Особенности строительства и эксплуатации дорог в районах распространения вечной мерзлоты.

Особенности строительства и эксплуатации дорог в районах распространения вечной мерзлоты.

Вечномерзлые многолетние грунты - грунты содержащие замершую воду и имеющие температуру ниже 0С в течении длительного периода времени.

ВМГ, ММГ в россии закономерные естественно исторические образования которые характеризуют определенными законами возникновения существования развития и распространения

Вечномерзлые и многолетнее мерзлые грунты составляют 47% территории бывшего СССР и 65% процентов территории современного РФ

Особенности:

1.наличие огромных территорий занятых озерами, болотами, переувлажненными участками местности морями и многолетнее мерзлыми грунтами;

2.практически повсеместное отсутствие качественных дсм: песчанно-гравийных, щебеночных и других каменных материалов;

3.широкое распространение глинистых пылеватых грунтов малопригодных для дорожного строительства;

4.очень короткий теплый период года 2, 5 -4, 5 месяца когда можно качественно выполнить строительные работы;

5.суровые длительные зимы 7-9 месяцев с очень низкими отрицательными температуры воздуха доходящими до минус 60- 70С и ниже;

6.наличие в северных и центральных районах ММГ жильных и погребных льдов вытаивание которых приводит к термокарстовым просадкам и катострофическим провалам полотна дороги и сооружений на них;

7. распространения мерзлотно-геоморфологических образований: бугры, пучения, морозобойные трещины, наледи и термокарствовые явления;

8.значительная удаленность от экономических развитых районов страны и исключительно низкая плотность дорожной сети в следствии чего стоимость строительства в 3 раза больше чем в центральных районах;

9.высокая стоимость рабочей силы которая зависит не только от исключительной трудоёмкости работ, но и от повышенных тарифных ставок, льгот для работников;

Дорожно-климатическое раенирование, зоны вечной мерзлоты.

Территорию РФ делят на 2 региона:

- Первый основной особенностью которого является сезонное промерзание грунтов (30-35% территории РФ);

- Второй в котором поверхностный слой грунтов протаивает летом на некоторую глубину а остальную часть года находится в мерзом состоянии (65-70% территории РФ)

Верхний слой грунта который в теплое время года оттаивает, а зимой вновь замерзает называют деятельным слоем.

На основе исследования зона ВМ была разделена на три характерные подзоны:

-первая северная подзона низкотемпературных многокомпонентных грунтов НТММГ сплошного распространения с высотой влажностью грунтов деятельного слоя W > Wтек;

-вторая центральная подзона низкотемпературных НТММГ сплошного распространения с умеренным влажностью грунтов деятельного слоя W=(0, 7-1)Wтек

-третья южная подзона высокотемпературных многолетнемёрзлых грунтов ВГММГ сплошного и остравного распространения с умеренной влажностью грунтов деятельного слоя W=(0, 7-1)Wтек

В основу ДКР зоны ВМГ положены факторы:

- вид грунта деятельного слоя и его влажность;

-характер распространения ММГ и их температура;

-мощность деятельного слоя;

- среднегодовая температура воздуха;

-рельеф местности;

-гидрология.

Первая северная подзона наиболее неблагоприятная для дорожного строительства

Широко распространены жильные и погребные льды близо залегающие к поверхности земли;

Вторая центральная подзона приемлена для дорожного строительства природные климатические условия более стабильны и предсказуемы;

Третья южная подзона ВМГ встречаются в виде сплошной высокотемпературной вечной мерзлоты или в виде отдельных мерзлых островов среди талой толщи грунта.

ВМГ подразделяют по категориям просадочности

1. условно непросадочные при относительной степени просадочности 0 -0, 01

2. малопросадочные при 0, 01-0, 1

3. просадочные 0, 1-0, 4

4.сильно просадочные 0, 4-0, 6

5.чрезмерно просадочные 0, 6-1, 0

Yтн- объёмный вес скелета талого грунта, оттаеваемого под нагрузкой 1кг/см2(г/см3)

Yм- объёмный вес скелета грунта в мёрзлом состоянии (г/см3)

Принципы проектирования и строительства дорог на вечномёрзлых и многолетнемёрзлых грунтах.

Принципы проектирования

1 Принцип- это сохранение границы вечномёрзлых грунтов в основании ЗП в течении всего периода эксплатации дорог;

1-д.о, 2-насыпь, 3-мохорастительный покров, 4-ВГВМГ после строительства дороги, 5-ВГВМГ до строительства, 6- новообразовавшаяся мерзлота под насыпью.

2 Принцип - допущение частичного оттаивания многолетнемёрзлых грунтов в основании ЗП на величину определяемую расчетом по допустимым деформациям д.ппокрытия;

3Принцип - предварительное оттаивание ММГ за год до начало строительства дороги, подготовка и осущения придорожной полосы.

Высота насыпи в районе ВМГ назначается по 3м критериям:

-По наличию многолетней мерзлоты в основании насыпи на определенную глубину с определением по температурному режиму грунтов и по их физическому состоянию мерзлое и талое основанние, принципов проектирования и строительства дорог;

-По снегонезаносимости дорожной конструкции согласно снип 2, 05, 02-85*

-По условиям увлажнения местности для трёх ее типов: сухие, сырые и мокрые места СНиП 2, 05, 02-85*.

Основные правила для обеспечения устойчивости дорожных конструкции

1.проектирование ЗП как правило в невысоких насыпях;

2.устройство выемок допускается в рахных случаях на участках с благоприятными грунтово-гидрогеологическими условиями при отсутствие в грунте ледяных мест и прослоек;

3.возведение ЗП из скальных, крупнообломочных и песчаных грунтов а при их дифиците из местных глинистых;

4.применение естественных и искусственных теплоизоляционных прослоек;

5. применение нетканых синтетических материалов в основании теле ЗП и в основании д.о;

6.замена переувлажненых грунтов деятельного слоя крупнообломочными и песчанными.

Требования к грунтам ЗП на многолетнемерзлых грунтах

Грунты ЗП должны обеспечивать прочность и устойчивость.

Группы грунтов:

-глинистые (супеси, суглинки, глины);

-несцементированные обломочные (крупнообломочные и песчаные);

Для возведения насыпей без ограничений используют крупнообломочные и песчаные грунты, а также водостойкие местные материалы (отходы дробления, хорошо обоженные и горелые породы)

Требования: максимальный размер ребер отдельных камней в грунтовом массиве укладываемых в нижней части ЗП менее 2/3 толщины уплотняемого, а верхняя часть менее 30см;

Не следует применять глинистые грунты, жирные глины, трепелы, торфы, сапропели, мергели.

Пригодность глинистых грунтов для возведения ЗП определяют грунтовыми испытаниями проб и образцов, отобранных в карьерах и резервах.

Определяют:

-зерновой состав;

-влажность на границе раскатываемости и текучести;

-объемный и удельный вес;

-оптимальная влажность и максимальная плотность;

-засоленность грунта;

-набухание;

-коэффициент пучения;

Наименьший коэффициент уплотнения грунта в насыпях назначают в зависимости от:

-расположения слоя грунта в насыпи по высоте;

-типа покрытия;

-ДКЗ;

ВСН 84-89

Типы и характеристики болот

Болото – участок земной поверхности, постоянно или большую часть года насыщенный водой и покрытый специфической болотной растительностью.

· Причины избытка влаги:

· Рельеф местности

· Наличие поверхностных водоемов

· Подтопление водами рек

· Приток грунтовых вод

· Превалирование атмосферных осадков над испарением

· Влагоемкий торфяной слой: торф, обладает впитывающей способностью удерживать влагу в 17-27 раз больше своей массы в воздушно-сухом состоянии.

По условиям расположения и увлажнения:

· Верховые

Образуются:

– при застое выпавших атмосферных осадков на водораздельных участках и на талых склонах с малыми уклонами

– вековых лесах, на лесных пожарищах и на лугах с неблагоприятными условиями испарения (отсутствие доступа ветра)

Характеризуются:

– появлением мха сначала кукушкина льна, а затем сфагнума (белого торфяного мха)

– сменой растительности на более влаголюбивые виды

– зарастанием и утолщением торфа (поверхность верх. болота повышается) середина большого сфагнового болота не редко возвышается над краями на 6-8м.

· Низовые

Образуются:

– в результате зарастания водоемов (озер, медленно текущих рек)

Характеризуются:

– зарастанием водоемов от берегов к середине (характерный лесной зоны для относительно не глубоких озер с пологими берегами)

– появлением осоки, тростника, камышей, на больших глубинах плавающей растительности (кувшинки, ряска, аир)

Низовые болота характеризуются образованием сплавины – сплошной «зыбкий ковер» из плавающей растительности на поверхности водоема, образованный сплетениями плавающих растений и мхами.

Торф

Характеризуется:

Зольностью – содержание минеральных частиц; на низовых болотах зольность торфов – 12-15%

Плотность торфов зависит от степени разложения; сильноразложившиеся от 1, 1 т/м³, малоразложившиеся торфы 0, 6-0, 7 т/м³

Инженерная классификация болот

Типы болот:

1й тип – болота, сплошь заполненные торфом и другими болотными отложениям устойчивой конструкции, сжимающиеся под весом возведенных на них насыпей;

2й тип – болота, сплошь заполненные торфом и другими болотными отложениями различной консистенции, в том числе выдавливающиеся из под возведенных на них насыпях;

3й тип – болота, заполненные илом и водой и как правило имеющие торфяную сплавину.

Типы болотных грунтов:

I тип

I-А – осушенный или плотный

I-Б – рыхлый, полностью водонасыщенный

II тип

II-A – уплотненный

II-Б – водонасыщенный

III тип

III-А – уплотненный

III-Б – жидкий

Входящие в тип грунты

Торф	Минерализованный торф, органические илы (сапропели)	Органоминеральный ил, грунт, заторфованный грунт
Зольность (содержание минеральных веществ по массе)
2-12%	10-40%	40%
Влажность по массе
400-600%	600-2000%	150-450%	450-1100%	60-150%	150-400%
Структура
Губчато-волокнистое строение высокое структурное сцепление	Маловолокнистая раздробленная или гемобразная структура	Слабоагрегатное или аморфная структура
Преимущественный тип деформаций под насыпями
Уплотнение в пределах контура загружения	Выжимание грунта в сторону	Боковое выпирание с погружением насыпи на дно болота

Конструкции ЗП на болотах выбирают с учетом:

· Природного строения болот

· Мощности болота

· Физико-механических характеристик отдельных слоев торфа

9. Особенности проектирования плана дорог в заболоченных районах

Правила трассирования дорог на заболоченных районах:

1. Во всех случаях стремятся обходить болота, если только это не связано со значительным удлинением и получением слишком извилистых трасс;

2. При вынужденном прохождении по болотам последние стремятся пересекать по кратчайшему направлению в наиболее узких местах с высоким залеганием минерального дна (т.е. наиболее мелких участках)

3. Болота стремятся пересекать по возможности перпендикулярно течению воды. При пересечении плавных болот стараются избегать глубоких мест с крутыми склонами минерального дна.

4. При вынужденном трассировании дорог по болотам отдают предпочтение вариантам прохождения трассы по участкам болот 1-го типа с высоким залеганием минерального дна.

5. Решение в пользу обхода болота или в пользу того или иного варианта его пересечения принимают на основе детального технико-экономического сравнения вариантов.

Камеральное трассирование

· По крупномасштабным топографическим планам карт

· По материалам аэрокосмических съемок

Рекогносцировочные обследования намеченных вариантов на местности

Снимка крупномасштабного плана болота:

Масштаб плана и высоту сечения горизонталей назначают в зависимости от конкретных условий и принимают обычно М1: 1000 - М1: 2000 с высотой сечения горизонталей 0, 25-0, 5м

С помощью современных методов дешифрирования аэрокосмических снимков при изысканиях дорог в болотистой местности решают следующие задачи:

· С достаточной точность оконтуривают болото;

· Определяют условия поверхностного водоотвода;

· Ориентировочно оценивают вид и мощность торфяных отложений;

· Приблизительно определяют физико-механические свойства торфов и болот;

· Устанавливают тип болота, стадию его развития, возможную глубину.

Особенности строительства и эксплуатации дорог в районах распространения вечной мерзлоты.

Особенности:

3.широкое распространение глинистых пылеватых грунтов малопригодных для дорожного строительства;

4.очень короткий теплый период года 2, 5 -4, 5 месяца когда можно качественно выполнить строительные работы;

12 Следующая ⇒