Nmexpertiza.ru

НМ Экспертиза
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Укрепление откосов при вечной мерзлоте

Возведение земляного полотна в районах вечной мерзлоты

Постоянно мерзлые грунты занимают приблизительно одну пятую часть земной поверхности. В СССР они занимают территории, весьма богатые минеральными, энергетическими, водными, лесными 2i)4

Другими ресурсами. Эта территория, относительно мало населен— й я в настоящее время бурно развивается в хозяйственном и промышленном отношении.

В зависимости от географического положения мощность сезонно оттаивающего слоя изменяется от 0,2—0,6 м в зоне арктической пустыни и тундры у побережья Северного Ледовитого океана до 3 м и более на широте 55—60°. В одном и том же районе мощность сезонно оттаивающегося слоя зависит как от природных особенностей /рода грунта и его влажности, экспозиции склонов и их крутизны, вида растительности, мощности снегового покрова, погодных условий данного года, гидрологического режима), так н от хозяйственной деятельности человека, связанной с освоением территории вечной мерзлоты. В частности, мощность сезонно оттаивающего слоя зависит и от принятой конструкции земляного полотна и водоотводных сооружений, высоты насыпи, снятия или сохранения под ней растительного мохо-торфяного покрова, снегоочистки и других мероприятий, которые выбирают с учетом свойств оттаивающих грунтов.

Постоянно мерзлый, но не содержащий льда грунт, например крупнообломочный, щебенистый или песчаный без прослоек и линз льда (сухая мерзлая порода), не подвержен пучению при промерзании и размоканию при оттаивании. Поэтому, если возможно, дороги следует прокладывать по таким благоприятным грунтам или вблизи от мест их залегания, чтобы получить материал, пригодный для возведения устойчивых насыпей. Насыпи из сухих глинистых или крупнообломочных, щебенистых и песчаных грунтов, встречающихся в каменистой тундре, на склонах сопок и на песчаных косах, проектируют как и в обычных условиях независимо от температурного режима грунтов. Противоположностью сухих мерзлых пород являются водонасыщенные глинистые грунты, встречающиеся в тундре, на поймах рек в их низовьях, часто содержащие прослойки, жилы и линзы льда. Оттаивание этих грунтов может вызвать значительные деформации, просадки насыпей и выпирания основания из-под насыпи в сторону. В этих условиях земляное полотно возводят, как правило, в насыпях, причем принимают меры к возможному уменьшению мощности сезонно оттаивающего естественного грунта под насыпью (термоизоляционные насыпи), а также принимают меры к возможному осушению местности. Насыпи из связных глинистых грунтов возводят только при отсутствии дренирующих грунтов и при их влажности, не превышающей 1,2 оптимальной. При этом верхнюю часть насыпи толщиной не менее 0,5 м отсыпают из устойчивых гравийно-песчаных грунтов. На участках с большим насыщением грунтов подземным льдом, а также в тех случаях, когда оттаивание мерзлых грунтов может вызвать появление оврагов или водоемов вблизи земляного полотна, резервы для отсыпки насыпей не закладывают. В таких местах, а также при пересечении выемками торфяных бугров, участков образования наледных бугров и бугров пучения, на крутых неустойчивых косогорах и на участках со слабыми грунтами в основаниях земляное полотно проектируют и возводят по индивидуальным решениям с учетом местных условий

Подъем верхней границы мерзлых грунтов повышает прочность основания, но слияние их с сезонно промерзающим слоем может нарушить режим надмерзлотных вод, остановить движение потока и вызвать напорное пучение. Когда в зимний период неравномерное промерзание грунта уменьшает пространство для потока грунтовых вод, в них возникает и все более возрастает гидростатическое давление. При дальнейшем промерзании незамерзшая, находящаяся под напором вода через образующиеся в грунте разломы и трещины изливается на поверхность, образуя ледяные поля (наледи), создающие препятствия для движения на десятках километров дороги. Такое же явление наблюдают и на мелких реках и ручьях, когда из-за образования льда на их поверхности живое сечение потока уменьшается и вода пробивается через трещины и слабые места ледяного покрова. Напорная вода при неравномерном промерзании йюжет далеко перемещаться в горизонтальном направлении и являться причиной образования наледных бугров.

При составлении проекта организации работ учитывают суровый климат, неблагоприятные мерзлотно-грунтовые условия, а также труднодоступность и малую освоенность районов вечной мерзлоты. Продолжительность зимнего периода здесь составляет от 185 до 305 дней, поэтому работы, которые не зависят от периода года, выполняют зимой. При производстве строительных работ на открытом воздухе учитывают потери рабочего времени по метеорологическим условиям и вследствие снежных заносов. Эти потери могут достигать 25% от общей продолжительности зимнего периода и зависят от географического положения н группы жесткости погоды в данной местности. За полярным кругом в течение части зимы устанавливается полярная ночь; в этот период затруднены организация и проведение строительных работ на открытом воздухе.

В светлое время года летом осуществляют заблаговременно подготовительные работы по обеспечению зимних работ: рубка леса и кустарника, монтаж оборудования, постройка временных зданий и сооружений. Ряд работ в зимний период может быть выполнен даже с большим успехом, чем летом: возведение насыпей на марях, болотах и других участках со слабыми грунтами; взрывные работы в скальных грунтах, разжижающихся при оттаивании; удаление и замена слабых грунтов из основания земляного полотна в нулевых местах и выемках; рытье котлованов способом промораживания; свайные работы и устройство водозаборов; отсыпка берм и утепление откосов; работы по отсыпке насыпей на участках с сохранением грунтов основания в мерзлом состоянии; сосредоточенные земляные работы (глубокие выемки, насыпи на подходах к мостам), а также монтаж деревянных, стальных и железобетонных конструкций, транспортирование материалов. Не рекомендуются зимой работы по разработке мелких выемок, резервов для невысоких насыпей и канав.

