Файл: Максимов С.Н. Инженерные сооружения (с основами строительного дела) учеб. пособие.pdf

Отдельные слои дорожной одежды работают в неодинаковых условиях, поэтому они должны обладать разной прочностью и со­ здаваться из разных материалов (рис. 118).

Верхний слой дорожной одежды (I), на который непосред­

тонкий слой прочного материала, лежащий на более толстых и менее прочных слоях (II и III) о с н о в а н и я п о к р ыт и я . От­ дельные слои дорожной одежды работают в различных условиях нагружения, наибольшую нагрузку воспринимает покрытие, по мере перехода к более глубоким слоям дорожной конструкции,

струкции. Поэтому верхние конструктивные слои дорожной одеж­ ды должны сооружаться из достаточно прочных материалов. По мере углубления прочность материалов дорожной одежды может уменьшаться.

Дорожная одежда своим нижним слоем опирается на поверх­

одежда будет прогибаться. Важно, чтобы этот прогиб был упру­ гим (обратимым), так как в противном случае необратимые дефор­ мации будут вести к образованию трещин и последующему раз­ рушению дороги.

Дорожные одежды бывают ж е с т к и м и и н е ж е с т к и м и . К первым относятся цементобетонные покрытия, а ко вторым — все остальные, создаваемые из несвязных или малосвязных материалов, пропитанных органическим вяжущим составом (рис. 119).

В зависимости от интенсивности движения, типа и тяжести транспортных средств, а также назначения дороги, выбирают ти­ пы покрытия и конструкцию основания.

При очень малой интенсивности движения и использовании относительно небольших автомобилей до настоящего времени при­ меняют простейшие дороги, у которых дорожным покрытием слу­ жит верхний уплотненный слой земляного полотна. Это так на­ зываемые г р у н т о в ы е д о р о г и , которые строятся путем вы­ равнивания дневной поверхности, придания поперечного уклона, создания кюветов по бокам от проезжей части и укатки самой дороги. Качество таких дорог зависит от грунтов, в которых они проложены, и существенно меняется по сезонам года. В ряде слу­ чаев их улучшают, производя укладку в верхнем слое земляного полотна «оптимальной смеси», позволяющей при уплотнении до­ стигать максимальной плотности и прочности. Как дороги мест­ ного назначения, они продолжают иметь широкое применение, но по мере роста грузооборота должны заменяться на более совер­ шенные.

199

Основание дорожной одежды, представляющее собой земля­ ное полотно, может создаваться в виде насыпи из местных грун­ тов. Для этого могут использоваться любые грунты, но для верх­ ней части земляного полотна, непосредственно подстилающей до­ рожную одежду, они должны быть мало меняющими свои свой­ ства при увлажнении и при попеременном промерзании и оттаи­ вании (в связи с нахождением этих грунтов в пределах глубины сезонного промерзания).

Сезонные изменения состояния грунта в земляном полотне, происходящие под влиянием указанных выше двух факторов, со­

мом уровня грунтовых вод, в порах грунтов, слагающих земляное полотно, происходит накопление влаги.

В п е р в у ю п о л о в и н у з и м ы происходит медленное про­ мерзание земляного полотна с поверхности, сопровождающееся передвижением воды в порах грунта по направлению к границе мерзлого грунта. Вода, замерзающая прежде всего в крупных по­ рах и пустотах грунта, превращаясь в лед, увеличивается в объе­ ме, создает давление на соседние массы грунта и отжимает из них еще не замерзшую в мелких порах воду. Эта вода передви­ гается к центрам замерзания, присоединяется к ранее замерзшей воде и еще больше увеличивает объем образующегося льда. В ре­ зультате этого в местах начавшегося раннего замерзания обра­ зуются горизонтально залегающие ледяные прослойки или линзы. Образование таких прослоек и линз льда происходит в местах медленного промерзания, где есть достаточное время для пере­

движения незамерзшей воды к центрам начавшегося льдообразо­ вания.

200

В результате возникновения зимой в грунтах основания до­ рожной одежды ледяных прослойков происходит поднятие покры­ тия, называемое п у ч е н и е м . Если это поднятие незначительно по величине и равномерно по площади, то оно не причиняет боль­

щие нормальную эксплуатацию ее и создающие условия для раз­ рушения покрытия.

