Лекция 1 Общие сведения по сооружениям специального

1
Лекция 1
Общие сведения по сооружениям специального назначения
Обеспечение безопасной эксплуатации автомобильной дороги включает
многие требования, в т. ч. защиту ее от оползней, снежных лавин, камнепадов, селевых и грязевых потоков, различных водотоков и других природных явлений.
Таким образом, автомобильная дорога, наряду с земляным полотном, дорожной одеждой, эксплуатационными обустройствами, имеет многочисленные искусственные сооружения специального назначения (далее спецсооружения), количество которых обычно в 2–2,5 раза больше, чем на равнинных дорогах (на 1 км), а
стоимость их может достигать 50 % общей стоимости дороги. Данные спецсооружения обеспечивают устойчивость элементов автомобильной дороги и гарантируют беспрепятственное и безопасное движение по ней транспортных средств.
Например, по трассе Кавказской перевальной дороги длиной 53,7 км построено 175 спецсооружений: Рокский тоннель длиной 3,6 км, 13 мостов, 140 водопропускных труб, 13 подпорных стен и 8 противолавинных галерей.
Для проектирования и строительства спецсооружений необходимы тщательные инженерно-геологические, инженерно-гидрологические и топографические изыскания.
При строительстве спецсооружений на автомобильных дорогах для доставки
материалов и оборудования, наряду с автомобильным транспортом, в труднодоступных районах применяют подвесные канатные дороги, фуникулеры, а иногда вертолеты. Все это значительно удлиняет сроки и повышает стоимость строительства.
Проектирование, строительство и эксплуатацию спецсооружений необходимо вести с обязательным соблюдением требований охраны окружающей природной среды.
Спецсооружения в горной местности
Спецсооружения для обеспечения устойчивости земляного полотна
За безопасность движения на автодорогах в первую очередь отвечает качество дорожной одежды, основанием для которой является земляное полотно, ко-
2
торое должно быть устойчивым независимо от рельефа местности, физикомеханических свойств грунтов. Для обеспечения устойчивости земляного полотна, оно ограничивается боковыми откосами, крутизну которых назначают с учетом механических характеристик грунтов.
Для оценки степени устойчивости откосов насыпи широкое распространение получил метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения. Сущность
метода заключается в предположении, что обрушение откоса может произойти
лишь в результате вращения оползающего массива вокруг центра О (рис. 1). Поверхность скольжения ВВ очерчена радиусом R из центра О. Оползающий массив
рассматривают при этом как некоторый твердый блок, все элементы которого
участвуют в одном общем движении.
Насыпь может потерять устойчивость при
нарушении
внутренних
удерживающих
сил
грунтового массива, а также в результате ее
сдвига по основанию, например, при расположении насыпи на косогоре (рис. 2). В этом случае
насыпь находится под действием сдвигающей
Рис.1.
силы Q sin  , направленной параллельно уклону
косогора. Противодействуют смещению насыпи
сцепление и трение между грунтом насыпи и поверхностью косогора.
Рис.2.
а) При крутизне косогора менее 1:5
(α < 10º) насыпь обычно сохраняет устойчивость.
б) При крутизне косогора (1:10–1:5) с поверхности косогора снимают дерн
и производят вспашку бороздами вдоль насыпи.
в) При крутизне косогора 1:5 на его поверхности устраивают уступы шириной 1–2 м с обратным уклоном 20–40 ‰.
г) При крутизне косогоров 1:5–1:2 устраиваются банкеты – придание насыпи более крутого уклона за счет выкладывания полунасыпи из крупнообломочных
камней или устройство устойчивого упора для откоса полунасыпи (рис. 3).
3
Банкет располагается на ступенчатом основании. Площадь сечения банкета назначается
1/5–1/7 от площади сечения насыпи в зависимости от вида грунта.
д) При крутизне откосов более 1:2 приРис.3.
меняют подпорные стены. В зависимости от
вида
земляного
полотна
(полувыемка-
полунасыпь, выемка и редко – насыпь) принимается тип подпорной стенки. При устройстве
полунасыпи и полувыемки для обеспечения устойчивости откосов полунасыпи и полувыемки
Рис.4.
проектируются две подпорные стены: верховая
(2) и низовая (1) (рис. 4).
Низовые подпорные стены располагаются в пределах ее откоса или при
очень крутом косогоре устраиваются по бровке земляного полотна для поддержания не только откоса насыпи, но и земляного полотна по всей его высоте, полностью исключая необходимость отсыпки низового откоса.
Верховые подпорные стены устраиваются: 1) для укрепления крутых неустойчивых нескальных откосов, если уменьшение крутизны откоса технически затруднено или экономически нецелесообразно; 2) для укрепления скальных откосов в виде
поддерживающих конструкций при этом форма поперечного сечения стены повторяет очертание поверхности скального откоса; 3) для укрепления подсеченных пластов с крутым падением неоднородных и слабых горных пород устраивается подпорная стена, усиленная контрфорсом в местах свеса горных пород (рис. 5);
Рис.5.
4
4) для устранения обвалов рыхлых пород, расположенных на скальных и полускальных грунтах выемки, выше откоса на расстоянии не менее 2–3 м от бровки
выемки с заглублением фундамента в коренные породы (рис. 6), при этом высота
подпорной стены на всю толщину рыхлой породы или при большой мощности
слоя высота стены уменьшается, а рыхлой породе придается устойчивый откос
(рис. 6).
Рассмотренные
типы подпорных
стен обеспечивают устойчивость откосов
насыпей и выемок и воспринимают давление поддерживаемого грунта и усилия
Рис.6.
от подвижной нагрузки. На горных доро-
гах проектируются также облицовочные и одевающие стены воспринимающие
только нагрузки от собственного веса.
Одевающие стены применяют для защиты от атмосферных воздействий интенсивно выветривающихся скальных и полускальных пород. Они плотно прилегают к откосам, предохраняют их от размыва стекающими дождевыми водами и
затрудняют доступ воздуха к грунтам, подверженных разуплотнению. Наиболее
простое поперечное сечение одевающей стены – трапецеидальное, она имеет наклон наружной грани 5:1 и внутренней 10:1. Толщина стены из каменной кладки
на растворе составляет 0,4–0,5 м, а из бетона – не менее 0,3–0,4 м.