Строительство и архитектура \ Проектирование железнодорожного пути

Проектирование железнодорожного пути на обходе, страница 5

Выпуск грунтовой воды на дневную поверхность осуществляется в пониженных местах рельефа от пути с соответствующим конструкционном оформлением.

Таблица 1.3 Физико-механические свойства грунта выемки

№ грунта

Тип грунта

ρs

т/м3

αКП

м

I0,

доли

Кф

м/с

Wm,

Wp %

Wl

%

Jp

%

Усл. номер

W

%

с,

кПа

φ

Выемка

7г

Супесь лёгкая

2,69

0,6

0,04

10-7

13

17

4

7г

24

0

22

1.6.2 Оценка эффективности дренажа

Эффективность дренажа оценивается по гилравлическим и техническим характеристикам. К гидравлическим относятся коэффициент водоотдачи μ  и величина снижения весовой влажности грунта ΔW, которые определяются по формулам:

 μ=m0/n;     m0 = n – (1+α)Wm(ρd/ρw);

ΔW=(m0ρw)/ρd=n(ρw/ρd) - (1+α)Wm,                                                            (1.35)

где m0 – объем пор, содержащих гравитационную, вытекающую в дренаж воду, доли;

n – пористость осушаемого грунта, доли;

α – доля капиллярно застрявшей воды (0,1);

Wm – молекулярная влагоемкость, доли;

ρd и ρw – плотность сухого грунта и воды, т/м3.

Значения n и ρd вычисляются по формулам:

n=e/(e+1);     ρd = ρs/(1+e),                                                                  (1.36)

где е – коэффициент пористости, определяемый по ветви нагрузки компрессионной кривой грунта основания выемки при σ= Ро+Рвс.

При σ= 80 +17=97 кПа, е =0,682 следовательно:

n = 0,682/(0,682+1) = 0,405;

ρd = 2,69/(1+0,682) = 1,60 т/м3;

m0 = 0,405 – (1+0,1)0,13(1,60/1) = 0,176

ΔW = 0,405(1/1,60) – (1+0,1)0,13 = 0,110

μ = 0,176/0,405 = 0,43

При μ=0,43 дренаж может считаться по гидравлической характеристике эффективным. Однако эффективность такого осушения для повышения несущей способности основания необходимо оценить техническим параметром, в качестве которого принимается допустимое давление на основную площадку:

,                                                                      (1.37)

где с и φ – прочностные характеристики грунта;

Рвс – давление от верхнего строения пути (с учетом веса защитного слоя, если он рекомендован), кПа.

Расчет по формуле (1.37) выполняется дважды: сначала для водонасыщенного состояния основания определяется Рдоп,в при влажности Wm, а затем для осушенного состояния вычисляется Рдоп,ос при влажности Woc:

Wm=eρw/ρs,

Wm=(0,682*1/2,69)*100%=25,4%

Woc=Wmax- ΔW

Woc = 25,4 – 11,0 = 14,4 %

 

Рисунок 1.7 График зависимости φi=ψ2(Wi)

 

Рисунок 1.8  График зависимости ci=ψ1(Wi)

φm = 21,63о  (рисунок 1.7)

сm = 0 кПа (рисунок 1.8)

 57,2 кПа

φос = 25,68  (рисунок 1.7)

сос = 7,04 кПа (рисунок 1.8)

121 кПа

Дренаж по технической характеристике эффективен, т.к.:

Рдоп,ос > Р=Р0 + Рвс, 121 > 97, и целесообразен, т.к.:

Рдоп,в > Р=Р0 + Рвс, 57,2 < 97

Устройство дренажа повысит несущую способность основания выемки в Рдоп,ос/ Рдоп,в = =121/57,2 = 2,2 раза.

1.6.3  Расчет глубины заложения дренажа

В связи с условиями Wm = 13% и двухпутной дорогой, проектируем двусторонний дренаж.  В соответствии с расчетной схемой (рисунок 1.9) глубина дренажа определяется по формуле:

h=Zo+Δ+aкп+f+ho-b,                                                                            (1.38)

где  Zo – максимальная глубина сезонного промерзания подрельсового основания, м;

Δ – величина возможного изменения уровня капиллярных вод и глубины

промерзания, равная 0,2 м;

aкп – высота подъема капиллярной воды над поверхностью депрессии, м;

f – стрела изгиба поверхности депрессии, м, определяемая по формуле:

f=0,5(В+1)Io,                                                                                       (1.39)

где В – ширина основной площадки выемки или основания выемки В’ при наличии защитного дренирующего слоя на ней, м;

Io – средний уклон поверхности депрессии (таблица 1.3);

ho – расстояние от верха дренажной трубы до дна траншее, равное 0,3-0,4 м;

b – расстояние от верха балластной призмы до верха дренажной траншеи, м,

b= hб+0,6,

hб – суммарная толщина балласта, м,

hб= hщ+0,15;

hщ – нормативная толщина однослойной балластной призмы, 0,45 м.

Zo = 2 м по условию задания;

1 – расчетное сечение; 2 – граница промерзания; 3 – граница зоны капиллярного поднятия воды; 4 – поверхность депрессии; 5 – кровля водоупора

Рисунок 1.9  Расчетная схема двухстороннего подкюветного несовершенного

дренажа

aкп = 0,6 м ( по таблице 1.3);

f = 0,5*(12,12+1)*0,04 = 0,262 м;

ho = 0,3 м;

b = 0,45 +0,15 + 0,6 = 1,2 м;

h = 2+0,2+0,6+0,262+0,3-1,2 = 2,16 м.

Гву = 244,1 м,

Гдна = Гбр – 0,6 – h = 247,5 - 0,6 -2,16 = 244,70 м.

Отметка дна дренажа превышает отметку водоупора на 0,60 м, дренаж считается несовершенным, с дополнительным притоком воды со стороны дна.

1.6.4 Конструктивные элементы дренажа

При глубине дренажа h2,5 м ширина траншеи – 0,8 м. В качестве дренажных труб предпочтительнее трубофильтры из керамзитобетона, вода в которые поступает через споры в стенках. Внутренний диаметр трубофильтров – 15-20 см, длина – 0,5-1,0м. Во избежание заиливания труб их помещают внутри «рубашки» из геотекстиля с заполнением пространства между геотекстилем и трубофильтром крупным щебнем.

После отсыпки дренирующего заполнителя верх траншеи на высоту 0,4-0,5 м заполняется местным глинистым грунтом. Продльный уклон для траншеи и труб – 5-7 ‰, за исключением концевого участка на выходе , где уклон увеличивается до 8-10 ‰.

Для периодического осмотра и очистки труб сооружают смотровые колодцы, расстояние между которыми составляет 75 м на прямых участках и 50 м на кривых. Они выполняются из сборных железобетонных элементов, размеры и количество которых зависят от глубины заложения и типа дренажа. Конструкция смотрового колодца для подкюветного дренажа показана на рисунке 1.10, а.

Выпуск дренажа устраивают таким образом, чтобы обеспечить достаточную скорость вытекания воды и невозможность ее замерзания и наледеобразования в концевой части дренажа. Конструкция выпуска показана на рисунке 1.10, б.

Скачать файл