ОДМ 218.3.106-2019. Отраслевой дорожный методический документ. Применение гибких бетонных поверхностных покрытий для защиты и укрепления автомобильных дорог
(издан на основании Распоряжения Росавтодора от 11.06.2019 № 1426-р)
Примечание
Текст документа приведен в соответствии с публикацией на сайте https://rosavtodor.gov.ru/ по состоянию на 05.10.2020. Документ рекомендован к применению с 11.06.2019 Распоряжением Росавтодора от 11.06.2019 № 1426-р.
Издан на основании Распоряжения Федерального дорожного агентства от 11 июня 2019 г. № 1426-р
ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ
ПРИМЕНЕНИЕ ГИБКИХ БЕТОННЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ ЗАЩИТЫ И УКРЕПЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Обществом с ограниченной ответственностью «Корпорация „ДорПромСтрой“ (ООО „Корпорация „ДорПромСтрой“).»
2 ВНЕСЕН Управлением научно-технических исследований и информационного обеспечения Федерального дорожного агентства.
3 ИЗДАН НА ОСНОВАНИИ распоряжения Федерального дорожного агентства от 11.06.2019 № 1426-р.
4 ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР.
1 Область применения
1.1 Настоящий отраслевой дорожный методический документ (далее — методический документ) распространяется на сооружения инженерной защиты автомобильных дорог, выполненные из гибких бетонных поверхностных покрытий.
1.2 Данный методический документ содержит виды и основные параметры гибких бетонных поверхностных покрытий и их элементов, рекомендации по проектированию, монтажу, устройству, эксплуатации и ремонту покрытий, а также методы контроля и правила охраны труда и окружающей среды.
1.3 Методический документ направлен на реализацию положений ТР ТС 014/2011.
2 Нормативные ссылки
В настоящем методическом документе использованы нормативные ссылки на следующие документы:
Технический регламент Таможенного союза «Безопасность автомобильных дорог» (ТР ТС 014/2011)
ГОСТ 12.3.003-86 Система стандартов безопасности труда. Работы электросварочные. Требования безопасности
ГОСТ 12.3.009-76 Система стандартов безопасности труда. Работы погрузочно-разгрузочные. Общие требования безопасности
ГОСТ 3062-80 Канат одинарной свивки типа ЛК-0 конструкции 1x7(1+6). Сортамент
ГОСТ 3560-73 Лента стальная упаковочная. Технические условия
ГОСТ 10060-2012 Бетоны. Методы определения морозостойкости
ГОСТ 10354-82 Пленка полиэтиленовая. Технические условия
ГОСТ 12730.1-78 Бетоны. Методы определения плотности
ГОСТ 12730.5-2018 Бетоны. Методы определения водонепроницаемости
ГОСТ 13015-2012 Изделия бетонные и железобетонные для строительства. Общие технические требования. Правила приемки, маркировки, транспортирования и хранения
ГОСТ 13087-2018 Бетоны. Методы определения истираемости
ГОСТ 16350-80 Климат СССР. Районирование и статистические параметры климатических факторов для технических целей
ГОСТ 18343-80 Поддоны для кирпича и керамических камней. Технические условия
ГОСТ 22266-2013 Цементы сульфатостойкие. Технические условия
ГОСТ 24297-2013 Верификация закупленной продукции. Организация проведения и методы контроля
ГОСТ 25951-83 Пленка полиэтиленовая термоусадочная. Технические условия
ГОСТ 26633-2015 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия
ГОСТ 27006-2019 Бетоны. Правила подбора состава
ГОСТ 27751-2014 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения
ГОСТ 30055-93 Канаты из полимерных материалов и комбинированные. Технические условия
ГОСТ 32730-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Песок дробленый. Технические требования
ГОСТ 32731-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Требования к проведению строительного контроля
ГОСТ 32755-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Требования к проведению приемки в эксплуатацию выполненных работ
ГОСТ 32756-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Требования к проведению промежуточной приемки выполненных работ
ГОСТ 32824-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Песок природный. Технические требования
ГОСТ 32826-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Щебень и песок шлаковые. Технические требования
ГОСТ 32867-2014 Дороги автомобильные общего пользования. Организация строительства. Общие требования
ГОСТ 34028-2016 Прокат арматурный для железобетонных конструкций. Технические условия
ГОСТ Р 55028-2012 Дороги автомобильные общего пользования. Материалы геосинтетические для дорожного строительства. Классификация, термины и определения
ГОСТ Р 56249-2014 Сера газовая техническая. Технические условия
СП 28.13330.2017 Защита строительных конструкций от коррозии (актуализированная редакция СНиП 2.03.11-85)
СП 38.13330.2012 Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов) (актуализированная редакция СНиП 2.06.04-82*)
СП 126.13330.2017 Геодезические работы в строительстве (актуализированная редакция СНиП 3.01.03-84)
СП 131.13330.2018 Строительная климатология (актуализированная редакция СНиП 23-01-99*)
СП 32-102-95 Сооружения мостовых переходов и подтопляемых насыпей. Методы расчета местных размывов
3 Термины и определения
В настоящем методическом документе применены термины по ГОСТ Р 55028-2012, а также следующие термины с соответствующими определениями:
3.1 гибкие бетонные поверхностные покрытия (ГПП): Изделия из бетонных блоков специальной формы, соединенных между собой гибкими связями, монтируемые в единое целое полотно на месте устройства покрытия либо в заводских условиях и предназначенные для защиты от размывов и подмывов: пойменных насыпей, опор мостов, берегов рек и водоемов, противопаводковых укреплений, гребней плотин и дамб при переливе, каналов, канав и стоков, а также для защиты подводных переходов трубопроводов и кабельных трасс.
3.2 обратный фильтр: Слой, располагаемый на поверхности защищаемого с помощью ГПП склона или откоса, состоящий из минеральных гранул одинакового размера или из дробленого минерального материала с однородным фракционным составом, предназначенный для предотвращения подмыва склона или откоса защищаемого ГПП водным потоком, проникающим под ГПП.
3.3 эрозия: Разрушение почв и горных пород поверхностными водными потоками.
3.4 прижим: Нагон воды на отвесный (обычно скальный) берег на повороте реки.
3.5 смерзшийся массив: Грунт откоса, смерзшийся с установившимся ледовым покровом.
4 Общие положения
4.1 Основные параметры гибких бетонных поверхностных покрытий
Основными параметрами ГПП являются:
\cdot прочность, которая определяется как наименьший из двух показателей: прочности бетона блоков на сжатие и разрывной нагрузки гибких связей (подразделы 5.1, 5.2);
\cdot морозостойкость, характеризующаяся морозостойкостью бетонных блоков (подраздел 5.1);
\cdot водонепроницаемость блоков, определяющаяся водонепроницаемостью бетона блоков (подраздел 5.1);
\cdot истираемость, которая характеризуется истираемостью бетонных блоков (подраздел 5.1);
\cdot удельный вес — суммарный вес блоков, гибких связей, бетона омоноличивания (при наличии) на единицу площади защищаемой поверхности.
4.2 Виды гибких бетонных поверхностных покрытий
4.2.1 Гибкие бетонные поверхностные покрытия подразделяют:
4.2.2 Ковровое гибкое бетонное поверхностное покрытие представляет собой секции бетонных блоков в форме параллелепипедов или иных геометрических элементов, в заводских условиях объединенных между собой гибкими связями, изготавливаемыми из металлических тросов, полимерных канатов или металлического прутка.
Отдельные секции объединяют на месте монтажа в готовые покрытия при помощи монтажных связей.
Пример КГПП представлен на рисунке 1.
а, б — внешний вид соответственно бетонного блока и секции КГПП
Рисунок 1 — Ковровое гибкое бетонное поверхностное покрытие
4.2.3 Сборное гибкое бетонное поверхностное покрытие представляет собой конструкцию, собираемую из отдельных бетонных блоков, объединяемых в покрытие при помощи сварки или другим способом. Блок СГПП имеет, как правило, форму квадрата со срезанными углами (рисунок 2). В плоскостях срезов углов расположены арматурные выпуски в виде петель. По одной стороне бетонного блока арматурные выпуски расположены, как правило, в вертикальной плоскости и могут служить в качестве монтажных петель, по другой — в горизонтальной. Длина горизонтальных выпусков назначается из условия их размещения в пределах внешнего очертания бетонного блока. Выпуски предназначены для скрепления бетонных блоков в единое покрытие.
а, б — внешний вид соответственно бетонного блока и покрытия
Рисунок 2 — Сборное гибкое бетонное поверхностное покрытие
4.2.4 Модульное гибкое бетонное поверхностное покрытие состоит из бетонных блоков, имеющих на боковых гранях сквозные технологические отверстия для пропуска через них металлического или полимерного троса, либо металлического прутка при сборке (рисунок 3).
а, б — соответственно схема и внешний вид модульного блока; в — монтажная схема (размеры даны в сантиметрах)
Рисунок 3 — Модульное гибкое бетонное поверхностное покрытие
5 Требования к элементам гибких бетонных поверхностных покрытий
5.1 Требования к бетонным блокам
5.1.1 В качестве материала для изготовления блоков ГПП должны применяться тяжелые бетоны по ГОСТ 25192-2012, плотность которых составляет D2000 — D2500 по ГОСТ 12730.1-78. Допускается применение сульфатостойких бетонов из сульфатостойких цементов по ГОСТ 22266-2013 и серобетонов с использованием серы по ГОСТ Р 56249-2014.
Подбор состава бетонов выполняется по ГОСТ 27006-2019 для конкретных условий эксплуатации ГПП при соответствующем обосновании в проекте.
5.1.2 Класс прочности на сжатие бетона блоков ГПП должен быть не ниже, чем B30 по ГОСТ 26633-2015, морозостойкость — не менее F200 по ГОСТ 10060-2012, водонепроницаемость — не менее W8 по ГОСТ 12730.5-2018, истираемость — не более 0,7 г/см2 по ГОСТ 13087-2018.
5.1.3 Блоки ГПП должны обеспечивать надежную эксплуатацию покрытий в условиях среднеагрессивных сред (СП 28.13330.2017) в I — V климатических районах по ГОСТ 16350-80 с расчетной температурой наиболее холодной пятидневки до -50 °C (СП 131.13330.2018).
5.2 Требования к гибким связям
5.2.1 В качестве гибких связей допускается использование полимерных канатов по ГОСТ 30055-93, стальных канатов по ГОСТ 3062-80, прутка арматурного из стали Ст.3 по ГОСТ 34028-2016 с разрывной нагрузкой, определяемой проектом.
5.2.2 Гибкие связи должны обеспечивать работу ГПП в температурном интервале от -50 °C до 60 °C в средах с pH от 3 до 9 со снижением прочности не более 10% за расчетный период эксплуатации.
6 Рекомендации по проектированию гибких бетонных поверхностных покрытий
6.1 Назначение и условия работы гибких бетонных поверхностных покрытий
6.1.1 Гибкие бетонные поверхностные покрытия применяют для укрепления откосов насыпей автомобильных дорог, берегоукрепления, защиты конусов мостов, сооружения временных противопаводковых укреплений, защиты гребней плотин и дамб при переливе. Вид применяемых в каждом конкретном случае ГПП (КГПП, МГПП, СГПП) определяется проектной организацией исходя из технологических условий монтажа, расчетного влияния окружающей среды и условий эксплуатации. Покрытия должны обеспечивать необходимую надежность защищаемого сооружения в течение расчетного срока его службы (ГОСТ 27751-2014).
6.1.2 При проектировании ГПП в зависимости от их использования следует выполнять расчеты на следующие нагрузки и воздействия:
- от водного потока;
- ветровых волн;
- подмыва и размыва основания сооружений;
- термически расширяющегося в процессе таяния сплошного ледяного покрова;
- ледяного покрова при колебаниях уровня воды в водоеме.
В зависимости от местных условий могут выполняться расчеты на иные нагрузки и воздействия, определенные заданием на проектирование.
6.2 Исходные данные для проектирования гибких бетонных поверхностных покрытий
Состав исходных данных для проектирования ГПП зависит от выполняемых расчетов (таблица 1).
Исходные данные для проектирования гибких бетонных поверхностных покрытий в зависимости от вида производимых расчетов
6.3 Выполнение расчетов гибких бетонных поверхностных покрытий
6.3.1 Расчеты на нагрузки и воздействия водного потока, ветровых волн и размывов оснований сооружений
6.3.1.1 Расчет толщины блоков ГПП \delta_{\text{п}} при воздействии водного потока в зависимости от скоростей течения выполняют [1] по формуле
\delta_{\text{п}} = 0,67k\mu \frac{\gamma V_{\text{п}}^{2}}{g(\gamma_{\delta} - \gamma)} = 0,01V_{\text{п}}^{2}, (1)
где k — коэффициент запаса, принимаемый равным 1,0 из-за наличия связей между бетонными блоками покрытия;
\mu — коэффициент избыточного давления, равный 0,2.
6.3.1.2 Необходимая толщина блоков ГПП для откосов при воздействии на них нерегулярных ветровых волн подбирается по таблице 2.
Необходимая толщина блоков гибких бетонных поверхностных покрытий для откосов при воздействии на них нерегулярных ветровых волн
| Толщина блока ГПП, см | Допустимая высота ветровых волн, м, при заданной крутизне защищаемого откоса (склона) | ||
| 1:2 | 1:2,5 | 1:3 | |
| 5 | 0,40 | 0,43 | 0,46 |
| 10 | 0,60 | 0,65 | 0,68 |
| 15 | 0,80 | 0,85 | 0,90 |
6.3.1.3 Глубину размыва подошвы откосов пойменных насыпей водным потоком hр рассчитывают в соответствии с рекомендациями [1] по формуле
h_{p} = \frac{0,9}{d^{0,2}} (\frac{q_{\text{п}}}{\sqrt{g}})^{0,8} - h_{\text{п}}, (2)
где qп — удельный расход воды у подошвы насыпи, м3/с,
d — средний диаметр частиц грунта, мм, определяемый для несвязного грунта по гранулометрическому составу, для связного по формуле
Глубину воронок размыва потоком у подошв откосов насыпей на прижимах и у подошв склонов берегов в излучинах находят согласно СП 38.13330.2018 и рекомендациям [1].
Глубину возможного размыва грунта поймы у подошвы откоса донными волновыми потоками определяют путем нахождения наименьшей отметки грунта, соответствующей глубине воды hпх, м, на которой скорость донного волнового потока Vв, м/с, равна неразмывающей скорости частиц грунта Vв,adm, м/с, при различных сочетаниях отметок уровня воды и соответствующих им высот волн. Максимально допустимую скорость донного волнового потока Vв,max, м/с, рассчитывают по формуле
V_{\text{в},max} = \sqrt{\frac{qh_{5\%}}{ch \frac{2\pi}{\lambda} h_{\text{п}}}} , (5)
где h5% — расчетная высота волны обеспеченностью 5%, м;
ch — гиперболическая функция (гиперболический косинус)
chx = \frac{e^{x} + e^{- x}}{2} . (6)
Отметку грунта \nabla_{\text{Н}} , м, соответствующую неразмывающей скорости частиц грунта Vв,adm, принимают равной
\nabla_{\text{Н}} = \nabla_{\text{ув}} - 1,1h_{\text{пх}}, (7)
где \nabla_{\text{ув}} — отметка уровня воды, м.
Неразмываюшую скорость частиц грунта поймы Vв,adm находят по графику В.1 СП 13330.2018. Разница между фактической отметкой поймы и \nabla_{\text{Н}} равна глубине возможного размыва.
Если грунт поймы в подошве откоса насыпи подвергается одновременному воздействию водного потока вдоль насыпи и донных волновых потоков, то при проектировании защитного покрытия следует учитывать наибольшую из двух возможных глубин размыва, определенных при учете воздействия каждого из указанных факторов.
6.3.1.4 Расчет глубины размыва водным потоком у регуляционных сооружений мостовых переходов (струенаправляющих дамб, траверсов) производят согласно СП 32-102-95 и работе [2], при этом скорость водного потока у подошвы откоса, траверса VпCb, м/с, вычисляют в зависимости от угла \alpha (рисунок 4) между направлением потока и осью регуляционного сооружения согласно формулам
при 90^{\circ} \geq \alpha \geq 45^{\circ}
V_{\text{пС}b} = 0,9V_{\text{п}(\delta)}(\frac{L_{p}}{h_{\text{п}}})^{1/4}, (8)
V_{\text{пС}b} = (V_{\text{п}} - V_{\text{п}(\delta)}) \sqrt{\frac{\alpha}{45^{\circ}}} + V_{\text{п}(\delta)}, (9)
где V_{\text{п}(\delta)} определяют согласно рекомендациям [3];
Lр — расчетная длина траверса, м,
L — средняя длина подводной части траверса в створе продольной оси, м.
LН, bН — соответственно насыпная длина и ширина траверса; bР — средняя ширина подводной части траверса
Рисунок 4 — План траверса у пойменной насыпи
При опускании секции блоков ГПП в воронку размыва на 1 м усилие PР, Н, в ГПП, возникающее в направлении линии наибольшего уклона, определяют по формуле
P_{\text{Р}} = 2h_{\text{г}}q_{\text{б}} \frac{\gamma_{\delta} - \gamma}{\gamma} , (11)
где hг — высота той части откоса, которая подвергается переформированию в результате развития воронки размыва, м;
qб — поверхностная плотность покрытия, т/м2.