В летний период работы ведут в две-три смены, используя длинный полярный день. В частности, земляные работы с использованием комплексной механизации ведут непрерывно на широком фронте, чтобы полностью использовать короткое лето — наиболее благо-?0б

Приятное время для ведения земляных работ с использованием местных, в том числе связных грунтов из резервов для возведения насыпей. Часто препятствием к использованию местных связных грунтов является их большая влажность при оттаивании. При влажности, превышающей 1,2 оптимальной, связный грунт сильно налипает к машинам и не может быть уплотнен до требуемой плотности. В этих условиях при отсутствии в районе строительства дороги несцементированных крупнообломочных или песчаных грунтов можно эффективно предварительно просушивать избыточно влажные грунты, правильно организовывая подготовительные и основные работы, а также правильно выбирая места для закладки грунтовых карьеров и рациональное очертание поперечного профиля земляного полотна.

Пологие откосы (рис. 104) 1:3, 1:4 при высоте насыпи от 1 до

2 м и более, хотя и требуют некоторого увеличения земляных работ, создают более благоприятные условия для устойчивости основания насыпи и откосов. Вместе с тем при пологих откосах упрощается технология производства механизированных земляных работ, обеспечивается возможность лучшего уплотнения и укрепления откосов, а также уменьшается возможность снежных заносов.

Производство работ при возведении насыпей из местных связных грунтов начинают с заблаговременной (за год до ссноеных работ) вырубки леса и удаления мохо-растительного покрова с плсщади будущих резервов (в весенний период). Осенью на участке устраивают водоотводные и дренажные канавы, а весной следующего года с площади резервов удаляют снег, чтобы создать благоприятные условия для просыхания грунтов. Благодаря высокой солнечной радиации В районах Крайнего Севера, незначительной продолжительности светового дня, небольшой относительной влажности воздуха с конца марта по август-сентябрь просушивание избыточно влажных грунтов в резервах происходит достаточно быстро. Так, при производстве работ в июле при температуре воздуха 25—27е С надо 5—6 дне»;, чтобы грунт в резервах просох от влажности 1,5—1,9 до 0,8—1,2 опт! : ной, позволяющей выполнять земляные работы обычными спсссба:-ш. Разработку грунта в резервах и надвижку его в насыпь проиоподяг при глубине оттаивания 0,2—0,3 м звеном не менее чем из двух бульдозеров без нарушения мохо-растительного слоя в основании насыпи (рис. 105). При разработке избыточно влажных грунтов проходимость обычных машин ухудшается, поэтому применяют машины в «северном» исполнении с уширенными гусеницами или со сниженным

(до 30 Па) давлением в шинах машин на пневмоколесном ходу. Грунт просушивают в резерве с укладкой его в конусы на месте разравнивания для просушки тонкими слоями. Длина L фронту работ при послойной разработке оттаявшего на глубину h = 0,2— 0,3 м грунта в резервах зависит от интенсивноети оттаивания п (ориентировочно п »0,03 м/сут) и производительности П дорожных машин. При двусторонних резервах с шириной резерва b Длина L может быть определена из уравнения

Производство земляных работ на участках с многолетнемерзлыми грунтами, имеющими при оттаивании недостаточную несущую способность, а также с наличием подземных льдов выполняют зимой с сохранением в основании насыпей мохо-растительного покрова или с подготовкой основания земляного полотна (вырезкой слабого грунта и льда и заменой его устойчивым грунтом) Расчистку полосы от леса производят только на ширину насыпи. Валку леса и корчовку ‘пней выполняют зимой.

Поперечный профиль в этих условиях применяют также с пологими откосами I : 2 и положе при высоте насыпи менее 2 м (рис. 106). Несцементированный, крупнообломочный или песчано-гравийный грунт для отсыпки насыпей в этих условиях привозят зимой из карьеров с продольной возкой (рис. 107).

Разработку грунта ведут в сосредоточенных карьерах экскаваторами с перевозкой материала автомобилями-самосвалами или тракторными тележками. При производстве работ на участках с подземными льдами, залегающими на глубине менее дьойной мощности деятельного слоя, соблюдают следующий порядок и технологию работ:

1) расстояния не менее 75 м в каждую сторону от оси дороги объявляют запретными зонами, в пределах которых запрещают нарушать

Естественный рельеф и особенно растительный покров, корчевать пни, а также осушать заболоченную или заболачивать сухую местность, устраивать продольные или поперечные прорези в основании или у подошвы насыпей; нарушенный мохо-торфяной покров должен быть немедленно восстановлен;

2) не допускают скопления воды у насыпи как в период строительства, так и при эксплуатации дороги, для чего производят планировку полосы отвода путем подсыпок без нарушения растительного покрова;

3) движение транспортных средств не допускают вне основной дороги; временные дороги располагают за пределами 75 м запретной зоны, там же располагают и временные сооружения;

4) отсыпку насыпи начинают после замерзания грунтов деятельного слоя на толщину 20—40 см, обеспечивающую проезд транспортных средств без повреждения растительного слоя. С наступлением положительной температуры устройство насыпей на целине прекращают. В теплый период разрешают только заканчивать устройство насыпей, отсыпанных зимой на высоту 60 см и выше;

Читать еще:  Копание траншеи с откосами

5) зимой снег с насыпей систематически удаляют, чтобы увеличить глубину промерзания.

В проекте производства работ дополнительно указывают: схемы размещения снегозащитных устройств; схемы расположения защитных запретных зон; участки зимних работ.

