Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Проектирование дорог

Трассирование дорог в районах вечной мерзлоты


Трассирование дорог в районах вечной мерзлоты

К районам вечной мерзлоты относятся территории, где грунт на некоторой глубине под поверхностью не оттаивает в течение года и более. Массив не оттаивающего ежегодно грунта носит название многолетнемерзлого грунта, или вечной мерзлоты. Вышележащие грунты называются активным, или деятельным слоем. Могут быть случаи, когда активный слой зимой промерзает на всю толщину и зимняя мерзлота сливается с вечной. Такие территории называются районами сливающейся мерзлоты. Южная граница вечной мерзлоты непостоянна. В зависимости от условий рельефа, расположения склонов, рода грунтов, растительного покрова, залесенности и других причин среди вечномерзлого грунта встречаются острова талого грунта (талики). Южнее этих районов, наоборот, среди талых грунтов встречаются острова вечно-мерзлого грунта, большей частью на теневом склоне речной долины, оврага и т. д. Такие территории называются районами островной мерзлоты.

Для районов мерзлоты характерна повышенная влажность мерзлых грунтов, в которых встречаются даже крупные массивы льда (погребенный лед). При оттаивании в активном слое над поверхностью мерзлоты находятся грунтовые (надмерзлотные) воды. В толще слоя вечной мерзлоты встречаются слои талого грунта (трубы), в которых обычно наблюдается течение грунтовых (подмерзлотных) вод. Эти воды, проникая в активный слой, увлажняют его; при выходе на поверхность они образуют родники, или ключи.

Мерзлые грунты обладают высокой прочностью. С понижением температуры и увеличением влажности прочность легких песчаных грунтов повышается, а связных суглинистых и глинистых грунтов понижается. Повышенная влажность вызывает увеличение объема грунта при замерзании (пучение) и уменьшение объема при оттаивании. Свободная вода вытекает из грунта, и его поверхность понижается. Эти систематические поднятия и опускания поверхности грунта при замерзании и оттаивании вызывают выпирание свай, стоек, фундаментов и могут вызвать разрушение сооружения, если не будут приняты предохранительные меры. К характерным и очень затрудняющим эксплуатацию дорог явлениям для районов вечной мерзлоты относится образование наледей, т. е. намерзание выступающей из грунта или водотоков на поверхность воды.

По происхождению наледи могут быть: грунтовые, когда вода, сжатая между зимней и вечной мерзлотой, образует мерзлотные бугры, затем прорывает их и изливается на поверхность, иногда в громадных количествах, затопляя местность; ключевые, когда источником является приток родниковой воды; речные, когда вследствие глубокого промерзания водотоков в местах перекатов русло реки закупоривается и вода прорывается сквозь трещины во льду и заливает речную долину. В результате замерзания вы-вавшеися на поверхность воды намерзают мощные слои льда, которые могут закупорить отверстие моста, а при весеннем паводке сильно разрушить подходы к нему, если вовремя не принять предупреждающих мер.

В результате вырубки лесов, снятия мохового покрова и т. п. изменяется обычный термический режим грунта. В этом случае слой вечной мерзлоты оттаивает на большую глубину, увеличивая тем самым мощность активного слоя и понижая верхнюю границу вечной мерзлоты. Нарушение теплового режима грунта приводит к сильным и неравномерным осадкам и разрушению сооружений. Это объясняется тем, что оттаявший слой мерзлоты превращается в переувлажненный грунт, который под действием веса сооружения выжимается из-под фундамента в стороны. Под дорожной одеждой проезжей части дорог оттаивающая мерзлота образует понижение (мерзлотное корыто) в котором собирается грунтовая вода. Эта вода переувлажняет грунт и вызывает сильное пучинообразование. Поэтому при проектировании необходимо предусматривать специальные мероприятия, основанные на прогнозах изменения термического режима грунтов в основаниях сооружений и обеспечивающие прочность возводимых конструкций.

Существуют два принципа строительства в районах вечной мерзлоты: первый — уничтожение вечной мерзлоты, второй — сохранение ее. В первом случае путем снятия мохового покрова, вырубки леса и других мероприятий добиваются протаивания мерзлоты на глубину больше глубины зимнего промерзания. Основания фундаментов сооружений при этом устраивают, как в обычных условиях на мокрых грунтах. Во втором случае принимают меры, направленные к уменьшению проникания тепла и предотвращению оттаивания мерзлоты в основании сооружений. Фундаменты закладывают на слое вечномерзлого грунта, используя его высокую прочность.

Трассу дороги в условиях вечной мерзлоты рекомендуется вести по наиболее сухим формам рельефа, по скальным, песчаным и супесчаным щебенистым грунтам (с крупным скелетом), выбирая места, защищенные от снежных заносов, поэтому при изысканиях следует:
— определять-мощность активного слоя и влажность грунтов на границе контакта талого и многолетнемерзлого грунта;
— определять направление и интенсивность течения грунтовых вод по поверхности вечной мерзлоты;
— составлять прогнозы изменения термического режима грунтов земляного полотна, для того чтобы установить положение верхней границы вечной мерзлоты в летний период после постройки Дороги;
— определять силу и направление ветров в зимний период и воз-можную интенсивность снегонакопления в придорожной полосе во время метелей.

Характерным типом поперечного профиля дороги в районе Речной мерзлоты является насыпь высотой 0,8-1,2 м, отсыпанная из местного грунта па поверхностный растительный слой. Резервы следует закладывать на расстоянии не менее 10 м от подошвы насыпи.