При расположении ГПП на криволинейной поверхности радиуса R, м (поверхность конуса моста, воронки размыва и т.д.), когда ее образующая с осями смежных блоков ГПП, соединенных гибкой связью, имеет угол \beta , между ребрами смежных блоков ГПП происходит раскрытие щели максимального размера \tau , м,
\tau = \frac{\text{а}}{2} tg\beta, (12)
где a — длина ребер смежных блоков ГПП, м.
6.3.2 Расчет воздействия на гибкие бетонные поверхностные покрытия статической нагрузки термически расширяющегося сплошного ледяного покрова и нагрузки от ледяного покрова при колебаниях уровня воды в водоеме
6.3.2.1 Расчет ГПП на устойчивость при воздействии статической нагрузки термически расширяющегося сплошного ледяного покрова и нагрузки от ледяного покрова при колебаниях уровня воды в водоеме производится на основании следующих положений.
6.3.2.2 При замерзании вода увеличивает свой объем приблизительно на 9%, но давление ледяного поля в процессе его формирования незначительно. Последующее понижение температуры воздуха приводит к понижению температуры льда и уменьшению его объема как всякого твердого тела, а повышение температуры — к расширению. При этом если расширению ледяного поля препятствует противоположный берег, то на покрытие откоса, смерзшегося с ледяным полем, будет действовать сила давления F, Н, от температурного расширения льда
F = K_{e}b_{p}\delta_{\text{л}}\text{р}, (13)
где bр — расчетная длина соприкосновения льда с покрытием по урезу воды, принимается равной 1 м;
p — удельное давление льда, Н/м2, определяемое согласно СП 38.13330.2012;
Ke — поправочный коэффициент, снижающий силу давления льда с увеличением протяженности ледяного покрова в направлении от откоса до противоположного берега, принимаемый по таблице 3.
| Протяженность ледяного покрова, м | 50 | 70 | 90 | 120 | 150 и более |
|---|---|---|---|---|---|
| Ke | 1,0 | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,6 |
Давление Pл, МПа, за счет упругой и пластической деформации при температурном расширении льда вычисляют по формуле
\text{Р}_{\text{л}} = 0,05 + 11 \times 10^{- 5}V_{t}\eta\varphi, (14)
где \eta — коэффициент вязкости льда, МПа·ч, определяемый в зависимости от температуры льда Tл, °C:
\eta = (3,3 - 0,28T_{\text{л}} + 0,083\text{Т}_{\text{л}}^{2}) \times 10^{2}, (15)
\eta = (3,3 - 1,85T_{\text{л}}) \times 10^{2}; (16)
\varphi — безразмерный коэффициент.
Температуру льда Tл находят по формуле
\text{Т}_{\text{л}} = \text{Т}_{\text{в}}\eta_{0} + \frac{V_{t}}{2} \psi, (17)
где Tв — начальная температура воздуха, от которой начинается ее повышение, °C;
\psi — безразмерный коэффициент;
\eta_{0} — относительная толщина ледяного покрова с учетом влияния снега
\eta_{0} = \frac{\delta_{\text{л}}}{h_{\text{сп}}} ; (18)
hсп — приведенная толщина снежного покрова, м,
h_{\text{сп}} = \delta_{\text{л}} + 1,43h_{c} + \frac{2,3}{a\prime} ; (19)
hс — наименьшая толщина снежного покрова, определяется по данным натурных наблюдений, м (при их отсутствии необходимо принимать hс равной 0);
a' — коэффициент теплоотдачи от воздуха к поверхности снежного покрова, Вт/м2, принимаемый равным 23 \sqrt{V_{\text{в}}\prime + 0,3} при наличии снега или 6 \sqrt{V_{\text{в}}\prime + 0,3} — при отсутствии снега, где V_{\text{в}}\prime — скорость ветра, м/с.
Безразмерные коэффициенты \varphi и \psi , входящие в формулы (14) и (17), определяют по рисункам 5 и 6 при заданных значениях относительной толщины ледяного покрова \eta_{0} и безразмерной величины F0
F_{0} = \frac{4 \times 10^{- 3}t}{h_{\text{сп}}^{2}} , (20)
где t — время от момента начала повышения температуры, ч.
Рисунок 5 — График для определения значений коэффициента \varphi (цифры на кривых соответствуют относительной толщине ледяного покрова \eta_{0} )
Рисунок 6 — График для определения значений коэффициента \psi (цифры на кривых соответствуют относительной толщине ледяного покрова \eta_{0} )
6.3.2.3 Рассчитанная по формуле (13) сила давления от температурного расширения льда действует в горизонтальном направлении (рисунок 7). Нормальную к откосу составляющую от этой нагрузки Fн, Н, при угле наклона откоса к горизонту \alpha рассчитывают по формуле
F_{\text{н}} = Fsin\alpha, (21)
а продольная составляющая нагрузка Fп, Н, действующая вдоль откоса и сдвигающая отдельные элементы ГПП, равна
F_{\text{п}} = Fcos\alpha. (22)
Если ГПП укладывают на подготовленный грунт откоса в свободном положении, без соединения между собой, то силу Fу, Н, удерживающую элементы покрытия от сдвига, определяют по формуле
F_{y} = (G + G_{\text{л}})sin\alpha + F_{\text{т}}, (23)
где G — вес ГПП в пределах «смерзшегося массива», Н;
Gл — вес льда в пределах «смерзшегося массива», Н;
Fт — сила трения между нижней поверхностью блоков ГПП и поверхностью подстилающей подготовки, Н.
1 — поверхность откоса; 2 — граница промерзания грунта выше ледяного покрова; 3 — граница промерзания грунта в «смерзшемся массиве»; 4 — ледяной покров; 5 — блоки ГПП; 6 — подстилающая подготовка
Рисунок 7 — Силы, действующие на ГПП в результате термического расширения ледяного покрова
Силу трения Fт определяют с учетом нормальной составляющей силы Fн и суммарной силы тяжести расчетного элемента крепления ГПП и веса льда в пределах «смерзшегося массива»
F_{\text{т}} = f[(G + G_{\text{л}})cos\alpha + F_{\text{н}}], (24)
где f — коэффициент трения бетонного блока по подстилающему слою (при контакте ГПП с крупнообломочным грунтом f равно 0,5 — 0,6 согласно СП 32-102-95).
При этом предполагается, что все блоки ГПП, находящиеся в «смерзшемся массиве», равномерно прижимаются к грунтовому основанию, а сила смерзания льда с поверхностью крепления превышает значение внешней силы, приложенной к креплению и вызывающей его деформацию.
Вес ГПП в пределах «смерзшегося массива» вычисляют исходя из границы примерзания льда к покрытию и образования наледи толщиной h_{\text{н}} = 1,2\delta_{\text{л}} , м, по формуле
G = G_{1} \frac{h_{\text{н}}b}{S_{1}sin\alpha} , (25)
где G1 и S1 — соответственно вес, Н, и габаритная площадь, м2, одного блока ГПП определяемого вида;
Вес льда в пределах «смерзшегося массива» находят как произведение плотности льда \gamma_{\text{л}} = 920\text{кг}/\text{м}^{3} на объем «смерзшегося массива», который можно принять равным половине объема прямоугольного параллелепипеда
G_{\text{л}} = \gamma_{\text{л}} \frac{1}{2} h_{\text{н}}\ell_{\text{н}}b, (26)
где \ell_{\text{н}} — длина наледи, м.
6.3.2.4 Так как при выполнении покрытия все блоки ГПП прочно скрепляются между собой соединительными элементами, то в состав удерживающих сил необходимо также включить реактивные силы Nс, Н, возникающие в соединениях ГПП от бетонных блоков, расположенных под водой ниже ледяного покрова
N_{c} = G_{\text{б}}(sin\alpha + fcos\alpha), (27)
где Gб — вес всех бетонных блоков ГПП, расположенных под водой, с учетом выталкивающей архимедовой силы, Н.
Если предположить, что покрытие уложено на всю ширину откоса, доходящего до дна водоема, в этом случае вес 1 пог. м ГПП, находящегося в воде, Gб пог, Н, можно рассчитать по формуле
G_{\text{бпог}} = (1 - \frac{\gamma}{\gamma_{1}}) \frac{h_{\text{в}}}{S_{1}} \frac{G_{1}}{sin\alpha} , (28)
где hв — глубина воды от нижней кромки льда до дна водоема, м.
6.3.2.5 Проверку устойчивости крепления на откосе от сдвигающей силы температурного расширения льда производят по формуле
K = \frac{F_{y} + N_{A}}{F_{\text{п}}} , (29)
где K — расчетный коэффициент устойчивости.