В косогорной местности земляное полотно из щебенистых и фильтрующих грунтов (полунасыпи-полувыемки) сооружают с предварительным оттаиванием грунта или без оттаивания. В первом случае за 20—30 дней до начала основных работ для оттаивания грунта на полосе отвода бульдозерами удаляют деревья, кустарник, снимают мохо-торфяной слой и обнажают мерзлый грунт. Расчистку полосы производят на ширину основания насыпи и резервов.

Для создания нормальных условий работы по мере оттаивания грунта плужными канавокопателями роют нагорные и водоотводные канавы с повторным их углублением.

Земляные работы выполняют по мере оттаивания в основном бульдозерами, а также экскаватором с погрузкой грунта в автомобили или

Тракторные прицепы. После оттаивания грейдерами выполняют пля.1 нировочные работы. 1

Возведение земляного полотна без предварительного оттаивания 1 мерзлых грунтов начинают сразу после снятия МОхо-торфяного слоя и устройства нагорной канавы. Сначала С Помощью взрывов на косо — 1 горе устраивают полку шириной 3—4 м для прохода дорожных ма. шин. Чтобы удалять поступающую из грунта воду, на полке чере*

5—10 м прорывают поперечные ровики-дрены. Последовательными взрывами грунта на верховом откосе и перемещением его бульдоз©* рами полку уширяют до проектных размеров. По мере ее уШирения ровики удлиняют. Грунт, снятый с откосов, перемещают в насыпь.

После оттаивания и просыхания груйтов окончательно отделывают откосы, придавая им крутизну 1: 2 и положе в зависимости от влажности грунтов. Если влажность грунтов откоса более 0,6 предела текучести, за боковыми канавами отсыпают берму шириной до 3 м для периодической прочистки бульдозером оползающего с откоса грунта.

В отдельных случаях, когда необходимо обеспечить быстрый про-; езд по строящейся в летний период дороге, на болотистых участках устраивают елань из поперечно уложенных жердей диаметром 14— 16 см на продольных лагах; елань засыпают гравелистым грунтом слоем 30—40 см и более.

Наша компания предлагает вам не дорогие бани из профилированного бруса в Москве и Московской области. Наши поставщики имеут всю необходимую сертификацию на строительные матреиалы и гарнтируют только качественный продукт.

Приезжайте к нам в удобно расположенный офис на станции метро Таганская. Мы работаем до 20.00 часов вечера.

Все модификации бань могут менятся по вашему жалинию. Так же для вас возможно создание проекта по индивидуальному заказу. Сроки исполнения оговариваются непосредственно с каждым заказчиком.

Видео строительство дома из бруса

Ваш отзыв: Заметка: HTML теги не принимаются! Используйте обычный текст.

Рейтинг: Плохо Хорошо

Введите код, указанный на картинке:

«АВТОМОБИЛЬНЫЕ ДОРОГИ. СНиП 3.06.03-85» (утв. Постановлением Госстроя СССР от 20.08.85 N 133)

ВОЗВЕДЕНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА В РАЙОНАХ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ

4.66. При возведении земляного полотна, запроектированного по принципу использования при эксплуатации дороги грунтов основания земляного полотна в мерзлом состоянии, следует производить отсыпку насыпи после промерзания сезонно оттаивающего слоя не менее чем на 30 см. Ускорение промерзания достигается очисткой дорожной полосы от снега. При очистке не допускается нарушение мохорастительного покрова.

Маломерные древесные отходы, образовавшиеся при расчистке дорожной полосы, следует укладывать в основании насыпи в виде хворостяной выстилки.

Толщина слоя насыпи, отсыпанного в зимнее время по промерзшему основанию, должна быть не меньше глубины его сезонного оттаивания. Верхнюю часть насыпи следует, как правило, отсыпать в теплое время года из немерзлых грунтов.

4.67. Нижние слои насыпи на высоту 0,5 м следует отсыпать по способу «от себя», а последующие — продольным способом. Движение транспортных и дорожно-строительных машин по мохорастительному покрову в весенне-летний период не допускается.

4.68. При возведении земляного полотна, запроектированного по принципу использования при эксплуатации дороги грунтов основания земляного полотна в оттаивающем состоянии, отсыпку насыпи разрешается производить в любое время года (летом по способу «от себя») с сохранением мохорастительного покрова или удалением в необходимых случаях непригодных грунтов из основания по мере их оттаивания.

4.69. Разработку грунта в резервах в летнее время следует вести бульдозером, начиная с низовой стороны, по мере оттаивания грунта слоями толщиной не менее 15 см.

При разработке глинистых грунтов должны быть приняты меры, обеспечивающие водоотвод.

4.70. Насыпи на льдонасыщенных косогорах круче 1:10 следует возводить зимой отсыпкой из привозных грунтов по способу «от себя» на полный профиль.

По мере послойного возведения насыпи низовой откос следует закрывать слоем термоизоляционного материала. Для перехвата надмерзлотных и поверхностных вод с нагорной стороны следует устраивать валики, при этом верховые откосы валика должны укрепляться, а низовые — покрываться мохоторфяным слоем толщиной 0,3 — 0,5 м.

4.71. Работы по обеспечению мерзлого состояния льдонасыщенных грунтов в основаниях насыпи и предотвращению развития термокарстовых явлений (укладка в основание насыпи слоя из естественных и искусственных теплоизоляторов, отсыпка берм из мха и торфа, теплоизоляция откосов насыпи и др.) следует выполнять в зимнее время. Материал для теплоизоляции должен быть заготовлен заблаговременно и доставлен к месту работы в зимний период.

4.72. На участках действующей наледи и в местах ее возможного возникновения земляное полотно необходимо возводить, как правило, из привозных дренирующих или крупнообломочных грунтов. При использовании глинистых грунтов насыпь отсыпают сначала на неполную высоту и ширину, а затем производят досыпку насыпи и засыпку откосов дренирующим грунтом, толщина слоя которого должна быть не менее 0,5 м.

