Проектирование дорог в заболоченных районах.

⇐ ПредыдущаяСтр 18 из 23Следующая ⇒

Болотами называют избыточно увлажненные участки земной поверхности, на которых большую часть года застаивается вода. Остатки влаголюбивой болотной растительности, подвергшиеся неполному разложению при затруднительном доступе воздуха и большой влажности, образуют отложения торфа.

Проектирование дорог в болотистых районах требует весьма внимательного предварительного изучения и исследования болота.

Строительство дорог на болотах обходится в 3—5 раз дороже, чем в обычных условиях. Поэтому всегда целесообразно обходить болота, если это не вызывает значительного удлинения и извилистости дороги. Болота следует стремиться пересекать в наиболее узком и мелком месте. При пересечении сплазннных болот следует избегать проложения трассы в местах, где дно водоема имеет крутые склоны и возможно сползание земляного полотна

Точно соблюсти эти рекомендации не всегда удается. Часто в наиболее узком месте болото имеет большую глубину. Поэтому всегда должно быть намечено несколько вариантов трассы, из которых лучший выбирают на основе технико-экономического сравнения.

Необходимо внимательно изучить гидрологический режим болот, пересекаемых дорогами, и предусмотреть его стабильность. При этом следует учитывать, что насыпь, прорезающая торф или уплотняющая его своим весом, создает препятствие проходу воды, может вызвать застой воды с верховой стороны и активизировать процессы заболачивания.

Наиболее целесообразно пересекать болота перпендикулярно направлению течения воды.

Трассу намечают на основе детального изучения карт крупного масштаба - в горизонталях и материалов аэрофотосъемки с последующим осмотром на местности назначенных вариантов. Современные методы дешифрирования аэрофотоснимков дают возможность с достаточной точностью оконтурить болото и, используя эталонные снимки того же масштаба, определить условия поверхностного водоотвода с их площади, а также приближенно оценить вид и мощность торфяных отложений, их физико-механические свойства. Эти сведения дают возможность наметить варианты перехода. Известное представление о типе болота, стадии его развития и возможной глубине можно составить при изысканиях на основе визуального осмотра.

Для полного представления об условиях проложения трассы и выбора лучшего ее направления должен быть снят план болота в горизонталях с изолиниями мощности слоев слабых грунтов.

Масштаб плана и высоту сечений горизонталей назначают в зависимости от размеров болота и ширины заснятой полосы обычно в масштабе 1: 1000— 1: 2000 с сечением горизонтален 0, 25—0, 5 м.

Слабые грунты - сильно водонасыщенные грунты имеющие низкую несущую способность.

К слабым следует относить грунты имеющие прочность на сдвиг в условиях природного залегания при испытании прибором вращательного среза С_усл< 0, 075мПа или модуль осадки при нагрузке Р=0, 25мПа более 50мм/м (е> 50мм/м), модуль деформации менее 5мПа.

При отсутствии данных испытаний к слабым грунтам следует относить торф и заторфованные грунты, илы, сопрапели, глинистые грунты с коэффициентом консистенции более 0, 5; грунты мокрых соланчеков, иольдевые глины.

Типы болот. Инженерная классификация

По условиям расположения и питания водой различают верховые и низовые болота.

Верховые болота образуются на плоских ровных водоразделах с необеспеченным стоком воды, такие болота располагаются в районах с большим количеством осадков. Они на всю толщину состоят из торфа.

Низовые болота возникают в пониженных местах местности, образуются в результате зарастания водоемов.

Инженерная классификация болот, принятая при проектировании и строительстве автомобильных и железных дорог, делит болота на три основных типа:

I - заполненные торфом и другими болотными отложениями устойчивой консистенции, сжимающимися под весом насыпей высотой до 3 м;

II - заполненные торфом и другими болотными отложениями разной консистенции, в том числе и выдавливающимися под весом трехметровых насыпей;

III - заполненные илом и водой, часто имеющие на поверхности плавающую торфяную корку (сплавину)

Для определения типа необходимо установить величину коэффициента безопасности для условий быстрой и медленной отсыпки насыпи, в зависимости от значений К_{без.нач} и К_{без.кон}. Основание может быть отнесено к 1, 2, 3 типу по устойчивости:

К_безоп.=Р_безоп/Р_расч

Р_безоп – предельная нагрузка отвечающая условиям устойчивости

Р_расч – расчетная (проектная) нагрузка

К_{без.нач} – устанавливается применительно в условиях быстрой отсыпки насыпи

К_{без.кон} – устанавливается применительно к условиям медленной (в соответствии со скоростью уплотнения и упрочнения слабой толщи) отсыпки насыпи

I тип - К_{без.нач}≥ 1 устойчивость обеспечена при любой скорости отсыпки насыпи, деформация грунта-сжатие, слабый грунт можно использовать в качестве основания

- болота заполненные торфом перекрытым сверху слоем минерального грунта

- болота сплошь заполненные торфом

II тип - К_{без.нач}< 1; К_{без.кон}≥ 1 устойчивость при быстрой отсыпки не обеспечено, происходит сдвиг (выдавливание грунта из под насыпи) при медленной отсыпки устойчивость ЗП на слабых основаниях обеспечена, деформация-сжатие т.е. слабый грунт можно использовать в качестве основания насыпи при медленной отсыпки, должен быть рассчитан режим отсыпки насыпи

- болота включают слой торфа, подстилаемый слоем сапропели, мергеля, ила и перекрытым слоем сверху минерального грунта

- болота включающие слой торфа подстилающий слоем сапропели, мергеля или ила

III тип - К_{без.кон}< 1 устойчивость необеспеченна не при каких режимах отсыпки, деформация-сдвиг (выдавливание слабого грунта), без конструктивных мероприятий в качестве основания использовать нельзя.

- болта с торфяным слоем плавающий на поверхности воды (сплавинные болота)

Конструкция ЗП на болотах

Земляное полотно па болотах проектируют в насыпях в соответствии с требованиями к возвышению бровки земляного полотна в местах с длительным стоянием поверхностных вод.

Поверхность болота обычно имеет весьма малый уклон. Поэтому проектную линию, кроме участков на подходах к мостам, проектируют горизонтальной или с малыми продольными уклонами. Конструкции ЗП назначают в зависимости от категории дороги, глубины болота, вида и плотности торфа, а также степени капитальности устраиваемой одежды.

Наиболее надежными, но и дорогими в строительстве являются насыпи, возводимые на прочном минеральном дне болота. Их строят на дорогах с усовершенствованными капитальными типами покрытий при глубине болота до 4 м и на дорогах с усовершенствованными облегченными покрытиями на болотах глубиной до 2 м (рис. а). Торф удаляют экскаваторами, взрывами на выброс или другими способами. Крутизну откосов земляного полотна ниже поверхности болота назначают в зависимости от плотности торфа, 1: 0, 5 до вертикальных. При мягком, легко деформирующемся торфе, возможно оползание крутых откосов с повреждениями земляного полотна.

На дорогах с переходными и низшими типами покрытий на болотах с устойчивыми торфами можно возводить земляное полотно с использованием несущей способности торфа о частичным выторфовыванием (рис. б) или без выторфовывания (рис. в).

Торф является упругим материалом и при проезде автомобилей сжимается под насыпью, которая прогибается. Чтобы прогиб дорожной одежды не достигал опасной для ее прочности величины, толщина слоя торфа, оставляемого под насыпью, не должна после уплотнения превышать при переходных покрытиях 1/3, а при низших 1/2 толщины минеральной части насыпи (рис.б).

Рис. Поперечные профили земляного полотна на болоте: а — насыпь на болотах I типа с полным выторфовываннем; б— насыпь на болотах I и II типа с частичным выторфовываннем, в — насыпь на болотах I и II типа без выторфовывания; г— насыпь на болотах I и II типов глубиной до 6 м с вертикальными дренами; д — насыпь на болотах II и III типов с посадкой на минеральное дно, с — то же, с погружением на торфяной ковер, ж — земляное полотно на сплошном деревянном настиле: 1—поверхность болота перед отсыпкой; 2— горизонт воды; 3—выдавливающийся болотный грунт, 4 — прижимной брус; 5 — косой настил; 6 — продольные лежни; 7-поперечный настил; 8-торфяной ковер сплавина

При необходимости обеспечения на дороге через болота продольного водоотвода канавы глубиной 0, 6—0, 8 м, устраивают не ближе 2 м от насыпи с продольным уклоном не менее 5°/₀₀ и обязательным выводом воды в пониженные места.

Для насыпей, под которыми вставлен торф, должны быть проверены устойчивость и рассчитана осадка. Если коэффициент устойчивости недостаточен, должны быть предусмотрены меры по его повышению путем устройства пригрузочных берм, предварительного осушения основания, частичного выторфовывания и других мероприятий.

Конструкции земляного полотна с оставлением торфа под насыпями получают в последние годы при строительстве дорог на болотах все большее распространение. Они требуют меньшего объема земляных работ и не создают трудностей, связанных о планировкой на полосе отвода выжатого из под насыпи торфа. В то же время удается обеспечить завершение осадки насыпей в удовлетворяющие требованиям организации работ сроки.

Стоимость возведения земляного полотна автомобильных дорог на болотах зависит от способа производства работ и глубины болот.

На болотах с торфяной коркой, подстилаемой жидким торфом или сапропелем, а также на болотах сплавинного типа насыпи возводят с погружением на минеральное дно болота после того, как верхний слой торфа будет удален с помощью взрывов или перегрузки.

Возможна отсыпка насыпи с погружением сплавины на дно (см. рис. е).

Глубокие болота иногда бывает целесообразно пересекать железобетонными эстакадами. В отдельных случаях при значительной глубине болота устройство эстакад из сборных железобетонных конструкций позволяет значительно сократить сроки строительства автомобильной дороги.