Для расчетного коэффициента устойчивости K должно выполняться условие K >= [K], где [K] — нормативный коэффициент запаса (таблица 4).
Значение нормативного коэффициента устойчивости [K]
| Категория автомобильной дороги | Коэффициент устойчивости [K] |
|---|---|
| I | 1,3 |
| II | 1,2 |
| III — IV | 1,1 |
6.3.2.6 Деформации ледяного покрова в прибрежной полосе при колебаниях уровня воды вызываются действием внешних сил, которые при наличии достаточно прочных связей по плоскости контакта льда с креплением передаются на откос в виде вырывающих нагрузок.
Механизм воздействия ледяного поля с креплением грунтового откоса при изменении уровня воды заключается в следующем. При повышении уровня воды ледяной покров в силу своей плавучести стремится подняться вместе с уровнем воды, однако этому препятствуют усилия, действующие в области примыкания льда к откосу. Вследствие этого ледяное поле подвергается изгибу и в нем возникают внутренние напряжения растяжения \sigma_{\text{р}} , кг/м2, и сжатия \sigma_{\text{с}} , кг/м2, возрастающие пропорционально изменению уровня воды (рисунок 8).
а — ледяной покров до повышения уровня воды; б — то же, в начальный период подъема уровня воды; в — то же, в момент разрушения; УВ — уровень воды; УВ-2, УВ-3 — измененный (повышенный) уровень воды; Tв, Tн — температуры соответственно верхней и нижней частей ледяного покрова; \sigma_{\text{тр}} , \sigma_{\text{тс}} — предельные напряжения соответственно растяжения и сжатия
Рисунок 8 — Состояние ледяного покрова в прибрежной зоне при повышении уровня воды
При изменении уровня воды на некоторую величину нормальные напряжения достигают величин \sigma_{\text{тр}} , кг/м2, и \sigma_{\text{тс}} , кг/м2, и ледяной покров разрушается. Усилия, действующие в этот момент на крепление откоса, достигают наибольшей величины. По наблюдениям на различных водохранилищах и каналах при повышении уровня воды вдоль откоса образуется, как правило, одна трещина, проходящая вблизи пересечения нижней поверхности льда с откосом. В некоторых случаях при значительном изменении уровня воды возникает вторая, параллельная линии берега трещина, расположенная в 10 — 15 м от первой. Аналогичные явления наблюдаются в водоемах и при понижении уровня воды.
Образование трещины указывает на действие в плоскости ее сечения значительных изгибающих моментов, скалывающих и продольных усилий. Лед представляет собой анизотропное физическое тело, в зависимости от температуры приобретающее упруго-вязкие свойства со способностью к релаксации напряжений и своеобразным характером их распределения [4].
Характер действия ледяного покрова и деформации укрепления, выполненного из блоков ГПП, позволяют определить ледовую нагрузку при колебаниях уровня воды по предельному состоянию льда в плоскости вероятного возникновения в нем первой от берега трещины. Распределение деформаций и напряжений в ледяной консоли, примерзшей к креплению откоса, принимается по схеме, приведенной на рисунке 8.
6.3.2.7 Расчетную величину крутящего момента Mпх, Н·м, в примерзшем к укреплению откоса ледяном покрове на стадии его разрушения при медленном изменении положения уровня воды определяют по формуле
\text{М}_{\text{пх}} = \frac{b\delta_{\text{лк}}^{2}}{2} \frac{\sigma_{\text{рр}}\sigma_{\text{рс}}}{\sigma_{\text{рр}} + \sigma_{\text{рс}}} , (30)
где \delta_{\text{лк}} — толщина кристаллического слоя льда, м;
\sigma_{\text{рр}} и \sigma_{\text{рс}} — расчетные значения предельных напряжений кристаллического льда соответственно при растяжении и сжатии, кг/м2.
Толщина кристаллического слоя льда может быть принята в зависимости от условий образования ледяного покрова в пределах соотношения
\delta_{\text{лк}} = (0,8...0,9)\delta_{\text{л}}. (31)
Расчетные значения предельных напряжений кристаллического льда при растяжении \sigma_{\text{рр}} и сжатии \sigma_{\text{рс}} в зависимости от температуры среды с учетом уменьшения напряжений во времени (релаксации) вычисляют по формулам
\sigma_{\text{рр}} = \sigma_{\text{тр}}K_{p}; (32)
\sigma_{\text{р}c} = \sigma_{\text{т}c}K_{p}, (33)
где Kр — коэффициент релаксации.
Предельные напряжения (пределы прочности (текучести)) кристаллического льда \sigma_{\text{тр}} и \sigma_{\text{т}c} соответственно при растяжении и сжатии принимают по таблице 5 [5].
Предельные напряжения кристаллического льда
Температура среды для нижнего и верхнего слоев льда при подъеме уровня воды принимается равной ее температуре, т.е. около 0 °C.
Коэффициент релаксации рассчитывают по формуле
где t — время, в течение которого происходит деформация ледяного покрова при понижении или повышении уровня воды на величину, равную толщине льда, ч;
r — параметр, характеризующий время релаксаций напряжений льда,
r = \frac{10^{3}\mu}{E_{c}} ; (35)
Eс — статический модуль упругости льда, кг/м3;
\mu — коэффициент вязкости льда, Па·с, определяемый при T < -20 °C по зависимости
\mu = (3,3...1,85)T \times 10^{4}; (36)
Статистический модуль упругости Eс может быть принят в среднем равным 4 x 108 кг/м3. Расчетные величины предельного момента внутренних сил определяют по формуле (30) при медленных деформациях ледяного покрова, что соответствует Kр <= 0,8. Если значения Kр >= 0,85, то Mпх определяют по формуле
\text{М}_{\text{пх}} = \frac{\delta_{\text{лк}}^{2}}{2} \frac{\sigma_{\text{рр}}\sigma_{\text{рс}}}{\sigma_{\text{рр}} + \sigma_{\text{рс}}} (1 + 2K_{E}), (37)
где KE — коэффициент модуля упругости, принимаемый в зависимости от температуры и скорости деформации льда в пределах от 1 до 2.
Максимальная вертикальная вырывающая сила P, Н, связана с изгибающим моментом соотношением
P = \sqrt{2} \lambda M_{\text{пх}}, (38)
где \lambda — расчетный коэффициент
\lambda = \sqrt[4]{\frac{\gamma}{D}} ; (39)
D — цилиндрическая жесткость льда, Н/м,
D = \frac{E_{c}\delta_{\text{лк}}^{2}}{12(1 - \nu^{2})} , (40)
6.3.2.8 Проверку устойчивости креплений на откосе от изгибающего действия ледяного покрова производят по формуле
K = \frac{\sum (M_{y})_{X_{0}}}{M_{\text{пх}}} , (41)
где \sum (M_{y})_{X_{0}} — сумма моментов удерживающих сил относительно вертикального сечения X0, Н·м;
Mпх — крутящий момент, равный сумме моментов предельных внутренних сил в плоскости X, совпадающий с сечением первой (береговой) трещины в ледяном покрове, Н·м.
При подъеме уровня воды принимается, что X0 проходит через центр вращения всего «смерзшегося массива», содержащего наледь, крепление и грунт, примерзший к креплению с низовой стороны. Центр вращения в этом случае находится на пересечении плоскости, лежащей на уровне воды, с плоскостью, ограничивающей верх покрытия выше уровня воды (рисунок 9).
1 — грунт откоса; 2 — подстилающая подготовка; 3 — ГПП; 4 — ледяной покров; 5 — смерзшийся грунт ниже уровня воды; 6 — граница промерзания грунта выше уровня воды; 7 — граница грунта в «смерзшемся массиве»; 8 — уровень воды при ледоставе; 9 — уровень воды при разрушении льда; 0 — центр вращения «смерзшегося массива»; Gл — вес льда в пределах «смерзшегося массива»; Gп — вес ГПП; Gг — вес примерзшего к ГПП грунта откоса
Рисунок 9 — Схема сил к расчету устойчивости крепления
Силы, удерживающие крепление, состоят из собственного веса ГПП Gп, веса намерзшего льда Gл и веса примерзшего к ГПП грунта откоса Gг, т.е. веса «смерзшегося массива». При повышении уровня воды и наличии связей между отдельными блоками ГПП в состав удерживающих сил включаются также реактивные силы Nс, возникающие в соединительных канатах блоков ГПП от блоков, расположенных под водой левее сечения X (см. рисунок 9).