Если насыпь сооружают из глинистых грунтов на полную высоту и ширину, то со стороны сформирования наледи следует устраивать берму из дренирующего грунта шириной не менее 2 м и высотой не менее расчетной мощности наледи.

4.73. Разработку выемок в льдонасыщенных грунтах следует выполнять, как правило, в зимний период с применением взрывного способа или тяжелых бульдозеров-рыхлителей. Предусмотренные проектом мероприятия по укреплению откосов должны выполняться до начала оттаивания грунта.

4.74. При подготовке и разработке притрассовых карьеров для заготовки грунта в летний период необходимо руководствоваться следующими положениями:

карьеры следует подготавливать заблаговременно (в конце зимнего периода), производя тщательную расчистку поверхности от снега и удаление мохорастительного покрова, в карьерах, предназначенных к разработке в весенний период, рекомендуется укладывать на расчищенную поверхность полиэтиленовую пленку;

переувлажненные глинистые грунты необходимо разрабатывать способом послойного оттаивания на глубину 15 — 20 см, перемещая грунт бульдозером в штабель для просушивания, с последующей погрузкой в транспортные средства.

При разработке карьера необходимо своевременно устраивать водоотвод и временные покрытия для перемещения и стоянок автотранспорта и экскаватора.

Особенности применения геосинтетических материалов в зоне вечной мерзлоты

Зона вечной мерзлоты, как известно, имеет особенности, важные для строительства автомобильных дорог. Основными из них являются: потеря прочности и просадочность многолетнемерзлых грунтов при оттаивании; во многих регионах зоны вечной мерзлоты — дефицит грунтов, пригодных для сооружения насыпи. Для сохранения основания земляного полотна в мерзлом состоянии земляные работы проводят, как правило, в зимнее время. В зависимости от грунтовогидрологических условий высоту насыпи назначают таким образом, чтобы верхний горизонт вечной мерзлоты поднимался в тело насыпи либо находился на некоторой допустимой глубине, исходя из допускаемой осадки основания.

Применение геосинтетических материалов в зоне вечной мерзлоты направлено, главным образом, на решение двух основных задач:

  • теплоизоляция основания и нижней части насыпи;
  • армирование земляного полотна и конструктивных слоев дорожных одежд.

Впервые в России теплоизолятор нового поколения — экструзионный пенополистирол зарубежного производства styrofoam — был применен в опытном порядке в 1983 году в зоне сезонного промерзания, на автомобильной дороге Омск — Новосибирск. Целью было уменьшение глубины промерзания земляного полотна, отсыпанного из пучиноопасного грунта, и, соответственно, уменьшения морозного пучения. Результаты обследований, проведенных после 12 лет эксплуатации дороги, показали, что глубина промерзания грунта земляного полотна уменьшилась, морозное пучение не превышает допустимых значений, а прочностные и теплофизические характеристики материала за этот период практически не изменились. Однако применение пенополистирола увеличило общую стоимость строительства и по этой причине широкого распространения не нашло.

Вместе с тем следует учитывать, что для возведения насыпи в зоне вечной мерзлоты высотой, необходимой для сохранения основания в мерзлом состоянии (2,5–3,5 м), часто требуется перевозка грунтов на значительные расстояния, в результате чего общая стоимость строительства также возрастает. Применение теплоизоляторов позволит снизить высоту насыпи и назначать ее по условию снегонезаносимости (1,2–1,6 м).

Надо отметить, что увеличение высоты насыпи не исключает оттаивания основания откосов (а в регионах с большим снегопереносом увеличивает глубину оттаивания). Это может привести к сдвигам, разрушению откосов, а также к деформациям тела насыпи. Применение теплоизоляторов, например, путем устройства теплоизолирующих берм (рис. 1), позволит предотвратить оттаивание основания откосов, уменьшить поступление тепла со стороны поверхности тундры, прилегающей к насыпи. Результаты опытного строительства показали, что применение пенополистиролов в качестве теплоизоляторов во многих регионах зоны вечной мерзлоты экономически целесообразно.

В настоящее время экструзионные пенополистиролы отечественного производства используются при строительстве как автомобильных, так и железных дорог. Данные материалы обладают требуемой прочностью, низким водопоглощением и, в связи с этим, высокой морозоустойчивостью, не подвержены коррозии, имеют длительный срок службы, технологичны.

Однако, применяя пенополистиролы, следует учитывать простой факт: этот материал препятствует как поступлению тепла в мерзлые грунты в летнее время, так и поступлению холода — в зимнее. Поэтому в регионах с высокой отрицательной температурой грунтов (среднегодовая — выше минус 1,5 °С) использование пенополистиролов в отдельных случаях может привести к обратному результату — растеплению мерзлых грунтов, сопровождающемуся осадками и просадками оснований сооружений.

Оценить целесообразность применения пенополистирола позволяют теплофизические расчеты, которые должны включать прогноз температурного режима сооружения на срок, не меньший его срока службы с учетом изменения условий, вызванных строительством дороги, и учитывать совокупное влияние факторов, определяющих тепловой режим. Однако действующими нормативными документами (ВСН 8489) прогноз температурного режима не предусмотрен, расчет выполняется в одномерной постановке по оси дороги, и в конечном итоге не позволяет получить адекватные результаты. Так, в теплофизический расчет закладывают характеристики грунтов, получаемые в процессе изысканий, а требуемую высоту насыпи, исключающую оттаивание основания, определяют, исходя из глубины оттаивания деятельного слоя в районе строительства дороги. Однако грунт, уложенный в тело насыпи, изменяет свое состояние: увеличивается плотность, уменьшается влажность, соответственно, увеличивается теплопроводность. Условия теплообмена грунта в насыпи существенно отличаются от условий теплообмена деятельного слоя. Тепловой режим грунтов деятельного слоя, помимо температуры воздуха на его поверхности, определяется толщиной мохорастительного покрова, который является тепловым диодом (теплопроводность в зимнее время превышает теплопроводность в летнее время) и, следовательно, способствует охлаждению грунтов и сохранению мерзлоты, а также мощностью снежных отложений, которые, напротив, препятствуют охлаждению. На тепловой режим насыпи существенное влияние оказывают тепловые потоки, поступающие со стороны поверхности земли с нарушенным в процессе строительства мохорастительным покровом, прилегающей к подошве насыпи. Снежные отложения у откосов насыпи всегда превышают фоновые.

