Метод осушения. 
Дренажные устройства в конструкциях дорожных одежд

При расчете толщины слоя песка по методу осушения пользуются номограммами, устанавливающими связь между расчетным удельным расходом воды q_р, коэффициентом фильтрации песка К_ф, длиной пути фильтрации воды L и поперечным уклоном земляного полотна i.

Длина пути фильтрации воды в дренирующем слое до сброса в дрену при двускатном поперечном профиле равна половине ширины проезжей части. В случае односкатного поперечного профиля длина пути фильтрации значительно превышает половину ширины проезжей части, и требования к фильтрационной способности дренирующего материала или к толщине слоя из этого материала должны быть выше.

Метод расчета толщины дренирующего слоя, устраиваемого из песков мелких и средней крупности, основан на закономерностях установившегося режима движения воды в двух взаимно связанных потоках, расположенных в два яруса (рис. 3.2.1): в нижнем потоке движется свободная, а в верхнем капиллярная вода.

Рис. 3.2.1 Углубленный продольный ровик с трубчатой дреной: 1-трубчатая дрена с водоприемными отверстиями; 2-фильтрующий геотекстиль; 3 — депрессионная кривая; 4-фильтрующий поток свободной воды; 5-капиллярная зона; 6-зона свободной воды.

Дренирующий слой в этом случае можно рассчитать с помощью номограммы (рис. 3.2.2).

Для этого предварительно вычисляют отношение qґ/ К_ф (где qґ - приток воды на 1 м дороги, м³/сут, К_ф — коэффициент фильтрации дренирующего материала): qґ - определяют с учетом расчетного объема притока воды q_р; при односкатном поперечном профиле проезжей части qґ= q_рВ, при двускатном — qґ= 0,5 q_рВ (где В — ширина проезжей части).

Затем по номограмме (см. рис. 3.2.2) при известных значениях qґ/ К_ф и поперечного уклона грунтового основания находят отношение 3,5h_нас/L (ось абсцисс) и по нему при заданной длине пути фильтрации определяют величину h_нас, а по формуле (1.1) находят полную толщину дренирующего слоя.

Дренирующий слой в дренажной конструкции с углубленными продольными ровиками, усиливающими процесс движения воды в песке мелком и средней крупности, рассчитывают с помощью номограмм (рис. 3.2.3 и 3.2.5). По этим номограммам получают сразу полную толщину дренирующего слоя h_п в зависимости от крупности песка.

На участках 3-го типа увлажнения (с нулевым продольным профилем, выемках и низких насыпях, вертикальных вогнутых кривых) требования к пропускной способности дренирующих слоев повышаются. В этих случаях, уложив по земляному полотну геотекстиль, характеризующийся высоким значением коэффициента фильтрации, можно существенно повысить пропускную способность дренирующего слоя и тем самым снизить требования к местным, большей частью, мелким пескам. Зная вышеуказанные характеристики, а также К_ф геотекстиля, пользуясь номограммами (рис. 3.2.4), можно определить проектную толщину дренирующего слоя.

Рис. 3.2.2 Номограмма для расчета толщины дренирующего слоя из мелких песков и песков средней крупности.

Рис. 3.2.3 Номограмма для расчета дренирующего слоя в конструкции с углубленными продольными ровиками при мелком песке

Рис. 3.2.4 Номограмма для определения толщины дренирующего слоя с геот екстильным материалом: длина пути фильтрации L_ф=3,5 м, для иных значений К_ф, L_ф и q_p полная толщина h_п определяется путем линейной интер — и экстраполяции.

Так как в начальный период оттаивания поперечные выпуски находятся еще в мерзлом состоянии, полная толщина дренирующего слоя h_п (в метрах), достаточная для временного размещения в его порах воды, поступающей в конструкцию, рассчитывается по формуле, основанной на сравнении объема воды и объема свободных пор в материале дренирующего слоя:

(3.2.1).

при Q=q_рТ_зап,.

где ц_зим — коэффициент заполнения пор влагой в материале дренирующего слоя к началу оттаивания (табл. 3.2.1);

Q — количество воды, накопившейся в дренирующем слое за время Т_зап запаздывания начала работы водоотводящих устройств, м³/м² (во II ДКЗ Т_зап= 4−6 сут, в III зоне — 3−4 сут, большие значения для мелких песков); n — пористость материала, в долях единицы.

Таблица 3.2.1.

Примечание: в III ДКЗ величину ц_зим следует принимать равной 0,8 от значений, указанных в этой таблице; меньшие значения n пористости — для мелких песков, большие — для песков средней крупности.

Метод поглощения

Метод поглощения применим, как правило, при использовании местных мелких песков.

На участках дорог с многополосной проезжей частью, где невозможно обеспечить длину пути фильтрации L менее 10 м, дренирующий слой должен быть рассчитан на поглощение всего количества воды, поступающей за весь расчетный период.

Полная толщина дренирующего слоя, работающего по принципу поглощения, определяется по формуле (6.2.1), но количество подлежащей размещению в свободных порах воды следует принимать Q = q _pT, где Т — полное число дней притока воды в подстилающий слой.