МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СООРУЖЕНИЮ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА НА ПРИЖИМНЫХ УЧАСТКАХ РЕК

Москва 1982

МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства

Утверждаю

Зам. директора института

Н. Б. Соколов

25 ноября 1982 г.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СООРУЖЕНИЮ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА НА ПРИЖИМНЫХ УЧАСТКАХ РЕК

Одобрены Главным техническим управлением и Главтранспроектом

Москва 1982

Рис* 2, Укрепление откоса насыпи несортированной горной массой, отсыпаемой под углом естественного откоса в виде уширенной защитной призмы:

1 - контур защищаемого откоса; 2 - несортированная горная масса

Величины требуемой пересыпки установлены исходя из предположения, что после максимального при расчетном горизонте раэмываЛДт^^ 2 м на подтопляемом откосе насыпи еще останется защитный слой несортированной горной массы толщиной 2 cf* • Это гарантирует от повреждения откос собственно земляного полотна в пределах его проектного контура.

Применение указанной конструкции целесообразно при отсутствии в требуемом количестве камия расчетной крупности, необходимого для укрепления защищаемого откоса насыпи заданной проектом крутизны, и наличии горной массы, содержащей такой камень в меньшем количестве. Она рекомендуется для защиты откосов насыпей от навод-ковых вод и ледохода на дорогах Ш и 1У категорий при расчетных скоростях течения до 4 м/с* По технико-зкодо-мическим соображением она целесообразна при высоте насыпей не свыше 10 м*

10

a S 47 fS H,M

Рис.З. Величина у ши рения насыпи & t при защите откоса от размыва с использованием несортированной горной

массы:

/77 - заложение укрепляемого откоса насыпи*

- d_H =1м;---d_H ⁹ 0, 5 м

2.7. Конструкция защиты в виде уположеяного откоса устраивается из несортированной горной массы с заложением 1:4-1:5 на высоту подтопления откоса. Такие конструкции рекомендуются для широкой опытной проверки на участках трассы, где:

земляное полотно может быть подвержено интенсивным ледовым воздействиям;

на месте отсутствует в достаточном количестве горная масса, содержащая камень расчетного размера, определенного по формуле (2);

И

расчетная скорость течения не превышает 4 м/с;

ширина русла такова, что создание уположенного отко* са вызывает стеснение его на всех уровнях не свыше 15%.

По технико-экономическим соображениям эта конструкция целесообразна при глубине подтопления не свыше 5 м* Применение указанной конструкции рекомендуется, в частности, для защиты верховых откосов поперечных сооружений; в этих условиях не происходит стеснения русла водотока*

2,8* Защита головной части поперечных сооружений в зоне наибольшего воздействия льда возможна путем укрепления откосов каменной наброской расчетного размера , содержащей негабариты величиной более 1,5-2 м. Применение такой конструкции целесообразно также для создания упорных призм в основании защитных креплений.

2,0, Создание крупногабаритных массивов возможно из местного сравнительно мелкого каменного материала, например, путем омоноличивания на месте укладки каменной наброски бетоном. Под воздействием внешних факторов со временем неизбежно появление трещин в монолите с выделением отдельностей. Сохранность образовавшихся крупных глыб во времени зависит от местных климатических условий и может быть определена натуоными наблюдениями.

2,10, При конструировании защитной призмы из скального грунта по типу, представленному на рис, 1, на участках с радиусом кривизны менее 300 м рекомендуется проверять расчетный диаметр камня, определяемый по формуле (2), на устойчивость его под влиянием ледового воздействия. Эта проверка осуществляется в такой последовательности.

Определяется величина горизонтальной составляющей нагрузки от льда на откос Р_г , т/м, при ударе ледяного поля по формуле

P_r = #_f-R_n- '• tgcc-sin </>, , О)

-    временное сопротивление льда при раздроблении, принимаемое при наивысшем уровне ледохода равным 45 т/м^;

-    толщина льда, м (принимается равной 0,8 от наибольшей за зимний период толщины с вероятностью превышения 1%); угол наклона поверхности откоса к горизонту, град;

угол между направлением движения льдины и направлением откоса в плане, град; коэффициент, принимаемый в зависимости от толщины льда :

hj, ,м	| 0,4	0,5	0,6-0,7	о, 8-о, е	1-1,3
X м-1	1 0,008	0,07	0,06	0, 05	0,04

Вычисляется расчетный диаметр камня CL # » требуемый для укрепления откоса, из условия противодействия ледовому воздействию по выражению

af/= СГ. у    (4)

угол внутреннего трения материала каменной наброски, град;

с ^ответственно объемная масса камня и воды,

/ ³ т/м .

В качестве расчетного выбирается наибольший размер камня из определенных по формулам (2) и (4),

2*11, Гибкие железобетонные покрытия целесообразно применять для укрепления подтопляемых откосов при скоростях течения потока более 4-5 м/с, ожидаемых неравномерных осадках на откосах насыпей» возможных навалах льда толщиной до 1,0-1,5м*

Покрытия применимы на откосах крутизной не более 1:2 в границах от расчетной отметки верха крепления до меженного уровня, В зоне меженного горизонта необходимо создание упора в виде каменной призмы, устойчивой на действие потока и льда*

13

Покрытия выполняют картами длиной по фронту защиты до 200 м, площадью до 2 тыс.м^, из сборных блоков площадью 10-20 м2, соединенных между собой безмоментны-ми связями,,

2*12, Покрытия могут быть сплошные, плитные (рис*4) и сквозные - решетчатые (рис_в5) с заполнением ячеек несортированной горной массой₀

Фрагмент ap/w/pofiaHus

Рис.4. Гибкие железобетонные плиты:

1 - петли для стыкования диаметром 14 мм, длиной 800мм; 2 - полиэтиленовое покрытие; 3 - пакеты арматурных стержней Размеры в миллиметрах

Гибкость создается за счет шарнирного соединения элементов, представляющих собой арматуру в оболочке из полиэтилена.

Наброска в решетке выдерживает повышенную скорость потока по сравнению с такой же наброской, находящейся в свободном состоянии

j,    <5)

а*

-    скорость, потока, допускаемая для наброски d_so , находящейся соответственно в ячейках решетки и в свободном состоянии, м/ CJ

-    внутренний размер ячейки решетки по направлению потока, м$

-    расчетный диаметр cL^q наброски, м.

15

При укреплении откосов насыпи, сооруженной из мелкозернистых грунтов, следует предусматривать меры, исключающие суффозию их через защитную одежду (устройство песчано-гравийного фильтра, противосуффозионного синтетического мата из нетканых и других полотен).

Поверхность откоса, на которую укладывается покрытие, должна быть спланирована; допускаются неровности размером +0,20 м на длине 5м₀ В основании под плиты недопустимы выступы отдельных камней на величину более 0, 15 м,

2.13,    Решетчатое покрытие устраивается по слою подготовки из несортированной горной массы толщиной, равной двум расчетным диаметрам cL* » и ячейки решетки заполняют этим же материалом. При заполнении решетки несортированной горной массой, характеризующейся d% ⁼ 25-30 см > 50%, защитная способность конструкций возрастает примерно в 1,7 раза; для нее допустима скорость до Up ■ 6 м/с*

2.14,    Укрепление подтопляемых откосов возможно комбинированными защитными конструкциями, содержащими отдельные элементы перечисленных выше устройств (например, комбинация защитной призмы из скального грунта расчетной крупности в нижней части насыпи и гибких железобетонных покрытий в верхней и т.д,),

2.15,    Рациональными видами инженерных конструкций, применяемых в определенных условиях для защиты откосов от размыва, являются: защитные и подпорно-оседающие стены, сборные железобетонные ряжи, береговые ограждения и т,д, [ 3,4 ] ,

2.16,    Защитные и подпорно-оседающие стены применяются для укрепления земляного полотна при расположении его на стесненных участках русла и при высоких скоростях течения. Материалом для стен служит обычно бетон или железобетон. Типы защитных стен весьма многочисленны. (рис. 6),

При проектировании защитных стен особое внимание следует уделять мероприятиям по предотвращению подмыва их

16

оснований, так как подмыв является основной причиной деформаций этих сооружений.

$ ВИГ-500

Рис. 6. Схемы конструкций защитных стен: а - монолитные? б - сборно-монолитные? в — сборные из железобетонных тонкостенных элементов

2.17_# Подпорно-оседающие стены являются бесфундамент-ной разновидностью продольных берегоукрепительных сооружений. Они состоят из одевающих стен и оседаютпих массивов (рис*7).

