24. Проектирование автомобильных дорог в районе распространения вечномерзлых грунтов и в болотистых районах.

Вечномерзлотные грунты занимают почти всю территорию России и составляют I дорожно-климатическую зону.

Рис.Виды залегания вечномерзлых

грунтов:

1 — слой сезонного промерзания и оттаивания (деятельный слой);

2 — условная современная южная граница вечной мерзлоты;

3 — ложный талик; 4 — островная мерзлота; 5 — талик;

6 — сплошная мерзлота; 7 — линза мерзлого грунта

Вечномерзлые грунты представляют собой водонасыщенные или сухие грунты, находящиеся в замороженном состоянии. Толщина слоя мерзлого грунта может быть от нескольких метров от поверхности земли до 500 м и более (рис.).

В летний период верхний слой грунта оттаивает, а зимой вновь промерзает. Этот слой называют деятельным слоем. Толщина деятель­ного слоя зависит от рельефа местности, состава и влажности грунтов, растительного покрова и географического положения района обследо­вания.

В зависимости от мерзлотно-грунтовых условий и особенностей увлажнения различают три типа местности:

I - сухие места с обеспе­ченным поверхностным стоком, каменистыми, гравелистыми и песча­ными сухими грунтами или массивными скальными породами, где отсутствуют мерзлотные процессы (возвышенности, сопки);

II - сырые места с избыточным увлажнением в отдельные периоды года и приз­наками поверхностного заболачивания (плоские водоразделы, склоны сопок);

III - мокрые места с постоянным избыточным увлажнением, поверхностными и надмерзлотными водами (пониженные места рельефа).

Проектирование земляного полотна:

На участке I типа местности земляное полотно проектируют как для II дорожно-климатической зоны. Трассу автомобильной дороги прокладывают по участкам с благоприятными условиями грунтов, по склонам возвышенностей, по сухим водоразделам с обеспеченным стоком.

Для II и III типов местности трассу прокладывают по вечной мерз­лоте, с выполнением ряда мероприятий по сохранению температурного режима мерзлого грунта в основании насыпи.

При конструировании земляного полотна в зоне вечной мерзлоты должен быть обеспечен один из следующих температурных режимов мерзлого грунта в основании земляного полотна:

сохранение вечномерзлых грунтов в основаниях в течение всего периода эксплуатации дороги;

частичное оттаивание мерзлого грунта на глубину, определяемую расчетом;

оттаивание мерзлого грунта до начала строительства дороги до глубины, на которой он уже не влияет на работу земляного полотна, и осушение придорожной полосы.

Насыпь в зоне вечной мерзлоты возводят из местных несвязных песчаных и крупнообломочных грунтов (рис.).

Рис. Поперечные профили насыпей в зоне распространения вечномерзлых грунтов:

а — с применением привозных каменных материалов; б — с применением местных грунтов; 1 — верхний уровень вечномерзлых грунтов до отсыпки насыпи; 2 — то же, после отсыпки насыпи; 3 — моховой покров; 4 — защитный слой из мелкого дренирующего грунта; 5 — песчано-гравийный грунт; 6 — теплоизоляционный моховой слой; 7 — глинистый слой; 8 — берма.

Верхнюю часть земляного полотна отсыпают из дренирующих грунтов, щебня или гравия на высоту более 0,5 м. Не рекомендуется устраивать выемки и нагорные канавы из-за возможного более глубокого протаивания и обрушения откосов.

Наледи занимают большие площади. Любое частичное незначитель­ное нарушение человеком растительного покрова при движении машин, вырубке деревьев и кустарников влечет к образованию боль­ших промоин и неожиданных озер, мощность деятельного слоя возрас­тает.

Для сохранения вечномерзлых грунтов рекомендуется выполнять следующие конструктивные решения:

устраивают прослойки из дренирующих материалов толщиной 0,3-0,5 м или из торфа, шлака, пенопласта, полиуретана, полистерола, геотекстиля;

в среднюю часть насыпи может быть помещен местный материал.

ПРОЛОЖЕНИЕ ТРАССЫ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ ДОРОГ В ЗАБОЛОЧЕННЫХ РАЙОНАХ

Болота образуются от избыточного увлажнения участков поверх­ности земли.

По происхождению болота делятся на два вида:

1)торфяные болота, сплошь заполненные болотными группами устойчивой консистенции от поверхности до минерального дна;

2)сплавинные болота, заполненные жидкими торфами с плавающей торфяной коркой.

В зависимости от расположения болота на местности и питания водой различаются:

1)низинные ( заболачивание происходит за счет зарастания растительностью у берегов с появлением тростника, камыша, осоки и за счет плавающих растений на поверхности воды. Образуется сплош­ной зыбкий ковер-сплавина.Со временем верхняя сплавинная часть соеди­няется с нижней илистой частью дна водоема и образуется сплошной торфяной слой.

2)верховые болота. ( верховые болота образуются в результате выпадения осадков в виде дождя и снега со сбросом воды в пониженные места рельефа).

Классификация болот при проектировании АД

Тип I – заполнение болотными грунтами перекрывающими слоем наносного грунта

сплошное заполнение болотными грунтами.

Тип II – слой торфа подстилаемый слоем сопропеля (остатки от микроскопических животных) или ила и перекрытый наносным грунтом

без наносного грунта

Тип III сплавинное болото.

Работа основания под насыпью в зависимости от типа болота.

1)сжатие грунта под земляным полотном без бокового выдавливания, т.е. вертикальная осадка

2)содержится один слой слабого грунта, который выдавливается при возведения земляного полотна

3)имеется слой воды, происходит осадка при возведении даже незначительной по высоте насыпи.

Особенности проектирования в болотистых районах

1)обход болота, если возможно

2)пересечение болот в наиболее узком мелком месте  направлению течения воды

3)при пересечении сплавинных болот требуется избегать проложения трассы в местах где дно водоемов имеет большие поперечные уклоны

4)необходимо изучить гидрологический режим болот и предусмотреть его стабильность

5)проектную линию проектируют горизонтальной или с малым продольным уклоном

6)насыпи отсыпают из дренирующих грунтов

7)при выборе искусственных сооружений предпочтение отдают мостам.

Конструкцию земляного полотна назначают в зависимости от:

1)категории дороги

2)глубины болота

3)вида и плотности торфа

4)степени капитальности устраиваемой дорожной одежды

Рис. Поперечные профили земляного полотна на болотах:

а — насыпь на болотах I и II типов с полным выторфовыванием; б — насыпь на болотах I и II типов с частичным выторфовыванием;

в — насыпь на болотах I и II типов без выторфовывания; г — насыпь на болотах I и II типов глубиной более 4 м с вертикальными дренами; д — насыпь на болотах II и III типов с посадкой на минеральное дно; е - то же, с погружением на торфяной ковер;

ж - земляное полотно на болотах I и II типов на прослойке из геотекстиля или деревянный настил; 1 -поверхность болота перед отсыпкой; 2 -горизонт воды; 3 - геотекстиль; 4 - болотный грунт; 5 - торфяной ковер-сплавина

Особенности изысканий АД на болотах

Работы на пересечениях с болотами:

съемка плана болота

продольный и поперечный профиль

проведено зондирование, бурение, отбор и изучение образцов торфа.

По намеченным вариантам болота разбивают пикетаж и намечают сетку скважин со стороной 50 м сетка охватывает полосу 150 м в каждую сторону от оси варианта.

Трассу и сетку скважин нивелируют и проводят зондированное бурение. Пробы для установления наименования грунтов отбирают через 0,5-1 м. По той же сетки скважин выполняют статическое зондирование с вдавливанием зондов с конусным наконечником.

В результате зондирования собирают данные:

происхождение болот

состав торфа и условия залегания

состав грунтов минерального дна

гидрологический режим болот

наличие поблизости грунтов пригодных для отсыпки насыпи.