Основы дорожного строительства
 Скачать 128.21 Kb.
|
Исходные данные для строительства автомобильной дороги
Характеристика района строительства Дорожное строительство осуществляется в постоянно меняющихся погодных условиях. Технология производства дорожных работ разрабатывается с учетом климатических особенностей местности и численных значений всех основных климатических характеристик. Влияние погодно – климатических факторов еще в большей степени сказывается на состоянии эксплуатируемых дорог. Дождь и туман, снегопады и метели ухудшают видимость на автомобильной дороге, снеговые отложения повышают сопротивление качению автомобиля, а иногда приводят к весьма существенным помехам в выполнении транспортных операций. Увлажнение покрытия и образование гололеда снижают коэффициент сцепления и создают условия, опасные для движения автомобиля. Под влиянием низких температур происходит промерзание грунта и перераспределение в нем влаги, а высокие температуры снижают сдвигоустойчивость покрытий, построенных с использованием органических вяжущих материалов. Суточные и сезонные колебания температуры сопровождаются знакопеременными напряжениями, приводящими к образованию трещин, взбугриванию поверхности покрытий, другим негативным проявлениям [14]. Направление и скорость ветра заметно влияют на микроклимат района и экологическую обстановку на его территории. «Роза ветров» должна учитываться при размещении заводов и производственных баз по отношению к населенным пунктам, влиять на выбор направления дорожной трассы, расположение снегозащитных и декоративных лесонасаждений [14]. Погодно – климатические факторы имеют особое значение при выборе сроков и способов производства дорожных работ. Работа с органическими вяжущими эффективно проводится при устойчивых среднесуточных температурах, превышающих +5°С. Продолжительность светового дня обычно учитывается при организации работ в ДСУ, ДРСУ, ДЭУ и других подразделениях дорожной отрасли, при решении вопросов о сменности на производстве, выборе режима освещения дорог и мостов. Время профилировки грунта и подметания проезжей части выбирается с учетом влажности рабочей поверхности, относительной влажности воздуха и сорбционных процессов, протекающих при контакте покрытия и атмосферы [14]. В связи с этим, в первом разделе работы дается детальное описание климатических характеристик района строительства: температура воздуха; атмосферные осадки, высота снежного покрова, промерзание грунта, ветер, длительность светового дня. 1.1 Физико-географический очерк Воронежская область – субъект Российской Федерации, область в европейской части России. Площадь территории области – 52,2 тыс. км², что составляет около трети площади всего Черноземья. Протяжённость области с севера на юг – 277,5 км и с запада на восток – 352 км. Численность населения области по данным Госкомстата России составляет 2 287 678 чел. (2022). Плотность населения — 43,81 чел./км2 (2022). Городское население — 69,04[16] % (2020). Административный центр области — город Воронеж (население – 1048738 чел.). Крупные города: Россошь (62625, чел.), Борисоглебск (59864 чел.), Лиски (53504 чел.). Территория простирается с севера на юг с 52°06' до 49°36' с.ш. (на 2°30') и с запада на восток с 38°06' до 42°06' в.д. (на 4°00'). Регионы соседи: Ростов-на-Дону, Волгоград, Белгород, Липецк, Саратов, Тамбов, Курск, Луганск [1]. 1.2 Рельеф местности Для Воронежской области характерен равнинный рельеф. Высшая точка области находится в ее северо-западной части и имеет отметку 259 м над уровнем моря. Низшая – на крайнем юге, где Дон пересекает южную границу области – 57 м. На территории Воронежской области расположены три крупных формы рельефа: Окско-Донская низменность, Среднерусская возвышенность и Калачская возвышенность [4]. 1.3 Гидрография района На территории области расположено 738 озер и 2408 прудов, протекает 1343 реки длиной более 10 км. Главная река — Дон, 530 из своих 1870 км протекает по территории области, образуя бассейн площадью 422 000 км² [1]. 1.4 Полезные ископаемые, местные грунты и дорожно-строительные материалы Полезные ископаемые Воронежской области представлены месторождениями нерудного сырья, в основном строительными материалами (пески, глины, мел, граниты, цементное сырьё, охра, известняк, песчаник) особенно в западных и южных районах региона. На территории Семилукского, Хохольского и Нижнедевицкого районов области имеются запасы фосфоритов. Область обладает большими запасами мела. В Воронежской области имеются существенные запасы никеля, меди и платины [1]. Местные грунты Воронежской области представлены преимущественно черноземными почвами (84%). Это черноземы обыкновенные, южные, оподзоленные, выщелоченные, типичные, солонцеватые, лугово-черноземные. Пойменные луговые почвы (4,6%) также имеют высокое плодородие. На низкопродуктивные песчаные, засоленные почвы, солоди и солонцы, почвы оврагов и балок приходится десятая часть сельхозугодий [6]. Дорожно-строительные материалы области представлены: песком, глиной, мел, гранитом, цементным сырьем [1]. Климатические характеристики района строительства Климат Климат на территории области – умеренно континентальный. Осадков выпадает от 600 мм на северо-западе до 450 мм на юго-востоке. На климат области влияет и идущая из Прибайкалья, Алтая и Монголии через Казахстан климаторазделющая ось (ось Воейкова), проходящая Воронежскую область с востока из Саратовской области и пересекающая восточные и центральные районы к северу от Борисоглебска, выходящая за пределы области в Острогожском районе. Весной она подымается в среднем на юг Тамбовской, Липецкой, Курской областей. В конце мая на юго-восток области выходит полярный фронт, который подымается до северо-запада Воронежской области в начале августа или иногда выходит за её пределы совсем [1]. 1.5.2 Температура воздуха Температура воздуха – количественный показатель, отражающий степень прогревания воздуха солнечными лучами. В Воронежской области средняя температура января −9 °C, июля +20,5 °C и со среднегодовая температура от +4,5 °C на северо-востоке области до +7,5 °C на крайнем юге [1]. Среднемесячная температура воздуха за 12 месяцев требуется для построения дорожно-климатического графика (ДКГ), а дата перехода температуры по весне через ноль градусов и количество дней в году с положительной температурой учитывается при расчете даты весенней распутицы. Значения температуры воздуха, среднее по месяцам, для Воронежской области сведём в таблицу 1.1 [3]. Таблица 1.1. Среднемесячная температура воздуха по месяцам, ˚С
Данные таблицы 1.1 сведены в дорожно-климатический график (приложение А). 1.5.3 Атмосферные осадки Атмосферные осадки — атмосферные явления, связанные с присутствием в атмосфере воды в жидком или твёрдом состоянии, выпадающей из облаков или осаждающейся из воздуха на земную поверхность и какие-либо предметы [1]. Дождь — жидкие осадки в виде водяных капель диаметром примерно от 0,5 мм до 3 мм. Осадки выпадают в виде дождя, мороси, снега, мокрого снега, снежной и ледяной крупы, снежных зерен, града. Непосредственно из воздуха выделяется роса, иней, изморозь. Осаждение переохлажденного дождя, мороси, тумана на дорожных покрытиях является причиной гололеда. Осадки характеризуются их количеством, продолжительностью, интенсивностью, числом дней с осадками различной величины, видом осадков. Для дорожного строительства практический интерес представляют осадки в виде снега, дождя и смешанные [2]. Снег – твердый атмосферный осадок, состоящий из кристаллов различной формы, выпадающий из облаков при температуре воздуха ниже 0˚С [2]. В течение холодного периода происходит нарастание снежного покрова на земле, максимальное значение которого используется на стадии проектирования дорог, для определения высоты насыпи из условий ее снегонезаносимости, а на стадии строительства – при определении толщины теплоизоляционного слоя из снега на поверхности карьера грунта. Снежная крупа состоит из непрозрачных белых крупинок диаметром 2—5 мм, выпадающих вблизи 0°С. Ледяная крупа состоит из прозрачных крупинок диаметром 1—3 мм с непрозрачным ядром в центре, выпадающих при температурах ниже нуля (до —5 °С). Град — вид твердых ливневых осадков. Выпадает в виде градин — частичек льда шарообразной или неправильной формы размером от миллиметра до нескольких сантиметров. Дождь со снегом — смешанные осадки в виде смеси водяных капель и снежинок. Ледяной дождь состоит из твердых прозрачных шариков льда диаметром около 3 мм, внутри которых находится вода. Выпадает при температурах от 0 до —10°С. [4]. Среднемесячное выпадение атмосферных осадков за 12 месяцев требуется для построения ДКГ. Значения атмосферных осадков по месяцам, для Воронежской области сведём в таблицу 1.2 [7]. Таблица 1.2 Среднемесячное количество атмосферных осадков, мм
Данные таблицы 1.2 сведены в дорожно-климатический график (приложение А). 1.5.4 Высота снежного покрова Нахождение величины снежного покрова необходимо для определения условий снегонезаносимости насыпи. Высоту насыпи на участках дорог, проходящих по открытой местности, по условию снегонезаносимости во время метелей следует определять расчетом по формуле: h = hs + Dh, (1.1) где h - высота незаносимой насыпи, м; hs - расчетная высота снегового покрова в месте, где возводится насыпь, с вероятностью превышения 5 %, м. При отсутствии указанных данных допускается упрощенное определение hs с использованием метеорологических справочников; Dh - возвышение бровки насыпи над расчетным уровнем снегового покрова, необходимое для ее незаносимости, м. [5] По заданию имеется дорога III технической категории, согласно п. 7.34 СП 34.13330.2021 [5] Dh=0,6 м, а максимальная высота снежного покрова в Воронежской области 41 см=0,41 м, тогда h = 0,41+0,6=1,01 м по заданию высота земляного полотна h=2,0 м, по расчету минимальная высота земляного полотна должная быть 1,01 м, т.е условие снегонезаносимости выполняется. Значения высоты снежного покрова по месяцам, для Воронежской области сведём в таблицу 1.3 [7]. Таблица 1.3 – Среднемесячная высота снежного покрова, см
