Проектирование дорог в районах вечномёрзлых грунтов

Вечномёрзлыми называют грунты, содержащие замёрзшую воду и имеющие температуру ниже 0^о С в течение длительного периода времени – от нескольких лет до десятков тысячелетий. В ряде мест, в пределах мёрзлой толщи встречаются мощные прослойки льда – погребённый лёд.

Верхний слой грунта, который весной оттаивает, а зимой вновь замерзает, называютдеятельным слоем. Если деятельный слой сливается с поверхностью вечной мерзлоты, последнюю называют сливающейся.

Толщина деятельного слоя зависит от рельефа местности и экспозиции склонов, от состава грунтов, растительного покрова и климатических факторов. На южных склонах грунт летом оттаивает на большую глубину, чем на северных. Глинистые грунты имеют большую теплопроводность, чем, например, торфяники.

Постройка автомобильной дороги вносит большие изменения в природный режим вечномёрзлых грунтов. Вырубка на придорожной полосе деревьев и кустарников, удаление мохового покрова способствуют увеличению толщины деятельного слоя. При оттаивании пылеватые льдонасыщенные вечномёрзлые грунты из твёрдого состояния переходят в разжиженное, растекаясь под действием собственного веса. Оттаивание вечномёрзлого грунта под невысокими насыпями в зависимости от количества льда, содержащегося в грунте, вызывает дополнительные осадки или полное расползание насыпей. На участках с близким к поверхности расположением погребённого льда, при таянии на полосе отвода могут возникнуть провальные озёра (термокарстовые явления). Откосы выемок, разработанных в вечномёрзлых грунтах, содержащих прослойки льда, при оттаивании подвержены сплывам. Наоборот, средние и высокие насыпи, создавая теплоизоляцию, способствуют поднятию уровня вечной мерзлоты, которая может входить в тело насыпи.

Дорогу проектируют в насыпях с рабочими отметками, гарантирующими снегонезаносимость. Выемки допускают лишь в случаях крайней необходимости и только в сухих грунтах.

Нежелательными для проложения трассы являются участки: заболоченные, осушение которых по условиям рельефа затруднительно; с пылеватыми грунтами, которые при оттаивании приходят в плывунное состояние; с высоким уровнем стояния грунтовых подмерзлотных вод, понижение которых в условиях вечной мерзлоты сопряжено с существенными трудностями; с близким расположением линз ископаемого льда или с интенсивными наледными процессами.

Трассу автомобильных дорог в зоне распространения вечномёрзлых грунтов следует располагать в наиболее благоприятных условиях грунтов и рельефа, отдавая преимущество сухим участкам, на которых изменение режима вечной мерзлоты и оттаивание грунтов не отражается на устойчивости земляного полотна. К их числу относятся участки:

-с близким залеганием коренных скальных пород или сложенные на глубину более 10 метров и более каменистыми, гравелистыми и песчаными сухими грунтами без ледяных прослоек, физико-механические свойства которых не меняются при замерзании и оттаивании;

-с залеганием вечной мерзлоты на глубине более 5 – 6 метров, сложенные из грунтов, которые при оттаивании не переходят в плывунное состояние;

-с обеспеченным водоотводом, склонам южной экспозиции и сухим, хорошо дренированным террасам речных долин.

В зависимости от состава и льдонасыщенности грунтов, режима деятельного слоя, глубины залегания погребённых льдов возможны два принципиально различных метода строительства:оттаивание вечной мерзлоты в основании с заменой неблагоприятных грунтов и сохранение существующего режима мерзлоты.

Первый метод наиболее рационален в южной части зоны вечной мерзлоты. На него следует ориентироваться во всех случаях, когда грунтовые условия района строительства сравнительно благоприятны: грунты малольдисты и их влажность при оттаивании не превышает 0,8 от предела текучести, рельеф позволяет осушить придорожную полосу, грунты относятся к категории непучинистых или слабопучинистых.

При постройке дороги придорожную полосу осушают, удаляя растительный покров. В результате лучшего прогревания мерзлота отступает на большую глубину.

Второй метод применяют в более северных районах при сливающейся вечной мерзлоте, неглубоком залегании льда и пучиноопасных грунтах, содержащих включения ледяных прослоек. В этом случае все проектные решения должны быть направлены на сохранение стабильного положения уровня мерзлоты. Высота насыпи должна обеспечить дополнительную тепловую изоляцию, необходимость в которой возникает в связи с неизбежным нарушением состояния растительного покрова придорожной полосы. На службу эксплуатации дороги этот метод накладывает дополнительные обязательства предотвращать оттаивание дороги.

Для сохранения вечной мерзлоты в основании насыпей необходимо предусматривать проведение работ в зимний период с отсыпкой насыпей из устойчивых привозных грунтов.

Если допускается оттаивание вечномёрзлых грунтов, ширину просеки принимают достаточной для закладки резервов. Земляное полотно проектируют по общим техническим условиям, но откосам насыпи придают пологое заложение 1:3 – 1:5, в результате чего уровень вечной мерзлоты принимает под насыпью слегка выпуклое очертание, способствующее устойчивости насыпи и отводу воды из её основания. На заболоченных маревых участках земляное полотно отсыпают из дренирующих щебенистых и песчаных грунтов.

Если дорогу строят летом, мёрзлый грунт оттаивает на некоторую глубину, и поэтому возведение насыпей сопровождается просадками переувлажнённого грунта. Через несколько лет, после наступления термического равновесия, уровень мерзлоты устанавливается в зависимости от высоты насыпи. В среднем, можно считать, что положение верхней границы мёрзлого грунта не меняется, если на торфяниках высота насыпи больше 0,7 м, на пылеватых и суглинистых грунтах больше 1,0 м, на галечниковых и щебенистых – более 1,2 м.

Для уменьшения высоты насыпи вводят теплоизолирующую прослойку из топочного каменноугольного шлака, поролона, пенопласта, торфа или мха.

Для защиты от проникания воды в земляное полотно, канавы изолируют укладкой глинистого слоя и мощением. Выше канавы на косогоре устраивают нагорную канаву или нагорный валик для перехвата и отвода стекающей по косогору воды.

Выемки, прорезающие деятельный слой и углубляющиеся в мёрзлый грунт, особенно сильно нарушают режим вечной мерзлоты. Верхняя граница вечной мерзлоты опускается и при льдонасыщенных грунтах оттаявший переувлажнённый грунт на откосах начинает сползать. Особенно сильно сползают откосы при пылеватых, илистых и мелкопесчаных грунтах. Этот процесс может повторяться ежегодно.

Откосам выемок в вечномёрзлых переувлажненных грунтах необходимо придавать пологое очертание, не круче 1:3, ориентируясь на пониженное значение сопротивления сдвигу оттаявшего грунта. Для уборки сплывающего грунта необходимо предусматривать бермы у подножия откосов выемки.

В выемках, устраиваемых в суглинистых и глинистых грунтах, которые после оттаивания приходят в пластичное и текучее состояние, верхнюю часть насыпи в пределах проезжей части и обочин заменяют устойчивым песчаным или песчано-гравийным грунтом на толщину от 0,25 до 2 м.

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: