МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

СОЮЗДОРНИИ

МЕТОДИЧЕСКИЕ

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО РАСЧЕТУ И ПРОЕКТИРОВАНИЮ

ВЕРТИКАЛЬНЫХ ЛЕНТОЧНЫХ ДРЕН

ПРИ ВОЗВЕДЕНИИ НАСЫПЕЙ НА СЛАБЫХ ГРУНТАХ

Утверждены зам. директора Союздорнии

канд. техн. наук Б. С. Марышевым

Одобрены Главтранспроектом

(письмо № 3002/15-18-36 от 3.09.85)

Предложена методика проектирования вертикальных ленточных дрен из геотекстильного материала при со­оружении автомобильных дорог на болотах. Изложены требования к геотекстильным материалам для вертикальных дрен. Приведены конструкции дрен и техноло­гия их устройства, дана оценка технико-экономической эффективности приме­нения ленточных дрен на основе со­поставления их с песчаными по себестоимости. Дан при­мер расчета сроков осадки насыпей с верти­кальными ленточными дренами в основании.

Предисловие

При строительстве автомобильных дорог и других инженерных сооружений на слабых водонасыщенных грунтах часто возникает задача ускорения осадки на­сыпей, сокращения сроков консолидации слабого грунта в основании. Одним из наиболее известных методов ускорения уплотнения слабого грунта является верти­кальное дренирование слабой толщи путем образования под подошвой сооружения вертикальных дренажных сква­жин для выхода воды, отжимаемой из основания под массой насыпи.

До последнего времени для устройства дренажных скважин применялись в основном песчаные дрены. Тех­нология устройства песчаных дрен имеет ряд недостат­ков, затрудняющих внедрение метода вертикального дре­нирования в практику строительства: сложность и низкая производительность оборудования для погружения обсадных труб, диаметр которых должен быть не менее 400 мм; трудность организации (в условиях линейного сооружения) работы механизиро­ванного отряда для уст­ройства дрен; потребность в песке с коэффициен­том фильтрации более 6 м/сут. Стремление избежать этих трудностей, индустриализировать устройство вертикаль­ных дрен привело к созда­нию в СССР и за рубежом дрен заводского изготовления. Это дрены комбинированного типа, выполненные в виде пластмассового сер­дечника с продольными каналами, обернутого бумажным фильтром.

Следующим этапом в развитии дрен заводского из­готовления стала более простая ленточная геотекстиль­ная дрена, при создании которой был использован опыт Союздорнии в изучении геотекстильных материалов и методов их инженерного использования в дорожных кон­струкциях, в том числе в дренажных устройствах, и опыт НИИ оснований и подземных сооружений в области применения комбинированных дрен. В результате была разработана методика расчета, проектирования м сооружения конструкции насыпи на слабом грунте с вер­тикальными ленточными дренами из геотекстильных ма­териалов в основании. Предложенные конструктивно-тех­нологические решения были проверены на ряде строительных объектов, причем во всех случаях доказана эффективность вертикальных ленточных дрен как сред­ства ускорения консолидации слабых водонасыщенных грунтов в основаниях насыпей. Изготовление дрен из геотекстиля имеет ряд технико-экономических преиму­ществ по сравнению с вертикальными песчаными и ком­бинированными дренами.

Настоящие Методические рекомендации разработаны канд. техн. наук А. Г. Полуновским при участии кандидатов технических наук Ю. В. Пудова, Б. П. Брантмана, инж. М. В. Лединой (Союздорнии), канди­датов технических на­ук Е. В. Светинского, А. В. Бреднева (НИИОСП Госстроя СССР).

Замечания и предложения по данной работе просьба направлять по адресу: 143900, Московская обл., г. Балашиха-6, Союздорнии.

1. Общие положения

1.1. Настоящие Методические рекомендации предназ­начены для применения при проектировании и строитель­стве насыпей на слабых сильно сжимаемых водонасыщенных грунтах с вертикальными геотек­стильными ленточ­ными дренами в основании. Ленточные дрены могут уст­раиваться для ускорения осадки сооружения, предпостроечного уплотнения слабого грунта в основании сооружения, а также для повышения устойчивости насыпи на слабом грунте за счет увеличения его прочностных ха­рактеристик вследствие уплотнения и снижения влажно­сти в процессе осадки основания.

1.2. Вертикальные ленточные дрены в наиболее про­стой форме представляют собой ленты из рулонного во­локнистого материала, вертикально установленные в грунте. Различия между ними сводятся в основном   к ширине и толщине ленты, числу слоев образовывающего ее материала. Возможны также более сложные ва­рианты конструкции дрены с укладкой геотекстиля   в несколько слоев различной структуры и образованием внутри дрены продольных каналов различной величины и формы.

1.3. Ленточные дрены целесообразно применять для ускорения консолидации слабых водонасыщенных грун­тов, как биогенных (торф, сапропель, заторфованные грунты), так и минеральных (илы, глинистые грунты, мелкие пески), при мощности слабого слоя свыше 3 м на водоупоре и свыше 5 м на водопроницаемом основа­нии. При устройстве текстильных дрен в таких грунтах могут быть сняты принимаемые для песчаных дрен до­полнительные ограничения по применению верти­кальных дрен в слоистых толщах, имеющих крупные включения или прочные слои, затрудняющие погружение обсадной трубы при устрой­стве песчаной дрены.

1.4. Вертикальные ленточные дрены можно устраи­вать на автомобильных дорогах всех категорий и на строительных площадках. Эффективность ленточных дрен оценивается на основе их технико-экономического срав­нения с песчаными дренами и другими способами уско­рения осадки и повышения устойчивости слабого осно­вания с учетом грунтовых условий, директивных сроков строительства, наличия необходимых материалов и обо­рудования.

1.5. Участки с вертикальными ленточными дренами относятся к местам индивидуального проектирования, поэтому при проведении инженерно-геологических изыска­ний необходимо иметь достаточно полную информацию о свойствах и условиях залегания, как самих слабых грун­тов, так и подстилающих их, перекрывающих и распо­ложенных внутри слабой толщи прочных минеральных материалов.

2. Проектирование вертикальных ленточных арен

2.1. Проектирование вертикальных ленточных дрен заключается в назначении параметров конструкции, обе­спечивающих достижение в заданный срок требуемой нормами степени консолидации основания. Исходной ин­формацией для проектирования являются данные о стро­ении основания насыпи, свойствах слагающих его грун­тов, характерис­тиках насыпного грунта.

2.2. Вертикальные текстильные дрены целесообраз­но устраивать в слабых грунтах со степенью влажности 1 ³ r ³ 0,8. Степень влажности определяем по формуле

где W - природная влажность грунта, %;

е - коэффициент пористости грунта природного сложения и влажности, l = (r_s - r_d)/r_s;

r_s, r_d, r_в - плотность соответственно влажного грунта, сухого грунта и воды, г/см³;

100 - коэффициент, %.

2.3. Вертикальные ленточные дрены целесообразно применять в слабых грунтах с коэффициентом фильтра­ции от 1 до 1×10^–5 м/сут (от 10^–3 до 10^–8 см/с). При проектировании дрен следует учитывать неоднородность строения и свойств слабого грунта по глубине и про­стиранию, благоприятную с точки зрения вертикального дренирования: превышение горизонтальной водопроницаемости над вертикальной, наличие в слабой толще горизонтальной слоистости и горизонтальных прослоек с повышенной водопроницаемостью.

2.4. Необходимым условием применения вертикальных текстильных дрен в грунтах с начальным градиен­том фильтрации Io является достаточная величина напора, возникающего в основании под весом насыпи. Кри­тическое значение напора Н_к (м) определяется из ус­ловия

где d_l - эффективный диаметр дрены (диаметр зоны дренирования), м;

 - начальный градиент фильтрации с учетом его изменения в процессе уплотнения слоя  до степени консолидации u.

2.5. Для ускорения консолидации, проведения предпостроечного уплотнения, а также для достижения уплотнения грунта при высоте насыпи и давлении, не обе­спечивающих преодоление начального градиента, вертикальное дренирование целесообразно сочетать с уст­ройством временной пригрузки, например, в виде дополнительного слоя грунта. Минимальная толщина пригрузки h_пр (см) определяется из условия

где Н_н - проектная высота насыпи с учетом осадки, м.

Величину временной пригрузки назначают в зависи­мости от требуемого срока консолидации насыпи и ог­раничивают по условию устойчивости основания. Для на­сыпей автомобильных дорог II категории и ниже макси­мальная толщина слоя грунтовой пригрузки составляет 2 м.

2.6. Вертикальные ленточные дрены должны, как пра­вило, достигать подстилающих слабую толщу слоев. В плане дрены располагают по квадратной или ромбической (с углом 60°) сетке.

Эффективный диаметр дрены d_l в зависимости от расстояния между дренами l следует принимать: для квадратной сетки , для ромбической .

2.7. Максимальный шаг дрены (расстояние между ее осями) назначают в пределах 1-2 м, минимальный - 0,5 м. Поперечный размер дрены обусловлен сечением обсад­ной трубы и должен составлять не менее 100 мм в ши­рину при толщине дрены 5 мм. Дрены устраивают вертикально, допустимое отклонение от вертикали не долж­но превышать 3° или 5 см на каждый метр длины дрены. На участках с однородным уклоном поверхности рабочего слоя допустимое отклоне­ние можно увеличить в 2 раза, если дрены располагаются с однородным на­клоном (взаимно параллельно).

2.8. Перед дренированием следует отсыпать рабочую платформу из песка, сквозь которую погружают арены. Для рабочей платформы используют песок с коэффициентом фильтрации не менее 2 м/сут при ширине насып­ного слоя до 20 м и не менее 3 м/сут - при большей ширине. Минимальная толщина рабочей платформы h_пл должна обеспечивать проезд и работу машин, составлять не менее 1 м на органических грунтах и 0,5 м на минеральных и удовлетворять условию

где В - толщина текстильного полотна, м;

К_т и К_п — коэффициент фильтрации соответственно текстильного полотна и песка с учетом уплотнения под весом насыпи, м/сут.

Толщина рабочей платформы может быть снижена в 1,5 раза при укладке под нее геотекстильного полотна сплошным слоем на всю ширину подошвы насыпи. Об­садную трубу в этом случае погружают через текстиль­ную прослойку, для чего на их нижнем конце делается штыковое устройство для прокалывания геотекстильно­го полотна.

2.9. Для проектирования вертикальных ленточных дрен необходимы следующие исходные характеристики конструктивных элементов:

насыпи - ширина, заложение откосов, рабочая отмет­ка, срок устройства покрытия, категория дороги, тип дорожной одежды, плотность насыпного грунта, коэффи­циент фильтрации материала для рабочей платформы;

основания - положение уровня грунтовых вод, мощ­ность и строение слабой толщи, вид слагающих ее грун­тов, их плотность, плотность частиц, влажность, угол внутреннего трения, сцепление, модуль деформации, ре­зультаты испытаний на сжимаемость и консолидацию под расчетной нагрузкой, коэффициент бокового давления;

дрены - вид геотекстильного полотна, его толщина, ширина и длина, прочность и деформативность при рас­тяжении, поверхностная плот­ность, плотность волокна, средний размер пор, водопроницаемость вдоль полотна и ее изменение при уплотнении, сжимаемость под рас­четной нагрузкой.

2.10. Проектирование вертикальных дрен ведется в следующем порядке. Определяются, например, расчетные параметры ленточной дрены из дорнита шириной 0 см:

эквивалентный диаметр d_w = 3 см;

площадь поперечного сечения с учетом обжатия грунтом F_g = 4 см²;

коэффициент фильтрации в уплотненном состоянии К_т = 0,14 см/с,

Вычисляем отношение коэффициентов фильтрации грунта в горизонтальном направлении и текстильной дрены в продольном направлении К_г/К_т. Определяем l_g, К_г/К_т, задаемся шагом дрен l и по этим данным, используя график на рис. 1, устанавливаем параметр b. Находим величину bН, где Н - мощность слабого слоя, см.

Рис. 1. График для определения параметра b:

1 - l = 2 м; 2 - l = 1,5 м; 3 - l = 1 м; 4 - l = 0,5 м

Определение глубины слоя  производим для следующих значений H: 0; 0,1; 0,2; 0,3; 0,4; 0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9 и 1.

Рис. 2. График для определения f(z) при двустороннем (а) и одностороннем (б) отводе воды из дрены

Исходя из полученного bН, по графику рис. 2 устанавливаем функцию f(z). Далее находим фактор времени T_r по формуле

где С_к - коэффициент консолидации слабого грунта, м² в год;

t - длительность периода консолидации, сут.

Полученный коэффициент консолидации умножаем на значение f(z) и определяем величину .

По графику рис. 3 находим параметр .

Рис. 3. График для определения :

1 - dl = 2 м; 2 - dl = l,5 м; 3 - dl = l м; 4 - dl = 0,5 м

Среднюю степень консолидации основания Q_r рас­считываем по формуле

где т - количество слоев, на которые разбивается слабое основание, m = 10;

i - номер слоя.

При наличии горизонтальных дренирующих слоев обычным порядком определяются степень консолидации Q_r за счет вертикальной фильтрации, и затем суммар­ная степень консолидации по формуле

где Q_v - степень вертикальной консолидации основания.

3. Требования к геотекстильным материалам для вертикальных  ленточных дрен

3.1. Для устройства вертикальных ленточных дрен применяются нетканые волокнистые геотекстильные ма­териалы толщиной не менее 3 мм при обжатии уплотня­ющей нагрузкой 0,05 МПа. Этим условиям, как правило, удовлетворяют нетканые иглопробивные полотна, выра­батываемые как из расплава полимера, так и из шта­пельных волокон (дорнит). Текстильное полотно для ленточных дрен должно обладать   долговечностью не меньше срока службы дрены (обычно 1 год) Волокнообразующий полимер не должен вызывать загрязнения грун­товых вод.

3.2. Текстильный материал для вертикальных ленточных дрен должен отвечать следующим требованиям:

поверхностная плотность по ГОСТ 15902.1-80 (мас­са 1 м² материа­ла) должна быть не меньше 500 г/м² для материалов, не обработанных связующим;

неровнота поверхностной плотности по ГОСТ 15902.1-80 (откло­нение поверхностной плотности от среднего зна­чения по площади полотна) должна быть не более 20 %;

ширина полотна и ширина вырезанной из него дрены должны соответствовать расчетным значениям;

длина полотна в рулоне и длина дрены на катушке должны соответствовать конструкции установки для по­гружения дрен и проектной длине дрен;

толщина полотна по ГОСТ 15902.1-80 должна состав­лять не менее 5 мм;

разрывное усилие по ГОСТ 15902.3-79 - не менее 30 Н/см;

относительная деформация при разрыве по ГОСТ 15902.3-79  - от 30 до 150 %.

Кроме того, текстильный материал для ленточных дрен должен характеризоваться водопроницаемостью в плоскости полотна (продоль­ной водопроницаемостью), сжатого нормальной расчетной нагрузкой; сжимаемостью под расчетной нагрузкой; величиной и структурой пористости.

3.3. Продольная водопроницаемость текстильного по­лотна измеряет­ся в условиях сжатия его нормальной расчетной нагрузкой, равной боковому давлению, дей­ствующему в слабой толще на дрену и возникающему от собственного веса рабочей платформы и бокового давления на глубине середины мощности слабого слоя. Коэффициент фильтрации текстильного полотна должен соответствовать принятому в проекте значению, но быть не меньше 30 м/сут при нагрузке 0,05 МПа.

Коэффициент поперечной фильтрации текстильной дрены опреде­ляют в фильтрационном приборе Союздорнии с внутренним диаметром цилиндра 100 мм, пропус­кая воду через образец геотекстиля, уложен­ный па пер­форированный диск и обжатый штампом до расчетной вертикальной нагрузки. До начала испытания образец должен быть подвержен водонасыщению для полного удаления из него воздуха.

При испытании замеряют объем профильтровавшейся воды, время фильтрации и температуру.

Коэффициент поперечной фильтрации (см/с) опреде­ляют по формуле

где V - объем профильтровавшейся воды, см³;

d - толщина образца при расчетной вертикальной нагрузке, см;

R - радиус образца, см;

H - напор, см;

t_ф - время испытания с;

d_t - поправка для приведения значения коэффициента фильтрации к условиям фильтрации воды при температуре 10 °С, d_t = 0,7 + 0,03 t;

t - фактическая температура воды при испытании, °С.

Коэффициент продольной или радиальной фильтрации определяют в том же приборе на образце гоотекстиля диаметром D = 2R = 9 см с внутренним отверстием d = 2r = 3 см. Воду пропускают через образец в направлении от центра к периферии. Для этого в приборе на перфо­рированном диске располагают резиновый диск с отверстием в центре, равным 3 см; на него укладывают образец геотекстиля, а между штампом нагрузочного уст­ройства и образцом геотекстиля размещают второй резиновый диск диаметром 9 см. Методика испытаний аналогич­на предыдущей. Коэффициент продольной фильтра­ции определяют по формуле

3.4. Сжимаемость текстильных полотен следует оце­нивать по ГОСТ 15902.1-80 как отношение толщины полотна под расчетной нагрузкой к его исходной толщине. Сжимаемость текстильных дрен не ограничивают, но обязатель­но учитывают при оценке размеров сечения дрены при расчетной нагрузке.

3.5. Величина и структура пористости необходимы для оценки фильтрующей способности ленточной дрены и ее кольматации.

4. Конструкция и технология устройства вертикальных ленточных дрен

4.1. Наиболее простая конструкция ленточных дрен - дрены в виде лент из иглопробивного нетканого мате­риала типа дорнит, вертикально погруженные в слабый водонасыщенный грунт. Сечение ленты перед погруже­нием должно быть не менее 100´6 мм, однако при их расчете необходимо учитывать сжатие под действием бокового давления грунта. Такая дрена рассчитывается как обладающая определенным гидрав­лическим сопротивлением в продольном направлении.

4.2. Возможен вариант дрены, близкой к идеальной, с каналом внутри ее, окруженным фильтром. Независи­мо от способа образования канала, такая конструкция оказывается гораздо сложнее ленточной текстильной дрены. Дрены этого типа рассчитываются как обладающие гидравлическим сопротивлением в поперечном на­правлении и идеально проницаемые в продольном направлении.

4.3. Нарезка полос текстильного материала необхо­димой ширины может выполняться или на предприятии-изготовителе текстильного полотна, или на строитель­ной площадке. В первом случае целесооб­разно резать материал на полосы шириной 10-20 или 60-80 см с по­следующей дополнительной резкой в строительной орга­низации. Нарезка полос может выполняться стальными дисковыми ножами или раскаленной проволокой.

4.4. Технология устройства ленточных дрен включа­ет несколько операций: расчистку поверхности основа­ния от кустарника и деревьев на ширину полосы отвода, отсыпку рабочей платформы, разметку сетки дрен, погружение дрен и досыпку насыпи до проектных отме­ток.

Рабочую платформу отсыпают из песка с головы на всю ширину насыпи понизу. Ее толщина определяется условиями работы и движением машин и составляет обычно 0,5-1 м. Песок уплотняют за несколько проходов колесной или гусеничной техники, а там, где осно­вание достаточно прочно, - уплотняющей машины. На слабых грунтах, залегающих с поверхности, перед устройством рабочей платформы на всю ширину ее поверх­ности может быть уложено текстильное полотно.   На спланированной поверхности рабочей платформы делают разбивку поля арен с обозначением их центров колышками. Продольные и поперечные ряды дрен закрепляют на краю рабочей платформы или на опорных поперечниках.

4.5. Процесс погружения дрен состоит из следующих операций: заправки дрен в обсадную трубу, ее по­гружения и извлечения, обрезки дрены, переезда на но­вую точку, смены катушки с дреной, стыковки дрен с разных катушек (рис. 4).

Рис. 4. Технология погружения дрены:

1 - заправка дрены в обсадную трубу и установка якоря; 2 - погружение обсадной трубы с дреной; 3 - извлечение обсадной трубы; 4 - начало погружения следующей дрены

4.6. Заправку дрены в обсадную трубу выполняют один раз для всего участка с помощью проволоки, про­деваемой в трубу. Дрену зацепляют за конец проволоки и протягивают сквозь трубу. Конец дрены оборачи­вают вокруг якоря и вновь заправляют в трубу.

4.7. Обсадная труба для погружения ленточных дрен выполняется либо круглой со сплюснутым нижним кон­цом, либо коробчатого сечения, сваренной из швеллеров. Размеры трубы должны обеспечивать возможность погружения дрен. и определяются преимущественно ус­ловием жесткости трубы при ее погружении сквозь прочные насыпные грунты и прослойки в слабой тол­ще. Длина трубы должна быть равна проектной длине дрен с запасом около 1 м.

4.8. Погружение обсадной трубы ведется равномер­но, подъемы, даже кратковременные, недопустимы. По достижении заданной отметки начинают извлечение тру­бы из грунта, контролируя визуально сматывание дрены с катушки. После полного выхода трубу поднимают над уровнем земли на 30 см, обрезают дрену ножница­ми, оставляя конец около 20 см. Выходящий из трубы отрезок дрены стопорят якорем, заправляют в трубу и перемещают на новую точку.

После того как дренажная лента на катушке кончи­лась, последнюю снимают и заменяют новой. Конец ленты соединяют с началом ленты на второй катушке. Соединение осуществляется внахлест сшивкой нитками, проволокой или скобками.

Ход работ по погружению дрен обязательно фиксируется в журнале производства работ с указанием места, глубины погружения, характе­ристики материала, ша­га дрен.

4.9. Для погружения обсадной трубы может быть использована любая техника, предназначенная для по­гружения свай ударной, вибрационной или статической нагрузкой. В частности, для этих целей можно исполь­зовать установку СП-49 и сваебойный агрегат С-878, которые дополнительно оснащаются обсадной трубой и катушками для дрен. В варианте с базовым агрегатом С-878 используют навесное оборудование с установкой катушек на трубе; в установке СП-49 катушка крепит­ся к раме базовой машины.

Дрены доставляются на строительную площадку на инвентарных катушках. Длина дрены на катушке 100 м, масса - 6 кг.

4.10. Средняя продолжительность цикла погружения дрен, по данным хронометража, составляет 2,7 мин при трудозатратах 5,4 чел.-мин, опускания обсадной трубы - 48-57 с, подъема - 43-50 с, заправки якоря - 20-43 с, переезда на новую точку - 7-17 с.

4.11. Работы по устройству вертикальных ленточ­ных арен относятся к скрытым и подлежат оформлению в актах, где отмечают глубину и шаг дрен, вид и ха­рактеристики геотекстильного полотна, толщину рабо­чей платформы и дренирующую способность слагающего ее грунта.

4.12. На участках насыпей с дренами необходимо установить наблюдение за фактическим ходом осадки во времени с целью уточнить момент устройства покрытия. Наблюдения ведутся с помощью поверхностных к глубинных марок общеизвестных конструкций. Периодич­ность нивелировок марок - 1 раз в неделю в течение первых двух месяцев, далее - 1 раз в две недели. Затраты на организацию наблюдений и после построечные изыскания (если они необходимы) должны быть включены в смету строительства.

5. Технико-экономические показатели

5.1. Технико-экономическая эффективность примене­ния вертикаль­ных ленточных дрен определяется на основе их сопоставления с песчаными дренами по себестоимости. Для расчетов длина дрен принята 12 м, про­изводительность погружающего оборудования для ленточных дрен - 75 шт. в смену (см. таблицу).

5.2. Расчет технико-экономической эффективности применения ленточных дрен производится согласно СН 509-78 на

1 км дороги и заключается в определении эффекта от устройства ленточных дрен взамен песчаных.

Применение ленточных дрен позволяет отказаться от устройства дрен из привозных песчаных грунтов, по­вышает темпы строительства и уменьшает трудозатра­ты и материалоемкость. В качестве эталона принято устройство песчаных дрен с показателями, приведенны­ми в таблице. Для строительства 1 км дороги при h_пл = 3 м требуется 3006 песчаных дрен или 11339 ленточ­ных. Шаг песчаных дрен - 3 м, ленточных - 1,5 м.

Расчет экономической эффективности Э производит­ся по формуле

где з₁ и з₂ - затраты на изготовление конструкций, руб. В данном расчете приняты равными нулю, так как они учтены в стоимости строительства;

з_с1 - стоимость строительства 1 км традиционной конструкции, руб., з_с1 = 3006 × 34,48 = 103646,88;

з_с2 - стоимость строительства 1 км конструкции с текстильной дреной, руб., з_с2 = l1339 × 4.81 = 54540,59;

У - коэффициент учета изменения сроков службы конструкции, У = 1;

Э_э - экономия в сфере эксплуатации, Э_э = 0;

А₂ - годовой объем строительства, км; А₂ = 1, так как расчет ведется на 1 км дороги.

Таким образом, экономический эффект на 1 км до­роги составит Э = з_с1 – з_с2 = 103646,88 – 54540,59 = 49106,29 руб.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Примеры расчета сроков осадки насыпей с вертикальными ленточными дренами

Пример 1

Определить степень консолидации Q_r слоя ила мощ­ностью 8 м через 2 мес. после приложения нагрузки. Лен­точные дрены располагаются по квадратной сетке с ша­гом l = 1,5 м. Слой ила подстилается водоупором. Ко­эффициент консолидация ила при продольной фильтрации С_к = 5 м² в год, коэффициент фильтрации грунта в ра­диальном направлении К_г = 6×10–5 см/с, коэффициент фильтрации дрены в уплотненном состоянии К_т = 0,14 см/с.

Решение.

Находим  

По графику рис. 1 для данного l определяем b = 1,67×10^–2 см^–1.

Находим bН = 1,67×10^–2×800 = 13,36.

Определяем фактор времени Т_r:

Приступаем к заполнению табл. 1, в которой данные для графы 2 берем из графика рис. 2, а для графы 4 - рис. 3.

Средняя степень консолидации при радиальной фильт­рации

(0,45 + 4×0,76 + 2×0,97 + 4×1 + 2×1 + 4×1 + 2×1 + 4×1 + 2×1 + 4×1 +1) = 1 – 1/30  (0,45 + 3,04 + 1,94 + 23) = 1 – 0,95 = =0,05

Таблица 1

Пример 2

Определить время уплотнения слабого водонасыщенного основания мощностью 10 м до степени консолида­ции 0,9. Ленточные дрены расположены по квадратной сетке с шагом 0,5 м. Основание подстилается дрениру­ющим слоем. Коэффициент консолидации слабого грунта при радиальной фильтрации С_к = 0,5 м² в год, К_г = 6×10^–9 см/с.

Решение.

По графику рис. 1 при l = 0,5 м b = 0,023×10^–2 см^–1.

Определяем bH = 0,23.

Задаемся временем 90 %-ной консолидации основания t₉₀ = 120 сут и определяем фактор времени:

Заполняем графы 3 и 4 табл. 2 и рассчитываем сред­нюю степень консолидации:

 (0,02 + 0,08 + 2×0,12 + 4×0,14 + 2×0,16 + 4×0,18 + 2×0,16 + 4×0,14 + 2×0,12 + 4×0,08 + 0,02) = 0,88.

Таблица 2

Примечание. Показатели граф 3 и 4 при време­ни консолидации 120 сут, 5 и 6 - 130 сут.

Повторно задаемся временем 90 %-ной консолидации основания t₉₀ = 130 сут (графы 5 и 6 табл. 2) и прово­пим корректировочный расчет при

(2×0,03 + 2×4×0,07 + 2×2×0,09 + 2×4×0,11 + 2×2×0,14 + 4×0,16) = 0,9.

содержание