Читать еще:  Как правильно рисовать откосы

В результате совокупного воздействия указанных факторов глубина оттаивания грунта в дорожной конструкции по оси может превысить на 20–30% глубину оттаивания деятельного слоя. Под откосами насыпи сезонное оттаивание, как правило, превышает фоновое на 30–40%.

В настоящее время для выполнения теплофизических расчетов разработаны программы на основе численного анализа (метод элементарных балансов), применение которых позволяет осуществить прогноз температурного режима и на его основе решить ряд задач. В том числе, определить оптимальное положение теплоизолятора в теле насыпи и его толщину. Разработаны также методы назначения расчетных параметров — температуры воздуха на поверхности земляного полотна, приведенного коэффициента теплопередачи.

Однако при проектировании автомобильных дорог в зоне вечной мерзлоты в настоящее время эти методы практически не используется, что не позволяет осуществлять проектирование на должном уровне.

Применение геосинтетических материалов для армирования земляного полотна в зоне вечной мерзлоты началось в 80-х годах прошлого века. Поначалу использовали нетканый геотекстиль в виде обоймы и полуобоймы, а 2000-е стали применять ячеистые конструкции — пластиковые объемные (пространственные) георешетки, образованные путем соединения полос в шахматном порядке. Объемные георешетки позволили структурировать помещенный в них грунт и исключить его сдвиг, а также перераспределить нагрузку на нижележащие слои, уменьшая неравномерность осадки.

Объемные георешетки стали использовать для армирования земляного полотна — как тела насыпи, так и ее основания, — для устройства конструктивных слоев дорожных одежд, а также для укрепления поверхности откосов. Конструктивные решения в основном применяли те же, что и в зоне сезонного промерзания.

Наиболее эффективным в условиях вечной мерзлоты следует считать применение объемной георешетки в дорожной одежде (рис. 2). Как известно, дорожную одежду в зоне вечной мерзлоты часто устраивают в две стадии: временную, на период эксплуатации дороги до завершения осадки земляного полотна, и постоянную, после ее завершения. Объемная георешетка с заполнителем (песком, щебнем) используется на обеих стадиях: на первой — как покрытие переходного типа, а на второй — как основание под усовершенствованное покрытие.

Объемную георешетку с заполнителем так же, как и в зоне сезонного промерзания, используют для укрепления поверхности откосов. Объемная георешетка служит для удерживания на откосе того или иного материала, защищающего от размыва и выветривания (растительный грунт, щебень, торфо-песчаная смесь). Стоимость объемных георешеток достаточно высокая, но она оправдывается высокой прочностью. Однако в зоне вечной мерзлоты откосы устраивают пологими, и защищающие материалы удерживаются на откосе за счет силы трения, то есть выполняется условие:

где: α — угол откоса , φ — угол внутреннего трения грунта откоса.

Однако укрепление поверхности откоса одним только травопосевом во многих регионах зоны вечной мерзлоты неэффективно, поскольку в условиях короткого холодного лета за один теплый сезон растения не успевают укорениться и смываются дождевыми водами.

В этом случае могут быть использованы противоэрозионные геоматы — трехмерные водопроницаемые структуры из полимерных материалов, соединенных между собой термическим, механическим или другим способом. Геоматы изготавливают в виде регулярных или хаотичных волокнистых трехмерных структур, в виде сотовых или иных конструкций и полос геотекстиля. Геоматы укладывают, закрепляют на поверхности откоса после посева семян и засыпают растительным грунтом слоем толщиной 2,5–5 см, благодаря чему семена растений удерживаются на поверхности откоса до образования дерна.

Из новейших разработок для укрепления откосов известны Геостеп и Геоплет.

Геостеп представляет собой бесшовную георешетку, выполненную из листового полимерного материала, в котором выполнены разрезы в виде отрезков параллельных линий одинаковой длины. При растяжении листового материала образуются ячейки, в которые помещают заполнитель (рис. 3). Геостеп был применен на ряде объектов — на Московском центральном кольце, в Новороссийске, а также на ряде объектов Вьетнама.

Более дешевой также является скрепленная объемная георешетка «Геоплет» (рис. 4). Она отличается тем, что полосы не сваривают, а скрепляют, что несколько снижает стоимость изделия.

Тип соединения гибких полос — скрепление «паз в паз» с переплетением полос. Пазы выполнены поочередно, сверху и снизу от продольной оси полосы, а расстояние между полосами равно расстоянию между пазами. Благодаря тому, что полосы гибкие, операция переплетения полос легко осуществима. Так же, как и сварная, скрепленная объемная георешетка может выпускаться с перфорированными либо сплошными стенками различной высоты, обладает прочностью, достаточной для удерживания заполнителя в ячейках при уклоне откоса 1:1,5.

Объемную георешетку обычно используют для армирования тела насыпи, когда насыпь нестабильна (коэффициент уплотнения грунта ниже требуемого), но стабильно основание. Если основание не стабильно, но стабильна насыпь, объемную георешетку укладывают в основание насыпи, чтобы снизить неравномерность осадки и уменьшить ее величину. Если же не стабильны и насыпь, и основание, возникает необходимость структурировать и закрепить большие объемы грунта, в связи с чем в 2005–2006 гг. были предложены грунтовый модуль и геоматрица.

Грунтовый модуль ГП представляет собой ячеистую трехмерную конструкцию, образованную скрепленными между собой в шахматном порядке ячейками, выполненными из полотна технических тканей. Высота полотна составляет 375–1500 мм, а длина диагонали квадрата ячейки — 420–2100 мм (рис. 5). На внешних сторонах модуля к ячейкам пришиты проушины для связи грунтовых модулей между собой.

Геоматрица (ГМ) представляет собой текстильную пространственную ячеистую конструкцию с линейно расположенными ячейками квадратной формы с гибким основанием дном. Геоматрица изготавливается в большом диапазоне геометрических размеров: сторона ячейки 0,05–1,5 м, высота ячейки 0,05–1,25 м.

Если запроектирована высокая насыпь, ячейки с грунтом могут быть установлены в 2 яруса. Конструкции, включающие грунтовый модуль или геоматрицу, могут укладываться на дно водоема без предварительной подготовки дна.

Конструкции с грунтовым модулем или геоматрицей могут быть использованы как при строительстве временных дорог, так и постоянных. Во втором случае после завершения осадки насыпи (через 3–5 лет, в зависимости от состава грунта), насыпь досыпают, выравнивают, планируют, а затем устраивают постоянное покрытие.

Отдельным, малоисследованным вопросом является укрепление русел малых водотоков. При применении типовых конструкций укрепления, используемых в зоне сезонного промерзания, неизбежно происходит растепление мерзлоты, сопровождающееся просадкой дна, разрушением конструкции укрепления и дальнейшим неуправляемым размывом русла водотока. Это происходит по следующим причинам: уничтожается мохорастительный покров, увеличивается мощность снежных отложений (канавы обычно полностью заносятся снегом). Процесс деградации мерзлоты под руслом водотока, заканчивающийся установлением соответствия глубины сезонного оттаивания условиям теплообмена, длится, как правило, не менее 15–25 лет, проведение ремонтных работ в течение этого периода не имеет смысла: дно продолжает проседать, укрепление разрушается.

Для предотвращения растепления мерзлоты конструирование должно осуществляться на основе теплофизических расчетов и идти в двух направлениях: выбор оптимального профиля сечения водотока и использования в конструкции укрепления теплоизоляторов. Для того чтобы выемка меньше заносилась снегом, она должна иметь обтекаемый профиль, пологие откосы и, по возможности, минимальную глубину. В качестве теплоизолятора могут быть использованы, например, пенополистирольные плиты либо армирующий материал (георешетки) с теплоизолирующим заполнителем.

Следует отметить, что, в связи с изменчивостью грунтово-гидрологических и природно-климатических условий зоны вечной мерзлоты, какая-либо конструкция не может быть рекомендована для повсеместного применения: в каждом конкретном случае должен выполняться теплофизический расчет.

Е. С. Пшеничникова, к. т. н., ведущий научный сотрудник ООО «ЦЛИТ»

Журнал «ДОРОГИ. Инновации в строительстве» № 67, январь-февраль 2018 г.

Методические рекомендации Методические рекомендации по применению объемной георешетки типа «Геовеб» при сооружении автомобильных дорог в районах вечной мерзлоты Западной Сибири (для опытного строительства)

Государственный дорожный научно-
исследовательский институт
ФГУП «СОЮЗДОРНИИ»

В.Д. Казарновский, С.Е. Гречищев,
Е.С. Пшеничникова,
Ю.Б. Шешин

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПРИМЕНЕНИЮ ОБЪЕМНОЙ ГЕОРЕШЕТКИ
ТИПА «ГЕОВЕБ» ПРИ СООРУЖЕНИИ
АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В РАЙОНАХ
ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
(ДЛЯ ОПЫТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА)

Содержат указания по проектированию и строительству дорожных конструкций, включающих объемные георешетки типа «Геовеб», на опытных участках автомобильных дорог. Применяются для строительства дорог в зоне вечной мерзлоты Западносибирского региона. Общая часть рекомендаций, не связанная непосредственно с особенностями природных условий, может быть использована также для проектирования и строительства опытных участков дорог в других регионах.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящие Методические рекомендации разработаны в рамках договора Союздорнии с ВНИПИгаздобыча на основе обобщения опыта применения георешеток «Геовеб» в различных странах, а также теоретических, лабораторных и стендовых исследований, проведенных Союздорнии в 2000 г., включая первый этап опытного строительства дороги УКПГ-2С.

Методические рекомендации могут быть использованы при опытном строительстве с применением и других типов георешеток, обладающих свойствами, близкими к георешеткам типа «Геовеб».

Методические рекомендации разработаны лабораторией дорожных одежд (ЛДО) и лабораторией водно-теплового режима и криогенных процессов (ЛВТРДК и КП).

В разработке участвовали:

В.Д. Казарновский — соруководитель работы, зав. ЛДО, засл. деятель науки и техники РФ, д-р техн. наук, профессор;

С.Е. Гречищев — соруководитель работы, зав. ЛВТРДК и КП, лауреат Государственной премии РФ, д-р геол.-минерал. наук, профессор;

Е.С. Пшеничникова — ответственный исполнитель от ЛДО, вед. науч. сотр., канд. техн. наук;

Ю.Б. Шешин — ответственный исполнитель от ЛВТРДК и КП, вед. науч. сотр., канд. геол.-минерал. наук.

Читать еще:  Угол естественного откоса насыпного груза это

В работе также принимали участие: М.Л. Попов (вед. науч. сотр.); И.В. Лейтланд (ст. науч. сотр., канд. техн. наук); Н.И. Чернова (инженер-программист 1 кат.); Л.П. Дегтярева (инженер).