Дороги низших категорий можно строить непосредственно на поверхности торфяного слоя, а при достаточной его толщине и на сплавине. Для распределения веса на большую площадь поверхности болота и предотвращения сосредоточенного давления насыпь отсыпают на бревенчатые настилы (см рис. ж). В этих случаях канавы на сплавинных болотах не устраивают, так как это ослабляет сплавину и может вызвать ее разрушение.

При проложении трассы по болотам, дно которых имеет большой поперечный уклон, для предотвращения сползания насыпи, сопровождающегося обычно боковым выпиранием торфа, необходимо производить полное выторфовывание и выравнивать дно болота. При поперечном уклоне более 100°/_о0 рекомендуется делать на дне болота уступы или взрыхлять его взрывами. Иногда с низовой стороны насыпи отсыпают каменную упорную призму — банкет, удерживающий насыпь от сползания.

Насыпи на болотах следует, как правило, отсыпать из дренирующих грунтов. При отсутствий их в районе строительства при значительной дальности возки в нижней части насыпей разрешается использовать глинистые грунты при условии, что организация строительства обеспечивает их отсыпку в сухой котлован и уплотнение.

Верхняя часть насыпи во всех случаях должна удовлетворять требованиям к земляному полотну в местах длительных застоев воды.

На участках пересечения болот для пропуска постоянных ручьев и поверхностных вод, а также для уравнивания горизонтов воды, накапливающейся с обеих сторон насыпи, должны быть построены искусственные сооружения. При определении расчетного расхода учитывают особенности стока с болот. Заболоченность уменьшает годовой объем стока бассейна в связи с тем, что испарение Q поверхности мохового покрова на 15—20% превышает испарение о водной поверхности.

Кроме того, поверхность болота из-за обилия мелких неровностей, кочек и растительности аккумулирует значительное кол-во влаги.

При выборе типа искусственных сооружений на болотах предпочтение отдают мостам.

Наиболее целесообразно искусственные сооружения располагать у края болота, что уменьшает и упрощает работы по устройству опор и возведению насыпи на подходах. Для воды прорывают подходные русла.

Если дорога пересекает сплавинное болото, в котором имеется течение воды, размеры искусственного сооружения назначают в зависимости от глубины и скорости потока. При малых расходах можно устраивать фильтрующие насыпи.

Насыпи на подходах возводят после постройки мостов. Если минеральное дно болота имеет уклон к мосту, торф в пределах моста полностью удаляют, заменяя его минеральным грунтом во избежание продольного сползания насыпи и выжимания торфа под мостом.

Нормативными документами устанавливается, что на насыпях в основаниях которых оставлены слабые грунты, капитальные покрытия можно устраивать только после завершения не менее 90 % расчетной величины осадки насыпи, или при условии что средняя интенсивность осадки за месяц, предшествующий устройству покрытия не превышала 2 см/год.

Усовершенствованные и облегченные покрытия допускается устраивать после завершения не менее 80 % осадки, или при интенсивности осадки не более 5 см/год.

Существует ДВА основных принципа решения конструкции земляного полотна:

1. Удаление слабого грунта и его замена или использование железобетонных эстакад.

2. Использование слабого грунта в качестве основания насыпи с применением мероприятий, обеспечивающих устойчивость оснований, ускорение его осадки.

Для ускорения осадки насыпи на слабом основании применяют следующие методы:

1. Боковые пригрузочные бермы

2. Временную пригрузку

3. Дренирующие прорези ( на болотах 1 типа глубиной до 3 метров )

4. Вертикальные дрены ( болота 1-2 типа глубиной свыше 3 метров )

Посадка на минеральное дно: Технология предусматривает вытеснение болотного грунта под массой насыпи с посадкой на мин дно. Погружение сплавины вместе с насыпью происходит по мере ее наращивания. Процесс опускания может замедлиться или прекратиться. В этом случае необходима очистка торфоприемников от болотной массы. Ускорить опускание насыпи на дно можно путем увеличения нагрузки на основание. После осадки насыпи на дно болота лишний грунт снимают и используют для уширения насыпи.

Возведение насыпи выторфовыванием: Возможно на болотах 1 и 2 типов. В идеале производят в зимний период. Выторфовывание может производиться бульдозером, экскаватором или взрывным способом. Отвалы торфа размещают по бокам выработки. Траншею, образующуюся при выторфовывании необходимо быстро заполнять грунтом, т.к. откосы быстро заплывают болотной массой.

Глубокие болота иногда бывает целесообразно пересекать ж/б эстакадами, что в ряде случаев дает возможность значительно сократить сроки строительства а/д.

Для насыпей, под которыми оставлен торф, д.б. проверена устойчивость и рассчитана осадка. Если коэф-т устойчивости недостаточен, предусматривают меры по его повышению путем устр-ва пригрузочных берм, предварительного осушения основания, частичного выторфовывания и др

⇐ Предыдущая 13 14 15 16 171819 20 21 22 Следующая ⇒