Общие положения. 
Дренажные устройства в конструкциях дорожных одежд

Дренажные устройства в конструкциях дорожных одежд выполняют следующие функции:

осушение рабочего слоя земляного полотна до влажности, близкой к оптимальной, когда его прочностные характеристики (модуль упругости Е, угол внутреннего трения ц и структурное сцепление С) достигают максимума;

обеспечение прочности всей конструкции дорожной одежды;

обеспечение морозоустойчивости дорожной одежды и земляного полотна.

Конструктивно дренажные устройства состоят из зернистых материалов (щебеня, гравия, песка, шлака и др., а также их комбинаций с геотекстильными прослойками) и водоотводящих элементов.

Дренирующие слои и водоотводящие устройства предусматривают на участках дорог с земляным полотном, построенным из глинистых грунтов (коэффициент фильтрации менее 0,5 м/сут) при следующих условиях:

на всех участках 3 типа (схемы) увлажнения местности;

во II ДКЗ при всех типах (схемах) увлажнения;

в III ДКЗ при 2-м и 3-м типах (схемах) увлажнения;

в IV и V зонах при 3-м типе (схеме) увлажнения;

во II и III зонах при наличии разделительных полос и газонов;

во II-IV зонах на участках с вогнутыми вертикальными кривыми.

Целью расчета дренажной конструкции является определение требуемой толщины, необходимого коэффициента фильтрации, зернового состава дренирующего слоя, материала трубчатых дрен и других показателей.

Дренирующий слой дорожной одежды рассчитывают с учетом фильтрационных и капиллярных свойств применяемых материалов, конструкции земляного полотна и природных условий местности (свойств грунтов, ДКЗ и типа увлажнения местности). Его толщину рассчитывают по методам осушения и поглощения.

При применении метода поглощения толщина песчаного слоя всегда больше толщины, рассчитанной по методу осушения, но при этом его прочностные характеристики ниже. Этот метод используют при наличии местных и дешевых песков, преимущественно мелких, а также в случаях временного размещения свободной воды, поступающей в корыто при мерзлом состоянии поперечных выпусков.

При проектировании дренажа дорожных одежд в районах сезонного промерзания грунтов следует учитывать два расчетных периода работы дренажных конструкций. К первому относят начало весеннего периода, когда основание дорожной одежды под серединой проезжей части уже оттаяло, и образовалась талая зона, а дренирующий слой у ее краев находится ещё в мерзлом состоянии, и водоотводящие устройства не работают. Второй расчетный этап относится ко времени, когда дренирующий слой полностью оттаял, и водоотводящие устройства начали нормально работать.

Дренажная конструкция должна быть рассчитана так, чтобы на первом этапе было обеспечено временное размещение поступающей воды в дренирующем слое до начала работы водоотводящих устройств, а на втором этапе вода своевременно и полностью отводилась бы из основания.

Для предотвращения неблагоприятного гидравлического воздействия на материал и обеспечения его устойчивости в дренирующем слое под действием кратковременных повторных нагрузок от движущихся автомобилей полная толщина дренирующего слоя определяется по формуле.

h_п = h_нас + h_зап, (1.1).

где h_нас — толщина слоя песка, полностью насыщенного свободной водой, м;

h_зап — толщина слоя песка насыщенного капиллярной водой, м.

При использовании материалов с коэффициентом фильтрации К_ф менее 4 м/сут дренирующий слой, толщину которого определяют из условия своевременного отвода воды, обеспечивает обычно и временное её размещение до тех пор, пока не начнут работать водоотводящие устройства; при К_ф более 7 м/сут дренирующий слой, рассчитанный на временное размещение воды, обеспечивает, как правило, и своевременный отвод ее после оттаивания водоотводящих устройств; при К_ф=4 — 7 м/сут необходимо рассчитывать слой на обеспечение своевременного отвода воды и временное её размещение.

Толщину дренирующего слоя из мелких песков и песков средней крупности следует определять с учетом движения воды не только в свободном состоянии, но и в зоне капиллярного насыщения.