Сумму моментов сил, удерживающих крепление, вычисляют по формуле
\sum (M_{y})_{X_{0}} = \text{М}_{GX_{0}} + \text{М}_{\text{л}X_{0}} + \text{М}_{\text{г}X_{0}} + \text{М}_{\text{с}X_{0}}, (42)
где \text{М}_{GX_{0}} — момент сил от веса Gп относительно сечения x0, Н·м;
\text{М}_{\text{л}X_{0}} — то же, от Gл, Н·м;
\text{М}_{\text{г}X_{0}} — то же, от Gг, Н·м:
\text{М}_{\text{с}X_{0}} — то же, от реактивных сил Nс, Н·м.
При подъеме уровня воды все моменты принимаются полностью в пределах расчетных значений в предположении, что в этом случае «смерзшийся массив» не деформируется. Кроме того, считается, что сила смерзания льда с поверхностью крепления превышает значение внешней силы, приложенной к креплению и вызывающей его деформацию.
6.3.2.9 Прочность смерзания льда с поверхностью различных тел зависит от их структуры, температуры и состояния поверхности. По данным работы [4], прочность смерзания льда с поверхностью бетона достигает 110 Н/см2.
Удерживающие силы от веса примерзшего к ГПП грунта откоса Gг устанавливаются исходя из очертания его границы под покрытием (см. рисунок 9). Нижняя граница примерзшего грунта зависит от многих факторов и должна определяться по известным методам теплотехнических расчетов, приближенно ее можно ограничить плоскостью, проходящей через нижнюю часть ледяного покрова.
6.3.3 Расчет устойчивости гибких бетонных поверхностных покрытий на откосе
6.3.3.1 Проверку прочности крепления ГПП на откосе от вырывающего действия вертикальной силы производят по формуле
K_{\text{зп}} = \frac{P}{G_{\text{п}} + N_{c}} , (43)
где Kзп >= 1 — коэффициент запаса прочности покрытия;
P — максимальная вертикальная вырывающая сила, Н.
Дополнительные удерживающие силы от примерзшего к покрытию грунта откоса в данном случае не учитываются.
6.3.3.2 Реактивную силу Nс находят по формуле
N_{c} = G_{\text{б}}(sin\alpha + fcos\alpha)sin\alpha. (44)
6.3.3.3 Если покрытие уложено на всю ширину откоса и доходит до дна водоема, то вес 1 пог. м ГПП, находящегося в воде, определяют по формуле (28).
6.3.3.4 Действие весовой нагрузки от ГПП принимается сосредоточенной на полосе шириной в один блок.
6.3.3.5 Количество блоков на откосе n (шириной в один блок) определяют как
6.3.3.6 Общий вес n блоков Gп, Н, равен
6.3.3.7 Условие устойчивости записывается следующим образом
K_{\text{з}}G_{\text{п}}sin\alpha \leq (Gcos\alpha tg\varphi + c), (47)
где Kз — расчетный коэффициент запаса.
Значения угла внутреннего трения грунта \varphi принимают с учетом максимального увлажнения поверхности грунта (таблица 6).
Значения угла внутреннего трения грунта \varphi
| Вид грунта | Песок | Супесь | Суглинок | ||
| крупный | средней крупности | мелкий | |||
| \varphi , град. | 35 | 32 | 31 | 33 | 11 |
6.3.3.8 Расчетный коэффициент запаса вычисляют из условия устойчивости (47)
K_{\text{з}} \leq \frac{G_{\text{п}}costg\varphi + c\ell}{G_{\text{п}}sin\alpha} = \frac{costg\varphi + \frac{c\ell}{G_{\text{п}}}}{sin\alpha} . (48)
6.3.3.9 Пренебрегая значением сцепления грунта, условие устойчивости можно определить как
K_{\text{з}} \leq \frac{tg\varphi}{tg\alpha} . (49)
Дополнительно должно выполняться условие Kз >= [K]. Предельные значения tg\alpha могут быть приняты из таблицы 7.
Предельные значения тангенсов углов откосов, не требующие дополнительного закрепления при укладке ГПП
6.3.3.10 Длину m, м, по горизонтальной поверхности заложения откоса (1:m), приходящуюся на подъем в 1 м, определяют по формуле
Если фактическая величина m меньше величины, рассчитанной по формуле (50), то необходимо предусмотреть дополнительные мероприятия для удержания конструкции на откосе.
6.3.4 Выбор подстилающего геотекстиля и проектирование фильтровой подготовки
6.3.4.1 Для обеспечения совместимости с характеристиками грунтов, слагающих защищаемое с помощью ГПП земляное полотно, геотекстиль должен отвечать вполне определенным требованиям по проницаемости (коэффициенту фильтрации), размеру пор и величине пористости, определяемой как процент площади поверхности, занимаемой порами. Помимо этого, геотекстиль должен обладать достаточной прочностью, чтобы выдержать нагрузки, возникающие во время монтажа ГПП.
6.3.4.2 Для устройства фильтрующего слоя следует применять тканый геотекстиль из мононитей или нетканый иглопробивной геотекстиль. Геотекстиль из просечной пленки, фильерный геотекстиль и другие его разновидности непригодны для устройства фильтрующего слоя.
Если используется геотекстиль из тканой мононити, он должен иметь пористость не менее 4%. Пористость нетканого иглопробивного геотекстиля должна составлять не менее 30%, а поверхностная плотность — не менее 400 г/м2.
6.3.4.3 Для устройства переходного слоя между мелкозернистым основанием земляного полотна и геотекстилем применяют гранулированные фильтры.
В качестве материала гранулированного фильтра рекомендуется использовать пески средние, крупные и повышенной крупности природные по ГОСТ 32824-2014, дробленые по ГОСТ 32730-2014 или шлаковые по ГОСТ 32826-2014.
6.3.4.4 Гранулометрический состав гранулированного фильтра должен быть подобран таким образом, чтобы:
- обеспечивалась непросыпаемость частиц защищенного грунта в фильтр и частиц самого фильтра в грунт;
- предотвращалось развитие механической суффозии защищаемого грунта в области, примыкающей к фильтру;
- обеспечивалась некольматируемость фильтра мелкими частицами, выносимыми фильтрационным потокам из защищаемого грунта;
- предотвращалась механическая суффозия в самом слое фильтра.
6.3.4.5 Гидравлическую проницаемость гранулированного фильтра Kг, м/с, оценивают по результатам лабораторных испытаний или по формуле
K = (\frac{\gamma g}{\mu_{\text{в}}})[\frac{n_{\text{г}}^{3}}{(1 - n_{\text{г}})^{2}}][\frac{1}{k_{y}(\frac{\Phi_{\text{ф}}}{100} \sum_{0}^{N} \frac{P_{m}}{d_{m}})2}], (51)
где \mu_{\text{в}} — динамическая вязкость воды, Па·с;
nг — пористость, безразмерная величина;
kу — коэффициент уплотнения, безразмерная величина;
\Phi_{\text{ф}} — форм-фактор, принимающий значение 6,0 для округлых частиц грунта и 7,7 для угловатых;
Pm — количество материала в распределении между смежными размерами частиц, %;
dm — средняя геометрическая величина размеров соседних групп частиц в распределении, мм [6, 7];
N — количество интервалов между смежными размерами частиц.
Проницаемость гранулированного фильтра учитывается при выборе геотекстиля для проектирования композитного (геотекстиль и гранулированный фильтр) фильтрационного слоя. Проницаемость гранулированного фильтра должна быть как минимум в 10 раз выше проницаемости грунта.
Толщина гранулированного фильтра должна составлять 150 — 200 мм, а при устройстве гранулированного фильтра под водой его толщину следует увеличить на 50%.
6.4 Основные проектные решения укрепления автомобильных дорог с использованием гибких бетонных поверхностных покрытий
Примеры основных проектных решений по укреплению автомобильных дорог с использованием ГПП согласно работам [8, 9, 10] приведены в приложении А:
- с КГПП (раздел А.1);
- МГПП (раздел А.2).
Основные проектные решения с применением СГПП представлены в работе [8].
7 Рекомендации по изготовлению гибких бетонных поверхностных покрытий
Технология изготовления ГПП всех типов определяется техническими условиями и технологическими картами предприятий-изготовителей при соблюдении требований к покрытиям в целом и их элементам (бетонным блокам, гибким связям), изложенных в разделах 4, 5 настоящего методического документа.
8 Рекомендации по организации и технологии работ при устройстве гибких бетонных поверхностных покрытий
8.1 Транспортировка и хранение
8.1.1 Транспортировка и хранение ГПП всех типов осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 13015-2012, данного методического документа, а также рекомендациями [11].
8.1.2 Ковровые гибкие бетонные поверхностные покрытия в виде секций, изготовленных в заводских условиях, при хранении укладывают в штабеля. В штабель допускается укладывать не более 19 секций. При производстве блоков ГПП, монтируемых в покрытие на строительной площадке (СГПП, МГПП), формирование транспортных пакетов следует производить непосредственно на технологической линии на плоских поддонах, соответствующих требованиям ГОСТ 18343-80, высота пакета с поддоном не должна превышать 1 м. При этом в качестве скрепляющих и упаковочных средств следует использовать металлическую ленту по ГОСТ 3560-73, термоусадочную пленку по ГОСТ 25951-83 или растягивающуюся пленку по ГОСТ 10354-82. Схему крепления в пакете устанавливает предприятие-изготовитель в технологическом регламенте для выбранной схемы укладки, дальности и вида перевозки (автомобильным или железнодорожным транспортом). При хранении блоков ГПП, монтируемых в покрытие на строительной площадке (СГПП, МГПП), высота штабеля не должна превышать 2 м.
8.1.3 Перевозка ГПП всех типов допускается любым видом транспорта при условии обеспечения защиты от повреждений.
8.1.4 Погрузка и хранение ГПП в виде секций либо отдельных блоков навалом не допускается.
8.1.5 Перевозка секций КГПП железнодорожным транспортом осуществляется в полувагоне в соответствии со схемами размещения и крепления грузов, утверждаемыми ОАО «РЖД». Схема размещения и крепления секций предусматривает выполнение следующих условий:
- секции КГПП укладывают в полувагон штабелями в зависимости от схемы погрузки и модели полувагона;
- погрузка секций КГПП допускается как на специальных поддонах (металлических или деревянных), так и без них. Разрешается погрузка секций КГПП разных моделей в один полувагон в соответствии с утвержденной схемой размещения и крепления грузов;
- при погрузке секций КГПП без поддонов каждая торцевая стенка железнодорожного вагона должна быть защищена деревянным щитом и дополнительным упором, выполненным из двух брусков. В центре вагона, в случае образования зазора, устанавливают распорную клетку и одиночно лежащие секции КГПП в верхнем ярусе увязывают проволокой диаметром 6 мм в четыре нити;
- при погрузке секций КГПП на поддонах стропы поддона в каждом штабеле попарно увязывают между собой проволокой диаметром 6 мм в четыре нити, далее штабеля увязывают друг с другом, в центре вагона устанавливают распорную клетку;
- погрузку поддонов с секциями КГПП в железнодорожный вагон начинают от торцевых стенок вагона по направлению к его центру, разгрузку осуществляют от его центра в направлении торцевых стенок.
8.1.6 Транспортировка пакетов, сформированных из блоков КГПП, монтируемых в покрытие на строительной площадке, железнодорожным или автомобильным транспортом должна производиться с соблюдением правил перевозки грузов, действующих на данном виде транспорта.
8.2 Подготовительные работы
8.2.1 Работы по устройству ГПП выполняют в соответствии с требованиями ГОСТ 32867-2014. До начала работ по укреплению грунтовых откосов на участке должны быть выполнены геодезические работы, обеспечен водоотвод, устроены временные подъездные дороги, площадки для разворота и разъезда транспортных средств, размещения материалов и конструкций.
8.2.2 Работы по укреплению откосов с помощью ГПП с устройством обратного фильтра и укладкой геотекстиля выполняют в следующей последовательности:
- планировка откоса насыпи;
- устройство обратного фильтра;
- укладка геотекстиля;
- устройство подстилающего слоя из щебня (при необходимости);
- укладка ГПП;
- сборка ГПП в единое покрытие;
- досыпка грунта (щебня, песка).
8.2.3 Откосы насыпи планируют в соответствии с рекомендациями [12].
8.2.4 Перед началом планировки восстанавливают положение бровок земляного полотна в плане и продольном профиле. Подошву откоса насыпи обозначают колышками через 20 м и устанавливают откосники-шаблоны, фиксирующие проектный профиль откоса. По обочине насыпи или вдоль подошвы откоса колышками намечают линию движения дорожной машины, применяемой для планировки.
8.2.5 В случае укладки СГПП в нижней части укрепляемого откоса в соответствии с проектом устраивают траншею для сборного бетонного упора. Как правило, упор изготавливают из бетонных блоков упоров У-1 по проекту [8] (рисунок 10).
а — бетонный блок упора; б — схема укрепления откоса; 1 — блок упора У-1; 2 — блоки СГПП
Рисунок 10 — Бетонный блок упора У-1
По мере установки блоков упора выполняют обратную засыпку пазух траншеи грунтом вручную. Засыпку производят слоями с разбивкой комьев грунта и послойным уплотнением.
Вдоль упора устраивают бетонную призму. В целях набора бетоном прочности, позволяющей дальнейшее производство работ, упор монтируют за неделю до монтажа конструкций СГПП.
8.2.6 После планировки приступают к устройству обратного фильтра, толщина слоев которого должна соответствовать проектной. Допускаемые отклонения при толщине слоя 10 — 20 см не должны превышать +/- 3 см. Отсыпку слоев фильтра можно производить как насухо, так и в воду. При этом следует учитывать скорость движения воды, которая в зависимости от гранулометрического состава грунта должна быть:
- для песчаных грунтов фильтра не более 0,8 м/с;
- гравийно-галечных грунтов крупностью до 25 мм не более 1,25 м/с.
При отсыпке слоев в воду коэффициент разнозернистости материала обратного фильтра не должен превышать 5 — 10.
При производстве работ в зимнее время материал обратного фильтра следует укладывать в сыпучем состоянии без кусков льда и снега, смерзшихся комьев. Укладка фильтра на мерзлое основание допускается только после его тщательной подготовки — очистки от комьев снега, льда и удаления с поверхности мерзлой корки.
8.2.7 Далее осуществляют укладку геотекстиля. По торцам захватки, где раскладывают геотекстиль, выставляют маячные вешки. Раскатку рулонов ведут вручную звеном из двух — четырех человек. Для удобства раскатки рулон геотекстиля разрезают на полотна необходимой длины, которые укладывают сверху вниз по всей поверхности откоса с соединением полотен внахлестку или путем сшивки портативной машинкой, выводя верхний конец полотна на 0,5 м на обочину насыпи, а нижний — заводя в пазухи между стенкой траншеи и упором.
При соединении полотен внахлест величина нахлеста должна быть не менее 20 см; при сшивке — составлять 5 — 7 см.
Раскатанные полотна необходимо закреплять на месте, чтобы их не сдувало ветром. Для этого края полотен пришпиливают к основанию либо вручную деревянными колышками, либо анкерами (Г-образными стержнями диаметром 3 — 5 мм и длиной вертикальной части 15 — 20 см, с отогнутым верхним и заостренным нижним концами).
Перед укладкой ГПП проверяют качество уложенного материала, точность раскладки полотен, величину перекрытия, качество стыковки полотен и их общую ширину.
8.2.8 По результатам осмотра составляют акт на скрытые работы, в котором приводятся все отмеченные выше сведения, а также данные о поставщике, виде и характеристиках материала, указанные на этикетке рулона.
8.3 Монтаж ковровых гибких бетонных поверхностных покрытий
8.3.1 Монтаж покрытия из секций КГПП производят на ранее уложенное геотекстильное полотно с помощью автомобильного или плавучего крана грузоподъемностью не менее 2 т. Секцию при помощи строп или траверсы поднимают с автомобиля или берут из штабеля. Приподняв секцию КГПП на высоту 0,5 — 1 м, стрелу крана поворачивают на 85° — 95°. Затем, удерживая секцию на высоте 0,5 м над поверхностью геотекстиля или грунта, наводят ее на место установки, удерживая от раскачивания баграми или расчалками.
8.3.2 Наведенную секцию опускают на высоту 7 — 10 см от поверхности геотекстиля или грунта и производят центровку. После этого ее опускают на подготовленное основание. Укладку секций необходимо производить от подошвы откоса снизу вверх. При укладке на геотекстиль передвигать секции КГПП горизонтально нельзя, чтобы не нарушить целостность полотна.
8.3.3 При монтаже непосредственно на грунт секции КГПП необходимо укладывать шероховатой стороной бетонных блоков вниз для увеличения сцепления с грунтом.
8.3.4 Строповку секций КГПП производят за крайние монтажные петли по длинной стороне (рисунок 11).
Рисунок 11 — Места захвата крюками секции коврового гибкого бетонного поверхностного покрытия
Для подъема секций КГПП необходимо применять четырехветвевые стропы, при этом угол между ветвями строп не должен превышать 90°. Стропы, цепи, траверсы должны быть испытаны, промаркированы и соответствовать массе поднимаемого груза с учетом числа ветвей и угла их наклона. Крюки строп должны быть снабжены замыкающими устройствами, предупреждающими самопроизвольный отцеп грузов.
8.3.5 После укладки секций КГПП их необходимо соединить между собой в единое покрытие. Соединение производится несколькими способами:
- связыванием на два и более простых узла близлежащих дополнительных монтажных канатов соседних секций;
- привариванием ручной электродуговой сваркой к близлежащим закладным деталям соседних секций арматурной стали диаметром 10 мм, длиной 400 мм, при этом необходимо соблюдать правила безопасности по ГОСТ 12.3.003-86.
8.3.6 После укладки КГПП на поверхность откоса приступают к досыпке грунта обочин и верхней части откоса. Грунт на обочины завозят автомобилями-самосвалами, разравнивают и планируют автогрейдером за несколько проходов по одному следу. Затем контролируют геодезическим инструментом поперечный уклон откоса.
8.3.7 После планировки выполняют уплотнение грунта катками до достижения коэффициента уплотнения 0,98 от максимальной стандартной плотности.
8.4 Монтаж сборных гибких бетонных поверхностных покрытий
8.4.1 Последовательность монтажа СГПП дана на примере сборного блока П-1 [9] (см. рисунок 2).
8.4.2 Поверхность укрепляемого откоса разбивают на карты размером 1,5 x 1,5 м с помощью асфальтовых планок (антисептированных досок) толщиной 3 см и высотой 12 см. Подготовку и установку асфальтовых планок осуществляют вручную. Для удержания планок в проектном положении их временно закрепляют металлическими штырями диаметром 10 — 12 мм длиной 25 — 30 см, забиваемыми в грунт через слой подстилающей подготовки, по бокам асфальтовых планок.
8.4.3 В карте распределяют цементный раствор слоем толщиной 2 см и на него вручную укладывают блоки П-1 снизу вверх, начиная от сборного бетонного упора. В случае если это предусмотрено проектом, арматурные выпуски на боковых гранях блоков соединяют с помощью ручной электродуговой сварки. Полости, образовавшиеся в углах блоков, заполняют бетоном или цементно-песчаным раствором. После этого приступают к заполнению и укреплению следующей карты.
8.4.4 Каждая карта покрытия представляет собой единое конструктивное целое. Карты располагаются впритык и между собой, как правило, не соединяются [1].
8.4.5 Досыпку грунта и планировку выполняют в соответствии с пунктами 8.3.6, 8.3.7.
8.5 Монтаж модульных гибких бетонных поверхностных покрытий
8.5.1 При укреплении откосов и берегоукреплении блоки МГПП укладывают на месте производства работ вручную, вплотную друг к другу, после проведения подготовительных работ (см. подраздел 8.2).
8.5.2 При укреплении откоса укладку блоков выполняют от подошвы к верху откоса с предварительным устройством краевого участка. При берегоукрепительных работах блоки укладывают в направлении от реки к берегу. При этом укладка блоков на дно водотока может вестись с плавучих средств.
8.5.3 На откосе укладку блоков следует производить таким образом, чтобы вышележащий ряд блоков опирался на нижележащий ряд без зазоров.
В местах перегиба МГПП следует использовать половинки блоков. Соединительный канат в этом случае следует продевать зигзагообразно (рисунок А.2.3 приложения А).
8.5.4 В антивандальных целях доступные краевые участки покрытия следует забетонировать, раскрытые швы (в местах перегиба МГПП) заполнить цементно-песчаным раствором, в отверстия блоков в местах раскрытия швов, открывающих доступ к гибким связям, дополнительно вставить арматурные стержни.
8.5.5 При укреплении русел и берегов водотоков свободно уложенное покрытие допускается устраивать при скоростях водного потока до 2,2 м/с. При больших скоростях течения необходимо использовать дополнительную анкеровку.
8.5.6 При берегоукреплении с применением МГПП и цилиндрических габионов блоки монтируют на месте вручную, с перевязкой швов, снизу вверх, после проведения подготовительных работ и укладки геотекстиля.
При монтаже блоков в горизонтальном направлении (по коротким сторонам) следует обеспечить зазоры между ними, равные 2 см. Отверстия в рядах должны быть соосны. Вышележащие блоки должны опираться на нижележащие без зазоров.
8.5.7 Цилиндрические габионы укладывают после монтажа четырех нижних рядов блоков МГПП (рисунок А.5 приложения А).
9 Контроль и приемка работ
9.1 Входной контроль
9.1.1 Входной контроль материалов и изделий осуществляют по ГОСТ 24297-2013. При входном контроле проверяют наличие маркировки, паспортов и сертификатов качества материалов.
Маркировка материалов, а также их характеристики, указанные в паспортах, должны соответствовать проектным.
Приемку бетонных и железобетонных блоков выполняют по ГОСТ 13015-2012.
Результаты проверки заносят в журнал верификации (входного контроля).
9.1.2 Организацию и проведение входного контроля осуществляет строительная организация.
9.1.3 Выборочный входной контроль в объемах, предусмотренных техническим заданием заказчика, может производиться также сторонней организацией, уполномоченной заказчиком проводить строительный контроль в соответствии с ГОСТ 32731-2014. В состав работ по выборочному входному контролю могут входить отбор проб и испытание строительных материалов, конструкций и изделий, непосредственно применяемых на объекте с оценкой соответствия установленным требованиям.
9.2 Операционный контроль
9.2.1 Операционный контроль работ проводят постоянно, по мере их выполнения, в соответствии с требованиями ГОСТ 32731-2014.
9.2.2 Операционный контроль может быть расширен за счет проведения промежуточной приемки работ по ГОСТ 32756-2014, выполняемой по завершении следующих этапов:
- подготовительных работ;
- укладки КГПП, СГПП или МГПП;
- устройства упора ГПП (рисбермы), если это предусмотрено проектом.
9.2.3 Задачей проведения промежуточной приемки является проверка соответствия выполненных работ проектной документации, а также своевременное обнаружение и исправление дефектов.
9.2.4 Объем промежуточной приемки определяют в каждом конкретном случае отдельно с учетом положений контракта и рабочей документации.
9.3 Оценка соответствия и приемка выполненных работ
9.3.1 Приемку в эксплуатацию законченного строительством объекта производят с целью определения его соответствия утвержденной в установленном порядке проектной документации требованиям безопасности ТР ТС 014/2011 и соответствующих нормативно-технических документов.
9.3.2 Оценку соответствия и приемку выполненных работ осуществляют в соответствии с требованиями ГОСТ 32755-2014.
10 Правила безопасности
10.1 Охрана труда
10.1.1 Проведение земляных, строительно-монтажных, каменных, транспортных и погрузочно-разгрузочных работ следует выполнять в соответствии с правилами [13].
10.1.2 Для передвижения рабочих по поверхности откоса следует применять деревянные переносные трапы.
10.1.3 Не разрешается выгружать секции КГПП или блоки СГПП, МГПП на обочину или на поверхность откоса «навалом». Секции КГПП, блоки СГПП или МГПП должны быть выгружены из транспортных средств с помощью автокрана и уложены в намеченные при разбивочных работах места на поверхности откоса.
10.1.4 Погрузочно-разгрузочные работы выполняют согласно требованиям ГОСТ 12.3.009-76.
10.1.5 Электросварочные работы проводят, соблюдая технику безопасности по ГОСТ 12.3.003-86.
10.1.6 Раскатку рулонов геотекстиля должна выполнять бригада в составе не менее трех человек. При обрезке полотен геотекстиля режущим инструментом необходимо соблюдать соответствующие требования безопасности: отрезать полотна способом «от себя»; убирать режущий инструмент в футляр.
10.1.7 Рабочие, обслуживающие машины, должны пользоваться инструментом и средствами индивидуальной защиты в соответствии с типовыми отраслевыми нормами.
10.1.8 Экскаватор-планировщик должен быть оборудован звуковой сигнализацией. Сигнал подается перед началом работы и при изменении ее характера, а также перед началом перемещения экскаватора.
10.1.9 В темное время суток места производства работ должны быть освещены в соответствии с типовыми отраслевыми нормами.
10.2 Охрана окружающей среды
10.2.1 При устройстве ГПП независимо от их типа должны реализовываться конструктивные, организационные и технологические решения, обеспечивающие наименьшее вмешательство в окружающую среду и возможное сокращение строительного периода.
10.2.2 Размеры строительной площадки должны быть минимально необходимыми, а ее планировка обеспечивать отвод сточных вод в отстойные и фильтрующие сооружения.
Степень необходимой очистки, обезвреживания и обеззараживания сточных вод в отстойниках устанавливается санитарно-техническим расчетом, а также контрольными пробами и должна соответствовать правилам [14]. Скапливающиеся на дне отстойников осадки и плавающие материалы вывозят для утилизации и уничтожения в места, согласованные с местными органами санитарного надзора.
Сброс очищенных сточных вод в водотоки может производиться только с разрешения органов санитарно-эпидемиологического надзора и в местах, указанных этими органами.
10.2.3 На строительной площадке должны быть предусмотрены емкости для сбора нечистот и мусора.
10.2.4 Количество временных подъездных дорог к строительной площадке должно быть минимальным.
10.2.5 В местах, используемых под устройство ГПП, перед началом работ необходимо снять плодородный слой почвы и складировать его в месте, определенном проектами организации строительства и производства работ. При хранении снятого почвенного слоя необходимо исключить ухудшение его качества (смешивание с подстилающими породами, загрязнение жидкостями и мусором, размыв и выдувание) путем закрепления поверхности отвала, в частности посевом трав.
10.2.6 Запрещаются сброс загрязненных вод, свалка мусора, стоянка автомобилей и строительство временных сооружений в пределах водоохранных зон.
10.2.7 Нарушенные при строительстве участки лесных и водоохранных полос должны быть восстановлены, включая почвенный покров.
10.2.8 В период дождей или подъема уровня воды на водотоке не допускается производить работы по строительству укреплений земляных сооружений без принятия защитных мер по предотвращению смывов и обвалов грунта.
10.2.9 В процессе строительства и на его конечной стадии должен быть обеспечен контроль за выполнением следующих работ:
- по планировке и рекультивации земель, посадке кустарников и деревьев на всей территории строительства, включая подъездные дороги;
- благоустройству территорий.
Выполнение перечисленных работ должно быть указано в акте сдачи сооружения в эксплуатацию.
10.2.10 Утилизацию ГПП всех типов по окончании срока службы следует выполнять путем демонтажа с последующей сортировкой по видам материалов для вторичного использования или переработки.
Материалы, непригодные для вторичного использования и переработки, подлежат захоронению в специально отведенных местах в соответствии с действующим законодательством.
11 Рекомендации по эксплуатации и ремонту гибких бетонных поверхностных покрытий
11.1 Периодические осмотры
Два раза в год после весеннего паводка и перед ледоставом следует производить осмотр ГПП на предмет нарушения мест соединения отдельных элементов и образования трещин в бетонных блоках. В горной местности с периодическими паводками и угрозой схода селей осмотры следует проводить после каждого паводка, а также после схода селя.
11.2 Инструментальные наблюдения
Инструментальные наблюдения ГПП производятся с периодичностью, установленной для защищаемых ими сооружений, а также если в результате проведенного осмотра было выявлено наличие деформаций ГПП. Наблюдения выполняются в соответствии с СП 126.13330.2017.
11.3 Текущее содержание
11.3.1 Текущее содержание ГПП включает следующие операции:
- обработку металлических закладных и крепежных элементов в местах образования очагов коррозии антикоррозийным составом и их покраска;
- подтягивание ослабленных узлов монтажных и крепежных канатов.
11.3.2 Выбор антикоррозийного состава и краски следует осуществлять в соответствии с рекомендациями производителей ГПП и лакокрасочных материалов.
11.3.3 Операции по текущему содержанию ГПП всех типов следует производить в послепаводковый период по результатам периодического осмотра.
11.4 Ремонт гибких бетонных поверхностных покрытий
11.4.1 При обнаружении разрушения сварных швов элементов скрепления ГПП необходимо произвести их ремонт посредством сварки с последующей обработкой мест сварки антикоррозийным составом и окрашиванием.
11.4.2 В случае если по проекту щели между блоками СГПП были заполнены цементным раствором, то места его разрушения следует повторно заполнить этим же раствором.
11.4.3 При появлении трещин на отдельных блоках ГПП необходимо произвести шпаклевку трещин с последующим покрытием треснувших блоков укрепляющим химическим составом. Рецепт шпаклевки и укрепляющего состава следует выбирать в соответствии с рекомендациями производителей ГПП.
ПРИМЕРЫ ОСНОВНЫХ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ УКРЕПЛЕНИЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГИБКИХ БЕТОННЫХ ПОВЕРХНОСТНЫХ ПОКРЫТИЙ
А.1 Основные проектные решения укреплений автомобильных дорог с применением КГПП
Конструкции оснований при укреплении откосов и русел рек
1 Фракция щебня в основании под блоки КГПП, укладываемые в зоне подтопления, для предотвращения вымывания его через швы между ними выбирается в зависимости от скорости водного потока и толщины блоков по методике, приведенной в работе [6].
2 <*> Отсыпается при глинистых грунтах основания.
Варианты укрепления конусов мостов
| Вариант укрепления | Разновидность укрепляемых грунтов |
|---|---|
 |
Крупнообломочные, гравелистые, щебенистые или крупные песчаные, а также при отметке основания блока упора выше зоны подтопления |
 |
Песчаный крупный или средней крупности с включением иловатых, пылеватых, глинистых и суглинистых грунтов. В случае если отметка основания блока упора находится в зоне подтопления, то пазуха между блоком упора и укреплением должна быть отсыпана щебнем с фракцией, принятой по расчету [6] |
 |
Мелкий или пылеватый песчаный или супесчаный. В случае если отметка основания блока упора находится в зоне подтопления, пазуха между блоками упора и укреплением должна быть отсыпана песчаным грунтом или щебнем фракции, одинаковой с фракцией щебня в основании под блоками КГПП [6] |
Конструкции сопряжения при укреплении откосов с руслом
1 ПУВВ — подпорный уровень высоких вод.
3 В скобках указан размер для малых мостов.
Конструкция оконечных участков укрепления автомобильных дорог
Примечание - Размеры даны в миллиметрах.
А.2 Основные проектные решения укрепления автомобильных дорог с применением МГПП [8]
Рисунок А.2.1 — Мощение русла водоотводной канавы
а — поперечный разрез; б — схема укладки блоков МГПП
Рисунок А.2.2 — Укрепление откоса, берегоукрепление
Рисунок А.2.3 — Возможные конструкции оконечного участка укрепления автомобильной дороги (а) и заделки края крепления (б) (размеры даны в миллиметрах)
Рисунок А.2.4 — Возможная конструкция закрепления подошвы откоса автомобильной дороги (размер дан в миллиметрах)
а — поперечный разрез; б — схема укладки блоков МГПП и цилиндрических габионов; УВ — уровень воды
Рисунок А.2.5 — Вариант берегоукрепления
БИБЛИОГРАФИЯ
| [1] | Методические рекомендации по проектированию и строительству гибких железобетонных покрытий откосов транспортных сооружений, 1984 |
|---|---|
| [2] | Наставления по изысканиям и проектированию железнодорожных и автодорожных мостовых переходов через водотоки (НИМП-72), 1972 |
| [3] | Рекомендации по регулированию потока на мостовых переходах через реки с меандрирующими руслами, 1978 |
| [4] | Коржавин К.Н. Воздействие льда на инженерные сооружения, 1962 |
| [5] | Шайтан В.С. Крепления земляных откосов гидротехнических сооружений, 1974 |
| [6] | Design manual for articulating concrete block (ACB) revetment systems. Second Edition. National Concret Masonry Association, 2010 |
| [7] П 56-90/ВНИИГ | Рекомендации по проектированию обратных фильтров гидротехнических сооружений |
| [8] | Типовые строительные конструкции, изделия и узлы. Серия 3.501.1-156. Укрепления русел, конусов и откосов насыпи у малых и средних мостов и водопропускных труб. Выпуск 0. Конструкции укреплений. Материалы для проектирования, 1990 |
| [9] | Типовые строительные конструкции, изделия и узлы. Серия 3.501.1-190.16. Укрепления русел, конусов и откосов насыпей у малых и средних мостов из гибкого бетонного покрытия сборного. Выпуск 0. Материалы для проектирования, 2016 |
| [10] | Альбом типовых конструкций по применению гибких поверхностных покрытий (ГПП) производства группы компаний «МостГеоЦентр», 2010 |
| [11] СТО 81947000.001-2015 | Маты бетонные защитные гибкие универсальные сферические УГЗБМ-С. Технические условия |
| [12] | Применение комплексной механизации при планировке откосов земляного полотна, 1980 |
| [13] | Приказ Министерства труда и социальной защиты Российской Федерации от 1 июня 2015 г. № 336н «Об утверждении правил по охране труда в строительстве» |
| [14] | Приказ Минводхоза СССР от 16 мая 1974 г. № 1166-74 «Правила охраны поверхностных вод от загрязнения сточными водами» |
| ОКС 93.080.99 |
|---|
| Ключевые слова: отраслевой дорожный методический документ, автомобильные дороги, гибкие поверхностные покрытия, бетонные блоки, защита, укрепление |
Руководитель организации-разработчика ООО «Корпорация „ДорПромСтрой“ Генеральный директор Б. В. Стрыгин»