Во в т о р у ю п о л о в и н у з и м ы промерзание идет бы­ стро, и условия для нового льдообразования оказываются мало благоприятными. Поэтому в этот период новых деформаций до­ рожного покрытия почти не происходит. В это время наибольшая глубина промерзания будет иметь место под очищаемой от снега проезжей частью дороги, под обочинами она будет меньше (ввиду того, что обочины не покрыты камнем и снег с них очищается не полностью), а под кюветами, наполненными снегом, совсем незна­ чительной.

В е с п о й наиболее интенсивно сказывается вредное влияние осенне-зимнего накопления воды в верхней части земляного полот­ на и образования в мерзлой толще грунтов ледяных прослоев. Вна­ чале таяние идет более интенсивно под проезжей частью (из-за большой теплопроводности дорожной одежды и снятия снежного покрова), чем под обочинами. При этом вода, образующаяся при таянии ледяных прослоев, не будет иметь выхода из корыта та­ лых грунтов под проезжей частью и будет сильно увлажняться и размягчать грунтовое основание дорожной одежды. Особенно ин­ тенсивно этот процесс развивается в пределах пучин и может со­ провождаться разрушением дорожной одежды и выдавливанием разжиженного грунта из-под покрытия.

В н а ч а л е лет а , при полном оттаивании грунта, положе­ ние нормализуется и обычный водный режим земляного полотна восстанавливается. Однако образовавшиеся серьезные нарушения дорожной одежды требуют проведения ремонтных работ.

Образование пучин в результате накопления льда в виде линз и прослоев в разных грунтах идет по-разному. Этот процесс почти не развивается в песках, поры которых сравнительно вели­ ки и при охлаждении незамерзшая вода успевает отжаться без образования скопления льда. Жирные глины, поры которых на­ столько малы, что движение воды в них затруднено, также мало пучиноопасны. Наиболее опасны в отношении образования пучин пылеватые грунты, в которых поры весьма неоднородны по раз­ мерам. В таких грунтах легко возникают отдельные центры ран­ него льдообразования, происходит интенсивная миграция воды к этим центрам и появляются ледяные прослои и линзы.

Для борьбы с интенсивным пучинообразованием применяют поднятие дорожного полотна на достаточную высоту над уровнем грунтовых вод, отсыпку морозоустойчивого (песчаного) грунта в

201

верхнюю часть земляного полотна, изоляцию грунтового основания

от источника увлажнения.

Прохождение дорог через болота представляет собой слож­ ную задачу, для решения которой нужно специальное изучение того болотного массива, который будет пересекать дорога. Как известно, болота образуются в результате постепенного зарастания водоемов или заболачивания суши, поэтому строение их может быть весьма разнообразным. Существуют болота, до дна запол­ ненные торфом, причем его плотность по глубине неоднородна. Могут быть случаи, когда плотность торфа настолько мала и до­ рожная насыпь должна быть опущена сквозь толщу торфа до его «минерального дна», а в других случаях насыпь можно опирать на толщу торфа, который будет только сильно сжиматься под на­ грузкой от насыпи. Если нижняя часть разреза болотных отложе­ ний сложена сильно разжиженной студенистой массой — сапропе­ лем, насыпь следует опирать на прочное «минеральное дно». Осо­ бый случай представляют болота, заросшие не до дна, когда верхний торфяной ковер («сплавина») плавает на слое воды. В этих условиях земляное полотно, уложенное на поверхности боло­ та, может разорвать торфяной ковер и погрузиться в воду.

Эти особенности проложеиия дорог через болота требуют про­ ведения специальных инженерно-геологических исследований с подробным определением генезиса болота и изучением его разре­ за и свойств торфа и подстилающих его грунтов.

§ 5. ЖЕЛЕЗНАЯ ДОРОГА

Железнодорожный путь, служащий для движения по нему по­ движного состава, состоит из нижнего и верхнего строения. Ниж­ нее строение представляет собой земляное полотно, всевозможные водопропускные сооружения (включая и мосты), а также подпор-

Рис. 121. Верхнее строение железнодорожного пути:

/ — рельс; 2 — шпала; ^ — балласт; 4 — основание

ные стенки, тоннели и т. п. По условиям своей работы оно близко к аналогичным элементам автомобильной дороги, однако должно быть рассчитано на восприятие более высоких нагрузок (статиче­ ская сосредоточенная нагрузка от локомотива доходит до 10—

202