Данные таблицы 1.3 сведены в дорожно – климатический график (приложение А) 1.5.5 Промерзание грунта Промерзание грунтов – это переход грунта из одного состояния в другое с резким изменением его физико-механических свойств. Это сложный процесс, протекающий по-разному для различных видов грунтов. Значение глубины промерзания грунтов оказывает большое влияние на вспучивание дневной поверхности грунта. Глубина промерзания грунта зависит от температуры воздуха, влажности грунта, толщины снежного покрова, вида грунта [2]. При промерзании грунта его сопротивление механическим воздействием возрастает иногда в 100 раз, что оказывается принципиальным моментом для принятия конкретных организационных технологических решений [3]. Величина глубины промерзания грунта используется при выполнении земляных работ (возведение насыпей и разработка выемок, отсыпка насыпей на заболоченных участках, строительство водопропускных труб) при пониженных температурах воздуха; а также для определения сроков весенней и осенней распутиц. Максимальная глубина промерзания для Воронежской области составляет 125 см (для песка средней крупности) [8]. 1.5.6 Ветер Ветер – это горизонтальное перемещение (поток воздуха параллельно земной поверхности), возникающее в результате неравномерного распределения тепла и атмосферного давления и направленное из зоны высокого давления в зону низкого давления. [9]. Направление и скорость ветра следует учитывать при следующих обстоятельствах: - при определении места положения производственных мероприятий, складских территорий, чтобы избежать загрязнение близлежащих населенных пунктов, зон проживания и отдыха работающих. - при проектировании карьеров ДСМ. - при проектировании снегозадержания в местах грунтовых карьеров, предназначенных для разработки в зимнее время. - в расчет времени остывания материалов в период строительства при их перевозке, укладки и твердения. - для предотвращения мероприятий в зимнее время, особенно в период метели [10]. Иллюстративное изображение этих величин приводится на «Розе ветров». Значения скорости ветра и повторяемости направлений ветра для Воронежской области сведём в таблицу 1.5. Данные принимаем из СНиП 2.01.01-82 [12] Таблица 1.5 – Скорость ветра (м/с) и повторяемость направлений ветра (%)
Данные таблицы 1.5 сведены в График розы ветров (приложение Б). Роза ветров – графическое изображение повторяемости ветров разных направлений для определенной местности и в определенный период времени, установленной на основании многолетних данных наблюдений. Кроме направлений ветра графически целесообразно показывать повторяемость различных скоростей ветра по направлениям. «Розы ветров» строят месячные, сезонные, годовые [2]. В центре «розы», в «кружке» указывается повторяемость в % дней со штилем, с обязательным нанесением условных обозначений и масштаба (приложение Б). В нашем случае, требуется построить розы ветров для центральных месяцев зимы и лета, т.е. для января и июля. Значения повторяемости направления ветра и скорость ветра по румбам, повторяемость дней со штилем, для заданной области можно принимаем по СНиП [12]. Распутица Распутица – период времени, в течение которого из-за сильного переувлажнения грунтовых дорог резко снижается их несущая способность, и движение автомобильного транспорта становится затруднительным или практически невозможным. Наиболее продолжительная распутица имеет место весной и осенью. Весной распутица наступает после схода снежного покрова, когда начинается оттаивание верхнего слоя грунта, и достигает максимума в период оттаивания грунта до 20-30 см. Прекращение распутицы совпадает с моментом просыхания грунта на глубину порядка 20 см. Осенняя распутица наступает в период, когда средняя суточная температура снижается до +50C, что способствует уменьшению испарения влаги, а повторяемость обложных дождей, насыщающих влагой верхний слой грунта, возрастает. Прекращается осенняя распутица с наступлением устойчивых отрицательных температур воздуха, когда верхний слой грунта промерзает. Промерзание грунта на глубину приблизительно 15 см обеспечивает нормальную проходимость груженых автомобилей. [2]. Средние даты начала (  | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||