17

2

(или защищаемый берег); 3 - противовес (нарощенный участок оседающего массива); 4 — прокладка из толя;

5 - сборно-монолитный оседающий массив

Основным преимуществом подпорно-оседающнх стен по сравнению с выполняющими аналогичные фуикпиж в тех же гидрологических условиях защитными стенами является отсутствие фундамента, затраты на сооружение которого составляют около 40% стоимости стены. Вследствие этого общая стоимость защиты и трудоемкость при ее выполнении значительно снижаются по сравнению с устройством защитных стен,

2.18,    Подпорно-оседающие стены в технико-экономическом отношении целесообразно применять при расчетных скоростях течения в пределах от 4 до 8 м/с л наличии

в русле реки (в зоне предполагаемого основания подпорно-оседающих стен) гоавийно-галечно-валунного материала,

2.19,    Одевающие стены и оседающие массивы подпорно— оседающих стен рекомендуется проектировать преимущественно из сборных элементов,

13

Высоту (длину) оседающих массивов целесообразно принимать с учетом их последующего погружения на глубину размыва hp#}# • прогнозируемую по формуле (1)*

Наращивание оседающих массивов на длину, соответствующую глубине размыва, целесообразно осуществлять (частично или полностью) в процессе строительства под-порно-оседающих стен,

В случае значительной глубины меженных вод или с целью снижения величины опускания оседающих массивов, а также при недостаточной изученности рельефа и фракционного состава дна русла рекомендуется создавать под оседающими массивами искусственное основание (наброс-ку).

Начало участка зашиты откоса (берега) подпорно-осе— дающими стенами с целью предотвращения их повреждения с торца целесообразно защищать путем заделки первых секций оседающих массивов в откос (берег) или посредством постройки шпоры, располагаемой с верховой стороны участка защиты.

2.20.    При наличии у основания подтопляемой насыпи слаборазмываемых грунтов или выходов скалы для защиты откосов насыпи от размыва возможно применять сборные железобетонные ряжи, заполненные камнем.

Береговые ограждения из железобетонных свай и досок (рис.8) используются при возможности забивки свай в дно водотока у защищаемого объекта. Железобетонные доски укладываются за сваями и прикрепляются к ним. Пространство между стеной из железобетонных досок и защищаемым откосом заполняется каменной наброской. В зависимости от крупности материала стену из железобетонных досок устраивают сплошной или сквозной.

При возможности больших размывов основания пространство около внешней стороны ограждения дополнительно укрепляют (см.рис.8).

2.21,    Конструкции гибких железобетонных покрытий_гза-щитных и подпорно-оседающнх стен, железобетонных ряжей и ограждений из железобетонных свай и досок целесообразно проверять на устойчивость под влиянием ледового воздействия в соответствии с рекомендациями п.2.10.

19

УДК 625,114 + 625.122 s 624.123 (083.75)

©

Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства, 1882

Рис, 8. Продольные защитные железобетонные ограждения:

1 - муфта; 2 - железобетонные сваи; 3 - раддбалка; 4 - железобетонные доски размером 300x50x10 см

20

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящие Рекомендации предназначены для использования проектными институтами и строительными организациями Минтрансстроя при индивидуальном проектировании и строительстве земляного полотна (насыпей и выемок) на прижимных участках в условиях, аналогичных условиям трассы БАМа,

В Рекомендациях рассмотрены методы проектирования подтопляемых насыпей и способы защиты их откосов от воздействия паводковых вод и ледохода, вопросы проектирования поперечного профиля скальных выемок (я полу-выемок) с учетом мероприятий по защите путй от скально-обвальных явлений, приведены требования по технологии производства работ при сооружении указанных конструкций в специфических условиях крутых скальных косогоров при подтоплении их горными реками»

Рекомендации подготовлены на основании результатов полевых и лабораторных исследований, опытного строительства, _а также теоретических разработок.

Рекомендации разработаны А,М,Володиным, И.Д,Тка-чевским, Б,И,Цвелодубом, Ф.И.Целиковым, Л.Н,Юдиным, Е.А,Я ковлевой (ДНИИС), Н.И,Басалаевым, Е. А.Бойцовым, А.П,Кудрявцевым (Ленгипротранс), И.Я.Мелик-Бахтамян, Н.Е.Тевдорашвили (Грузинский политехнический институт),

В проведении исследований и опытном строительстве принимали участие Мосгипротранс, Ленинградский политехнический институт. Грузинский политехнический институт и строительные тресты Тындатрансстрой, Бамстроймехани— зация, Бамтрансвзрывпром,

Рекомендации предназначены для широкой опытной проверки и накопления материалов к предстоящему пересмотру действующих нормативных документов.

Замечания и пожелания по настоящим Рекомендациям следует направлять по адресу? 129329 Москва, ул.Кольская, 1, ЦНИИС.

Зав.отделейием

земляного полотна и верхнего строения пути

П.Г.Пешков

3

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1.    Прижимные участки трассы¹ характеризуются сложностью производства работ при сооружении земляного полотна и последующего обеспечения безопасности движения поездов вследствие стесненности условий, воздействия скально-обвальных процессов, паводковых вод и ледохода.

Земляное полотно на прижимных участках может быть запроектировано насыпями, прислоненными к косогору, шли полувыемками (выемками).

В первом случае возникает проблема защиты откосов насыпей от разрушающего воздействия паводковых вод и ледохода, во втором - защиты основной площадки от попадания обвально-осыпного материала с откосов выемок и косогоров. Окончательное решение в пользу того или иного варианта принимается на основании технико-экономических расчетов.

Имеющийся опыт проектирования, строительства и эксплуатации дорог в горных условиях (железнодорожные линии Комсомольск - Совгавань, Новокузнецк — Абакан, Карламан - Белорецк, БАМ и др.) свидетельствует о том, что проектирование земляного полотна на прижимах прислоненными насыпями предпочтительно по сравнению с проектированием его полувыемками.

1.2.    В Рекомендациях даются различные конструктивные решения земляного полотна (насыпей и выемок) на прижимных участках трассы и предложения по технологии их осуществления. При этом отражены лишь особенности конструкций и технологии, связанные со спецификой расположения земляного полотна на прижимах. Остальные элементы конструкции и технологии принимаются по существующим нормативным документам.

^Прижимные участки трассы - это места, в которых размещение земляного полотна ограничено с одной стороны крутыми (как правило, скальными) косогорами, а с другой - водотоками, в большинстве случаев не имеющими прибрежных террас.

Проектирование земляного полотна должно .роиэводить-ся на основании гидрологических обследований участков трассы с учетом климатических условий района.

1*3, При разработке рекомендаций по конструкциям защиты земляного полотна от размыва из местных скальных материалов в основу положены результаты натурного обследования подтопляемых насыпей на строящихся и эксплуатируемых железнодорожных линиях* Конструкции из скальных материалов, рассчитанные на восприятие водного подтока, не всегда могут предотвратить деформации от ледового воздействия. На прижимал, расположенных на участ*-ках крутых поворотов реки, в периоды интенсивного ледохода, особенно при образовании заторов, возможно нарушение укоепления. сопровождающееся перемещением отдельных камней объемом до 1,5-2м . В то же время установлено, что при прочих равных условиях в меньшей степени подвержены деформациям при ледоходе уположен-ные откосы. При этом фракционный состав грунта таких откосов не имеет решающего значения для предотвращения деформаций.

Каменная наброска при сооружении подтопленных насыпей в основном применялась в виде уширенной отсыпки из несортированной горной массы под углом естественного откоса. В последующем такие откосы в результате совместного воздействия паводковых вод и ледохода частично переформировываются, образуя в нижней части откоса 'профиль равновесия', который в дальнейшем сохраняет стабильность.

1.4. Конструкции гибких железобетонных покрытий разработаны и предложены для укрепления откосов подтопляемых насыпей на основании исследований ЦНИИСа. Такие конструкции применены на опытных объектах БАМа, в Западной Сибири, Казахстане и в других районах* Рекомендации по сферам их использования разработаны на основе результатов проектирования, строительства и эксплуатации этих конструкций как на опытных участках БАМа, так и на других объектах.

1*5. Для защиты откосов от размыва в некоторых случаях могут быть использованы и другие типы укрепле-

5

ния, применяемые на горних реках Кавказа, режимы ко-торых (в части изменения скоростей течении) сходны с режимами рек БАМа,

1,6, Данные Рекомендации отражают основные особен* ности производства работ при сооружении земляного полотна на прижимных участках; они основаны на материалах опытных работ и экспериментальных исследований, являются в значительной степени новыми и учитывают мероприятия по охране окружающей среды*

2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРИСЛОНЕННЫХ НАСЫПЕЙ

2.1,    Очертание поперечного профиля подтопляемых насыпей следует устанавливать с учетом всей совокупности топографических, инженерно-геологических и гидрологических условий.

Бровка насыпей, расположенных вдоль рек, должна возвышаться над наибольшей (расчетной) отметкой воды не менее чем на 0,5 м; бровка незатопляемых берм, в том числе образуемых каменной наброской защитных призм, -не менее чем на 0,25 м.

Наибольшую расчетную отметку воды следует определять, исходя из заданной вероятности превышения уровня, с учетом наката волны на откос и подпора.

Очертание поперечного профиля насыпи устанавливается расчетом. При выполнении расчетов необходимо учитывать влияние подтопления и сейсмического воздействия.

Учет влияния подтопления должен осуществляться путем внесения соответствующих поправок в расчетные значения физико-механических параметров грунта, введения в расчет гидродинамических сил и сил взвешивания.

Учет сейсмического воздействия рекомендуется осуществлять в соответствии с указаниями СНиП по строительству в сейсмических районах [l] •

2.2,    Откосы насыпей, постоянно или периодически подтопляемые, должны быть защищены от воздействия паводковых вод и ледохода.

6

Для укрепления откосов широко применяют каменные материалы; при высоких скоростях течения потока можно использовать гибкие железобетонные покрытия, а в определенных условиях - и другие инженерные конструкции (защитные и под пор но-оседающие стены, береговые ограждения и др*)*

Для снижения размывающего воздействия потока на земляное полотно в сложных случаях (при высоких скоростях течения потока) предусматривают устройство поперечных сооружений (траверс, бун, шпор и полузапруд).

Конструкция защиты должна определяться на основании технико-экономического сравнения возможных вариантов»

2.3,    В условиях строительства БАМа и аналогичных им при расчетных скоростях течения до 5 м/с наиболее целесообразными с точки зрения стоимости, возможностей механизации, простоты использования и ремонтно-восстановительных работ являются защитные конструкции из местного кал енного (скального) материала слабовыветри^ веющихся пород*

Такого рода конструкции могут быть запроектированы в виде защитных призм из скального грунта, уширенной защитной призмы за счет пересыпки несортированной горной массы, уположенных откосов и комбинации этих видов защитных устройств,

2.4,    Основным типом укрепления из местного камня является конструкция в виде защитной призмы из скального грунта, содержащего камень расчетного диаметра dL_H

в количестве не менее 50% (рис, 1).

Толщина защитного слоя должна быть не менее трех расчетных диаметров камня при ширине образуемой бермы & не менее 1м* При невозможности по местным условиям одновременной отсыпки ядра насыпи и защитной призмы в соответствии с рекомендациями п. 41 ширину бермы U следует назначать не менее 3 м. Крутизну откосов защитной призмы следует назначать такой же, как и крутизну укрепляемых откосов насыпи.

На вогнутых участках русла, где откосы насыпи могут подвергаться интенсивному воздействию ледохода, следует предусматривать защитную призму с шириной бермы о не менее 3 м с откосами не круче 1 :2,

7

8

Рис. 1, Укрепление откоса насыпи каменной наброской в виде защитной призмы: а, б - соответственно при неразмываемых и размываемых грунтах основания; 1 - каменная наброска, содержащая камень расчетной крупности cLK в количестве^- 50% Размеры в метрах

При размываемых основаниях необходимо предусматривать устройство у подошвы насыпи упорной призмы (см.рис, 1,6), требования к крупности камня в которой такие же, как и для камня защитной призмы на откосе. Объем камня в упорной призме назначают из условия обеспечения естественной самоотмостки откоса, образующейся в яме размыва у подошвы насыпи, и создания достаточного упора для защитной конструкции откоса насыпи.

Оржежтировочно глубжну размыва лить по формуле [2]

можно опреде-

/г ♦ А ^S'⁷⁷ Ьразм ' 0,93 ^е (, ^0,2 )    ~    ?

где tfjt - расчетная скорость потока у подошвы откоса, м/с;

Н/у - глубина потока у подошвы откоса (пои расчетном уровне высоких вод заданной повторяемости), м;

d - средний диаметр фракций грунта, глубина размыва которого прогнозируется, м.

2,5, Определение расчетного диаметра камня d# ,м, требуемого для укрепления откоса, рекомендуется производить по формуле 2

где /}

/7²- 2gf&Y~—) cos ос ’    ⁽²*

-    коэффициент, учитывающий устойчивость камня на откосе; рекомендуется принимать/^ ■ 1 на участках крутых поворотов русла реки (^ЗООм) и /} ^т 1,18 во всех остальных случаях;

-    соответственно объемная масса камня и воды;

-    угол наклона поверхности откоса к горизонту,

В качестве расчетной скорости течении Lfp при проектировании защитных конструкций принимается средняя скорость потока на вертикали у подошвы откоса в рассматриваемом створе,

2,8, Конструкция зашиты земляного полотна от размыва в виде уширенной защитной призмы (рис, 2), создаваемой за счет пересыпки под углом естественного откоса (откос \\!Т1₀ - примерно 1:1,25) несортированной горной массы, рассчитана на последующее частичное переформирование скального грунта под воздействием внешних факторов (паводковых вод и ледохода) с образованием на откосе самоотмостки из крупного камня.

На рис. 3 приведены графики, позволяющие установить требуемую величину уширения Л^ Для насыпей разной высоты при двух значениях расчетной крупности камня

9