Высота насыпи не должна быть больше толщины оттаивающего деятельного слоя, для того чтобы в летний период грунт насыпи полностью оттаивал и просыхал. Растительный слой в основании насыпи не следует удалять, а в тех местах, где грунты в естественном состоянии имеют повышенную влажность, следует перед отсыпкой насыпи в ее основание укладывать теплоизолирующий слой мха, торфа. Толщина этого слоя должна быть достаточной для того, чтобы естественный грунт в основании под насыпью оставался в мерзлом состоянии в течение круглого года. Это обеспечивает прочность основания под насыпью.

В открытых местах насыпи должны быть не менее чем на 0,6—0,8 м выше уровня снегового покрова в придорожной полосе. Необходимо иметь в виду, что в районах распространения вечно-мерзлых грунтов обычны сильные и продолжительные ветры, сдувающие снег с выпуклых форм рельефа и образующие скопления больших масс снега в понижениях местности, на подветренных склонах и в местах, где растительность способствует отложению снега. Чем больше открытая поверхность снегосбора, тем большие массы снега переносятся ветром. При верховых метелях (в период снегопада) значительное количество снега выпадает на лесных полянах, просеках и других местах, где создаются завихрения и уменьшается скорость ветра.

При пересечении заболоченных мест и речных долин следует устраивать насыпи высотой 1—2 м по возможности из легких непылеватых грунтов.

При проектировании поперечного профиля земляного полотна необходимо стремиться к тому, чтобы поверхность многолетне-мерзлых грунтов под дорожным полотном имела выпуклую форму, способствующую стоку воды при оттаивании грунта во избежание застоев воды в понижениях поверхности мерзлого грунта (мерзлотного корыта). Поэтому в основании насыпи следует оставлять моховой покров, способствующий сохранению мерзлоты под насыпью, а по бокам ее присыпать бермы из мха или торфа толщиной 0,4—0,7 м. При проектировании высоких насыпей из неустойчивых пылеватых грунтов следует принять меры к сохранению их в вечномерзлом состоянии, прикрыв их слоем не-геплопроводного материала — мха, торфа или шлака. Верхний слой на толщину не менее 1 м следует отсыпать из устойчивых гравелистых или щебенистых супесей или песков.

В зависимости от местных климатических условий толщину защитного теплоизолирующего слоя назначают равной 0,3—0,7 м в прослойке и 0,5—1 м на откосах. Чем выше средняя годовая температура, тем больше должна быть толщина слоя теплоизолирующего материала. При использовании в качестве изолирующего слоя торфа его засыпают местным грунтом на толщину 10—15 см с целью защитить его от повреждений и разрушений.

Рис. 1. Земляное полотно в районах вечной мерзлоты:
1 — насыпь из местного грунта; 2 — слой нз теплоизолирующего материала; 3 — покрытие из местного грунта толщиной 0,10—0,15 м; 4 — верхняя граница вечной мерзлоты после постройки дороги; 5 — прежняя граница вечной мерзлоты; 6—песок, гравий или щебенистый грунт

При проектировании дорог в зоне вечной мерзлоты следует избегать устройства выемок во всех местах, кроме скальных и щебенистых сухих склонов, в которых мерзлота не вызывает изменения прочности. Выемки в пылеватых грунтах, как правило, неустойчивы, и если уж их приходится устраивать, то откосам следует придавать пологие уклоны 1:2—1:3 и обязательно прикрывать слоем теплоизолирующих материалов. При проектировании дорожной одежды в выемке местный пылеватый грунт удаляют на глубину 1 м и заменяют более устойчивым, например супесью, крупным песком, гравием, щебенистым грунтом. По дну корыта кладут трубчатые дрены для обеспечения свободного вывода воды из них за пределы выемки.

В местах образования грунтовых наледей со стороны притока грунтовой воды устраивают мерзлотные пояса, которые прерывают приток грунтовых вод к дороге и искусственно образуют наледи в тех местах, где они не могут затопить дорогу. Необходимо обеспечивать сток наледной воды в пониженные места, откуда ее отводят через дорогу по отепленной канаве к перепускной дорожной трубе.

Рис. 2. Примеры конструкций, устраиваемых для борьбы с наледями:
1 — дорога; 2 — направляющие валы из нефильтрующих грунтов; 3 — расчищаемая от снега полоса; 4 — отводящая воду иногда отепленная канава; 5 — естественный растительный покров; 5 — снег; 7 — наледный бугор; 8 — наледный лед; 9 — место наледи до устройства

В наиболее тяжелых случаях искусственно вызывают образование наледи, устраивая мерзлотный пояс выше моста в тех местах, где наледную воду можно собрать в наиболее низкой и широкой пойме и не допустить ее к мосту. Обычно наледи развиваются во второй половине и в конце зимы.

Для предотвращения выпучивания свай и фундаментов их обсыпают (в пределах активного слоя) щебнем или галькой; поверхностям каменных фундаментов придают уклон и покрывают слоем битума и других материалов, предохраняющих от смерзания с грунтом.

Чтобы мерзлота не протаивала, в основании под фундаментом устраивают ростверки, а в самом фундаменте выкладывают прослойки из нетеплопроводного материала.





Похожие статьи:
Исполнительные чертежи

Навигация:
ГлавнаяВсе категории → Проектирование дорог

Статьи по теме:





Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум