными или данными о действительной работе земляного полотна и его основания в аналогичных условиях строительства и эксплуатации. Значения m = I рекомендуется принимать для дренирующих грунтов, а также для других грунтов, при условии, что их состояние и свойства после возведения земляного полотна не будут приобретать худшие физике - технические характеристики по сравнению с показателями этих характеристик, полученными на период изысканий. Значения m = 0,75 рекомендуется принимать для силыюнаоухающих грунтов, если такие грунты после возведения земляного полотна будут непосредственно подвержены интенсивному увлажнению, высыханию и промерзанию-оттаиванию. Промежуточные значения m от I до 0,75 следует принимать в зависимости от свойств и условий нахождения грунта в земляном полотне.

I.I6. Силовое воздействие воды необходимо учитывать в случаях постоянного подтопления откоса проектируемого земляного полотна и спада горизонта подтопления, а также при вскрытии откосами выемки водоносных горизонтов путем уменьшения значений объемного веса грунта, соответствующего снижения расчетных сдвиговых характеристик и введения сил, характеризующих гидродинамическое воздействие.

2. Устойчивость откосов, склонов и поддерживающих сооружений

2.1. Оценка степени устойчивости и обоснование мероприятий, обеспечивающих необходимую устойчивость откосов земляного полотна и естественных склонов, в пределах которых размещаются проектируемые сооружения, являются основными задачами проектирования земляного полотна в сложных инженерно-геологических условиях.

10

2.2.    Расчет устойчивости сооружений или их элементов необходимо выполнять при проектировании:

насыпей высотой более 12 м на прочном основании; насыпей любой высоты на слабом основании; насыпей подтопляемых;

насыпей высотой более 6 м из глинистых переувлажненных грунтов; выемок глубиной более 12 м;

выемок глубиной менее 12 м, прорезающих массивы переувлажненных глинистых грунтов, грунтов со слоистой текстурой, с наличием водоносных слоев и в других неблагоприятных природных условиях;

выемок с высотой откосов более 16 м в скальных породах;

земляного полотна на крутых и неустойчивых косогорах.

2.3.    Следует различать общую устойчивость откосов, склонов и сооружений и местную устойчивость откосов и склонов.

Нарушение общей устойчивости выражается в смещении большого объема грунтового массива, включающего весь откос или склон, или значительную их часть, а также со -оружение в целом; нарушение местной устойчивости проявляется в смещении поверхностных слоев откоса или склона.

2Л. Оценка общей устойчивости откоса, склона или сооружения заключается в сопоставлении расчетных значений показателей устойчивости К^Р с их нормативными значениями Ко •

Общую устойчивость можно считать обеспеченной при соблюдении условия

К^Р^К^Н0.    (7)

2.5. За нормативный показатель общей устойчивости следует принимать обобщенный коэффициент устойчивости Ко , определяемый по формуле

К„ = К, К_гKjK_AК₅К_М ,

II

где K₁ - коэффициент, учитывающий надежность данных о прочностных и дефориативных характеристиках грунтов рассматриваемого массива (таблЛ); при малом числе исследованных образцов, когда расчетные параметры грунта получены с использованием коэффициентов, понижающих (ухудшающих) фактические значения рассматриваемых характеристик, целесообразно принимать 1    ;

К₂ - коэффициент, учитывающий категорию линии (дороги), для которой проектируется данный объект (табл. 2);

К₃ - коэффициент, учитывающий класс (ответственность) проектируемого объекта (табл. 3);

-    коэффициент, учитывающий соответствие расчетной схемы естественным инженерно-геологическим условиям (табл. 4);

К₅ - коэффициент, учитывающий вид грунта и его назначение (табл. 3);

-    коэффициент, учитывающий особенности метода расчета; его величину рекомендуется принимать по табл. 6 на основе имеющихся фактических материалов йо учету степени устойчивости возведенных сооружений и результатов расчета этих сооружений на стадии проектирования в пределах от 0,8 до 1,1 ; в случае применения метода Терцаги-Крея рекомендуется принимать К_м= I.

2.6. Расчетные значения К_р показателя общей устойчивости откоса, косогора или сооружения определяются из основных уравнений статики:

К £Рсд“ ZP_yA = 0 ;

К^Р1М_[ГЕМ_уд=0,

где Х1Р_СД7 £М_сд- сумма проекций сил на принятые оси координат и моментов сил, вызывающих нарушение устойчивости;

£Р_УД1 £М_УД- сумма проекций сил на принятые оси координат и моментов сил, способствующих сохранению устойчивости.

12

Степень изученности грунта	Величина К,
Отличная: грунт исследован большим числом опытов; изучена работа аналогичных сооружений,построенных с использованием данного вида грунта и сохраняющих устойчивость не менее 10 лет	1,0
Хорошая: число исследованных образцов грунта не менее 5; в природных условиях грунт изучен мало; имеются отдельные сведения о нормальном состоянии сооружений, построенных с использованием данного грунта	1,05
Удовлетворительная : число исследованных образцов грунта не менее 3; о работе сооружений в аналогичных условиях сведений не имеется	1,1

Таблица 2

Дороги Категории Величина Железные I и П 1,05 Железные Ш и 1У 1,03 Автомобильные I и П 1,03 Железные У 1,00 Автомобильные Ш-У 1,00

13

Степень ответственности проектируемого объекта	Величина К3
Очень высокая: нарушение устойчивости объекта может создать непосредственную угрозу движению транспорта или вызвать перерыв движения на срок более I суток Большая: нарушение устойчивости объекта может вызвать перерыв движения	1,2
транспорта сроком до I суток Малая: при нарушении устойчивости объекта потребуется снижение скорости	1,1
движения транспорта, будет нарушена нормальная работа водоотводных устройств	1,0

Таблица 4

Соответствие расчетной схемы местным условиям Величина Полное: плоскости ослабления грунтового массива явно выражены, грунт однородный Приближенное: не имеется достаточного обоснования для выбора расчетной схемы, задача решается методом 1,0 попыток 1,05

14

УДК 625.12.001.2 + 625.72

Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства, LSlk

ПРЕДИСЛОВИЕ

Рекомендации по проектированию земляного полотна до-рог в сложных инженерно-геологических условиях разработаны в развитие "Указаний по проектированию железных и автомобильных дорог", СН-449-72 и соответствующих глав СНиП по проектированию железных и автомобильных дорог. Такой документ выпускается впервые.

Работа выполнена на основе опыта проектирования,строительства и эксплуатации железных и автомобильных дорог в различных природных условиях. При этом были использованы методические пособия, рекомендации литературных источников, результаты научно-исследовательских работ, решения соответствующих совещаний Комитета по земляному полотну Научно-Технического совета Министерства путей сообщения и Министерства транспортного строительства, а также замечания и предложения СоюздорНИИ, ДИИТа , МАДИ, МИиТа и других организаций.

В Рекомендации не включены вопросы, относящиеся к проектированию насыпей на слабых основаниях,потому что они рассмотрены в "Методических указаниях по проектированию земляного полотна на слабых грунтах", разработанных Союздорнии и ЦНИИСом и опубликованых в 1968 г.

Настоящие Рекомендации разработаны ЦНИИСоц, (д-р техн.наук Н.А. Перетрухин, кандидаты техн.наук А.С. Бутов, А.Ф.Высоцкий, В.В.Гулецкий, ГОъДьяковЬ А.И.Песов,

П.Г.Пешков, Б.И. Цвелодуб, Ф.И. Целиков, Е.А. Яковлева), при участии СоюздорНИМ (канд.техн.наук В.Д.Казарновский, инженеры Н.И. Вельыакина.. Ю.М. Львович), Ленгипротранса (А.П.Кудрявцев, И.К.Аникин, Н.И.Басалаев, М.И.Богдановский, К.В.Васильев, А.А.Верещагин, С.В.Гальперин, Н.К.Котельников, В.Д. Ошерович, Л.Л.Перковский), Мосгипротран-са (11.М. Гродский, С.Н. Махлис, Н.А. Чернякова), Tourvin-ротранса (канд.техн.наук В.П. Огоноченко), ХабИИИа

3

(канд.техн.наук И.И. Бахарев, инж. ю.Г. Супрунов), Гипро-дор1Ш.| Иинавтодора РСФСР (и**ж. Л.Ф. Чурсина), МАДИ (канд. техн.наук В.А. Александров), МГУ (д-р техн.наук С.М.Флей-шиан), под общей редакцией д-ра техн.наук Н.А.Перетрухина.

Рекомендации рассмотрены и одобрены секцией строительства железных дорог совместно с секцией изысканий и проектирования автомобильных дорог научно-технического совета, а также Техническим управлением Минтрансстроя.

Авторы выражают глубокую благодарность д-ру техн.наук, профессору Г.М. Шахуняицу за детальное рассмотрение данной работы при ее подготовке к изданию и за ценные замечания и предложения, направленные на улучшение содержания Рекомендаций.

Замечания и предложения по содержанию Рекомендаций и результаты их применения просим направлять по адресу: Москва, 129329, Игарский проезд, 2, отделению земляного полотна и верхнего строения пути ЦНИИСа.

ЗАМ. ДИРЕКТиРА ИНСТИТУТА

Г.ХАСХАЧИХ

РУКОВОДИТЕЛЬ ОТДЕЛЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА И ВЕРХНЕГО СТРОЕНИЯ ПУТИ

Б.ЦВЕЛОДУБ

4

I. Общие положения

1.1.    Земляное полотно и водоотводные устройства железных и автомобильных дорог необходимо проектировать индивидуально на участках со сложными инженерно-геологическими, гидрологическими и природными условиями, когда устойчивость, прочность и нормальная работа типовых конструкций земляного полотна в условиях эксплуатации дорог не может быть обеспечена.

1.2.    Назначение объектов для индивидуального проектирования обосновывается материалами•инженерно-геологических изысканий на стадии разработки технического проекта. Состав и содержание проектов приведены в приложении16.

1.3.    Разработка рабочих чертежей по объектам индивидуального проектирования выполняется на основе материалов детельного обследования инженерно-геологических, гидрогеологических, климатических условий и, при необходимости, условий промерзания - оттаивания грунтов на участках размещения проектируемых объектов.

IЛ. Задачей индивидуального проектирования является разработка и обоснование технико-экономическими расчетами конструкций земляного полотна и дополнительных мероприятий, обеспечивающих устойчивость, прочность, долговечность земляного полотна и нормальное движение транспорта в данных природных условиях.

1.5. За основу индивидуальных проектов принимаются соответствующие типовые поперечные профили насыпей, выемок, водоотводных устройств, ограждающих или других проектируемых объектов.

В состав работ по индивидуальному, проектированию входят:

проверка расчетом устойчивости откосов насыпей и выемок типовых конструкций с учетом местных условий;

обоснованный выбор мероприятий по обеспечению устойчивости откосов земляного полотна типовой конструкции,

5

если по расчету они окажутся неустойчивыми;

проверка общей и местной устойчивости земляного полотна;

обоснованное назначение противодеформационных мероприятий по результатам расчетов отдельных элементов земляного полотна (устойчивости, прочности, величины осадки и т.д.).

1.6.    Расчет земляного полотна, его основания и поддерживающих сооружений (подпорных стен, контрбанкетов и т.д.) на воздействие постоянной и временной нагрузок, определяющих напряженное состояние и деформативность грунта в откосах и основании полотна, производится по предельным состояниям.

Предельным является состояние, при котором земляное полотно в целом или его отдельные элементы (откосы, основание, поддерживающие сооружения) перестают удовлетворять предъявляемым к ним эксплуатационным требованиям -теряют способность сопротивляться внешним воздействиям, получают недопустимые деформации или местные повреждения.

1.7.    Требуемая надежность расчета и необходимая гарантия от возникновения предельных состояний земляного полотна или его отдельных элементов обеспечиваются учетом условий и особенностей действительной работы земляного полотна и его основания, обоснованным выбором расчетных схем и предпосылок расчета, а также введением в расчеты возможных минимальных значений прочностных характеристик грунтов и наибольших нагрузок, и воздействий.

Нагрузки и воздействия

1.8.    Расчеты устойчивости земляного полотна, его основания и поддерживающих сооружений следует выполнять на основное сочетание действующих нагрузок и воздействия:

6

веса и давления грунтов;

веса сооружений и их частей, в том числе верхнего строения пути (для железных дорог), подпорных стен и т.п.;

подвижной, временной нагрузки;

воды на участках подтопления.

При этом необходимо учитывать сопротивляемость грунтов силовым воздействиям.

В сейсмических районах расчеты следует выполнять на особое сочетание постоянных и временных нагрузок, реакций и сейсмического воздействия.

1.9. Вес и давление грунтов следует принимать в соответствии с положениями глав СНиП [I - 31 , а в районах сейсмического воздействия - f 4) .

1*10* Нормативная удельная нагрузка на земляное полотно от веса верхнего строения пути железных дорог р'’ принимается равной 0,15 кГ/см^ для железных дорог I и П категорий и 0,10 кГ/сы^ - Ш-1У категорий.

Для автомобильных дорог величину р* следует определять с учетом принятой по проекту дорожной одежды.

I.II. Нормативное удельное значение временной нагрузки на земляное полотно железных дорог pj определяется в зависимости от типа локомотива и толщины балластного слоя, принятых для проектируемой линии по формуле

где 2,7 - длина шпал, м;

h₆ - толщина балластного слоя, м;

- нагрузка на I пог.м пути от веса поездов, т, определяемая по формуле

р”=    т/пог.м;    (2)

^жб

ZIP - суммарное давление на одну тележку локомотива; £_жВ - длина жесткой базы тележки локомотива.

Для железнодорожных линий I и П категорий, а также

7

для вторых путей удельное значение временной нагрузки на земляное полотно целесообразно принимать равным предельно допускаемому давлению на основную площадку или , при установленных нормах уплотнения грунта верхней части насыпей, ориентировочно равным 0,8 кГ/см^.

Нормативное удельное значение временной нагрузки на земляное полотно автомобильных дорог р”_а при расчетах устойчивости откосов оиределяется по формуле

(3)

где Р_5а - нормативная нагрузка на одну гусеницу расчетной машины НГ-60, т/пог.м ;

Р„ - ширина базы нормативной нагрузки.

I.12.Воздействие на земляное полотно временной нагрузки, веса верхнего строения пути железных дорог и дорожной одежды автомобильных дорог учитывается посредством введения в расчет условного слоя высотами Н, и h_3n , определяемыми по формулам:

для земляного полотна железных дорог

р£ + р« .    <*)

т

для земляного полотна автомобильных дорог

н , н

,    -    Pc    +    Pta

где у - объемный вес грунта верхней части тела насыпи, кг/см³.

I.I3. Расчетные схемы размещения условного слоя грунта, заменяющего временную и постоянную нагрузки приведена на рис.1.

Для двухпутных и многопутных участков железнодорожных линий эквивалентную нагрузку на расчетных схемах следует показывать отдельно для каждого пути.

8

Рис.I. Расчетная схема действия временной нагрузки на основную площадку земляного полотна дорог: а - железных; б - автомобильных

1.1Ф. Основными характеристиками сопротивления грунтов силовым воздействиям являются нормативные сопротивления (сцепление - С , угол внутреннего трения - ср , модуль деформации - Е и др.), устанавливаемые по результатам статистической обработки данных непосредственных испытаний грунтов (приложение I) или, для расчетов на стадии разработки технического проекта, но данным СНиГ! [ 2].

I.I5. Устойчивость и прочность земляного полотна следует проверять расчетами с использованием расчетной характеристики А^Р грунтов, определяемой по формуле    р    р

А = A_t-m ,    (6)

_Ар

где A_t - расчетное значение характеристики на период испытания грунта (см. приложение I);

m - коэффициент условий залегания грунта в теле, откосах или основании земляного полотна, учитывающий воз-

9