1 . ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1 . Настоящие Методические рекомендации предназначены для проектирования и строительства в условиях зоны вечной мерзлоты Западносибирского региона опытных участков автомобильных дорог с применением в конструкциях дорожных одежд, элементах земляного полотна и защитных укреплений поверхности прилегающих территорий объемных георешеток типа «Геовеб».

Целью разработки Методических рекомендаций является возможность получения практического опыта в применении георешетки «Геовеб» и на их основе в перспективе разработка соответствующих нормативных документов.

Настоящие Методические рекомендации разработаны на основе обобщения зарубежного опыта и проведенных Союздорнии исследований, в том числе на объектах Газпрома, построенных с использованием георешетки «Геовеб».

Методические рекомендации могут применяться также при строительстве дорог и в других природных условиях, в той части, которая не связана непосредственно с особенностями природных условий зоны вечной мерзлоты Западносибирского региона.

Во всех случаях для принятия решения о применении георешетки «Геовеб» в зоне вечной мерзлоты следует предварительно выполнить инженерно-геокриологический прогноз в целях оценки возможного проявления криогенных процессов, их состава и интенсивности на отдельных участках проектируемых автомобильных дорог и возможности эффективного использования «Геовеба» с учетом этих процессов.

1.2 . При разработке настоящих Методических рекомендаций, кроме результатов собственных исследований Союздорнии и материалов, предоставленных ЗАО «ПРЕСТО-РУСЬ», учитывались данные исследований и других отечественных организаций, опубликованные документы по применению геосинтетики в дорожных конструкциях вне зоны вечной мерзлоты, такие как ВСН «Применение синтетических материалов при устройстве нежестких одежд автомобильных дорог»; ТУ 2246-002-97859300-97 «Прудон-494»; «Методические рекомендации по проектированию и строительству грунтовых насыпей на торфяном основании, армированном георешетками «Прудон-494» (ОАО «ЦНИИС». М., 2000. — 39 с.).

1.3 . Поскольку опыт применения «Геовеба» в условиях рассматриваемого региона практически отсутствует, при строительстве дорог с использованием настоящих Методических рекомендаций следует предусматривать соответствующее научное сопровождение как на стадии изысканий, проектирования и строительства, так и на стадии их эксплуатации. При этом должны быть предусмотрены натурные наблюдения за поведением конструкций, в которых используется «Геовеб», во времени.

Результаты указанных наблюдений, как и опыт проектирования и строительства, должны быть использованы для уточнения и дополнения настоящих Методических рекомендаций, с тем чтобы последние легли в основу нормативно-технического или методического документа, предназначенного для широкого применения.

1.4 . «Геовеб» представляет собой сотовую структуру из пластика, объемную георешетку, которая при использовании в конструктивном слое способна играть роль армирующего элемента. При заполнении ячеек «Геовеба» тем или иным материалом образуется композитная система, обладающая прочностью на растяжение и распределяющей способностью, как некоторый квазиоднородный слой. Механические свойства этой системы определяются геометрическими параметрами объемной георешетки, свойствами заполнителя ячеек, а также характером взаимодействия заполнителя с георешеткой.

1.5 . Композитный слой «Геовеб» + заполнитель может использоваться:

— в дорожной одежде в качестве альтернативы слоев из грунта и каменных материалов, укрепленных вяжущими;

— в укреплении обочин;

— в покрытиях стояночных площадок, пешеходных дорожек и т.п.;

— в укреплении откосов насыпей и выемок;

— в укреплении кюветов и канав;

— в укреплении грунтовых поверхностей придорожных территорий;

— в основании дорожных насыпей, сооружаемых на слабых основаниях;

— в теле дорожных насыпей, возводимых с откосами повышенной крутизны.

Наряду с этим указанный композитный слой может применяться в качестве армирующих элементов в армогрунтовых подпорных сооружениях и других геотехнических конструкциях.

1.6 . Применительно к дорожному строительству слои на основе «Геовеба» могут использоваться в том или ином качестве при строительстве дорог любого уровня — как общей сети, так и промысловых, промышленных, патрульных, городских, сельскохозяйственных дорог, а также подъездов и временных проездов.

2 . НОМЕНКЛАТУРА ОБЪЕМНЫХ ГЕОРЕШЕТОК «ГЕОВЕБ»

2.1 . Трехмерная сотовая георешетка «Геовеб» представляет собой объемную ячеистую конструкцию, изготавливаемую из полиэтиленовых лент (полиэтилен высокого и низкого давления) толщиной ( ) мм посредством их соединения между собой линейными швами, расположенными в шахматном порядке.

2.2 . «Геовеб» может эксплуатироваться при температуре от минус 65 до 50 °С при воздействии ультрафиолетового излучения, в условиях контакта с водой, бетоном, почвогрунтами с показателем кислотности рН = 4 ÷ 11.

2.3 . «Геовеб» выпускают в виде складывающихся секций прямоугольной формы в плане площадью 15 и 30 м 2 , массой 15 и 42 кг.

«Геовеб» выпускают преимущественно с рельефной текстурированной поверхностью граней ячеек, которая позволяет увеличить трение между стенками ячеек и заполнителем.

«Геовеб» выпускают также с перфорированными стенками ячеек, что также позволяет повысить трение с крупнозернистым заполнителем и обеспечить дренаж. При этом коэффициент проницаемости «Геовеба», равный отношению суммарной площади отверстий на одной грани ячейки к площади этой грани, не должен превышать 0,3.

2.4 . Георешетки «Геовеб» выпускают с ячейками следующих размеров:

— стандартная ячейка: 244×203 мм; крупная ячейка: 488×406 мм; высота стенки ячейки: 50; 76; 102; 152 и 203 мм;

— стандартная А-секция : ширина — 2,44 м, длина — от 0,61 до 9,1 м (рис. 2.1, прил. 1); стандартная В-секция : длина — 6,10 м, ширина — от 0,73 до 2,44 м (см. прил. 1).

Рис 2.1 . Стандартная А-секция «Геовеб»

3 . ОСОБЕННОСТИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ РАЙОНОВ ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЫ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ, УЧИТЫВАЕМЫЕ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ «ГЕОВЕБА»

3.1 . В зоне распространения вечной мерзлоты в Западной Сибири применительно к дорожному строительству (в частности, при использовании «Геовеба») следует выделить три геокриологические области — северную, центральную и южную (рис. 3.1 ).

3.2 . В северной области А многолетнемерзлые породы имеют повсеместное распространение как по площади, так и по вертикали и достигают мощности более 500 м. Талики приурочены в основном к крупным рекам — Оби, Пуру, Тазу, Надыму и др., а также к глубоким озерам. Температура мерзлых пород в северной области на уровне нулевых годовых амплитуд изменяется от минус 9 °С на севере до минус 3 °С на юге. В ее северном районе 1 распространены в основном мерзлые толщи, которые характери зуются высокой льдистостью (до 60 — 70 %). Криогенная текстура отложений слоистая, линзовидная, толстошлировая. В районе 2 преимущественно распространены мерзлые эпигенетические толщи. Мощность сезонно-талого слоя в северной зоне изменяется от 0,3 м в торфяниках до 1,5 м в песках.

Ведущими криогенными физико-геологическими процессами в северной области А являются криогенное растрескивание грунтов, термокарст, склоновые процессы.

Рис. 3.1 . Схема мерзлотных областей (А, Б и В) и районов (1 — 5) верхней (10 — 20 м) толщи пород криолитозоны Западной Сибири:

А — северная область (сплошная вечная мерзлота); Б — центральная область (прерывистая и островная вечная мерзлота); В — южная область (зона перелетков); 1 — пылеватые песчано-глинистые, часто засоленные мерзлые породы, часто с пластовыми и клиновидными льдами и криопегами; 2пылеватые песчано-глинистые засоленные мерзлые породы, часто с клиновидными льдами и криопегами; 3 — торф и песчано-глинистые мерзлые породы, иногда с клиновидными льдами; 4 — мерзлые торфяники и немерзлые минеральные грунты; 5 — мерзлые породы с глубоко залегающей (> 20 м) кровлей; 6 — изолинии температур на границе нулевых годовых амплитуд

3.3 . Центральная область Б характеризуется прерывистым и островным распространением вечной мерзлоты. В ее северном районе 3 верхний горизонт представлен многолетнемерзлыми минеральными грунтами и торфяниками, а в южном районе 4 — только многолетнемерзлыми торфяниками.

В северном районе 3 центральной области мерзлота приурочена преимущественно к обширным безлесным пространствам торфяников, занимающих до 70 % площади. В пределах Ярудейско-Надымского междуречья, сложенного преимущественно суглинистыми грунтами, около 60 % площади составляют мерзлые породы. В приенисейской же части низменности вечная мерзлота занимает 80 — 90 % междуречий.

Температура горных пород на уровне нулевых годовых амплитуд в пределах центральной зоны изменяется от 0 до минус (2 ÷ 3) °С. Наиболее низкая температура минус (3 ÷ 3,5) °С зафиксирована в буграх пучения и бугристых торфяниках в пределах северного района.

Мощность сезонно-талого слоя в центральной области колеблется от 0,5 м в торфах до 2,5 м в сухих песках.

Из криогенных физико-геологических процессов наиболее развиты термокарст, пучение, деградация и новообразования мерзлоты.

3.4 . В южной геокриологической области В мерзлота в естественных условиях встречается весьма редко и приурочена к сильнозамшелым участкам территории, с которых почти полностью сдувается снег.

Температура горных пород на глубине нулевых годовых амплитуд в пределах южной геокриологической области колеблется от 0 до 3 — 4 °С. В пределах области широко распространены фор мы рельефа, которые свидетельствуют о наличии здесь в прошлом более сурового климата (псевдоморфозы по жильным льдам, термокарстовые котловины, бугристо-западинный рельеф и т.д.).

Аллювиальные и озерно-аллювиальные отложения — один из самых распространенных генетических типов. Они представлены песками с включениями валунно-галечного материала, а старичные фации — в основном глинистыми отложениями с включениями растительных остатков и торфами. Озерно-аллювиальные отложения, как правило, глинистые.

Песчаные отложения на территории севера Западной Сибири представлены песками различного гранулометрического состава: гравелистыми песками, крупными, мелкими и пылеватыми песками. Причем преобладающими типами являются мелкие и пылеватые пески: на долю этих фракций приходится 50 — 60 %. Пески в условиях естественного залегания имеют среднее по плотности сложение. Пески на высоких дренированных участках обычно маловлажные, а в понижениях и поймах рек — влагонасыщенные.

Глинистые породы представлены на севере Западной Сибири супесями, суглинками и глинами, причем преобладают первые две литологические разновидности. Глины встречаются сравнительно редко. Глинистые породы значительно опесчанены и содержат до 50 — 60 % пылеватых частиц. Пластичность разновозрастных глинистых грунтов северных районов Западной Сибири изменяется в незначительных пределах.

Торфяные отложения занимают значительные площади в южной и центральной частях Западной Сибири. Мощность торфяных залежей достигает 3 — 5 м. Влажность колеблется от 200 — 300 до 1000 — 2000 %.

3.5 . Зональное изменение инженерно-геокриологических условий с севера на юг (см. рис. 3.1 ) должно учитываться при определении целесообразных направлений использования «Геовеба» в разных областях и районах (табл. 3.1 ).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector