При возведении земляного полотна в районе вечной мерзлоты необходимо учитывать природно-климатические и грунто-гидрогеологические особенности, которые определяют условия работы дорожно-строительных машин, основные способы и технологические схемы возведения земляного полотна, а также сроки производства работ.
Характеристику условий района строительства составляют по данным ближайших метеорологических станций. Пользуясь данными метеостанций, делают анализ температурного режима воздуха, его изменение по месяцам. Устанавливают максимальную и минимальную температуру, мощность деятельного слоя, количество осадков в виде дождя и снега, направление ветров. Разрабатывают дорожно-климатический график, на основании которого устанавливают период распутицы, простои в работе из-за осадков в летний период и из-за метелей в зимний период, время разработки талого и мерзлого грунтов. Каждому принятому принципу проектирования земляного полотна соответствует свой способ его возведения (табл. 4.4.1).
Таблица 4.4.1
Источник:https://www.gosthelp.ru/text/PosobieSpravochnikdorozhn.html
Способы возведения земляного полотна
Принцип проектирования | Способ возведения |
I. Обеспечение поднятия верхнего горизонта вечной мерзлоты до подошвы насыпи и ее сохранение на этом уровне в течение всего периода эксплуатации дороги | I. Максимальное сохранение естественного режима местности в период производства работ и в течение всего периода эксплуатации. Устройство просеки только в зимний период с незначительным опережением фронта работ. Отсыпка земляного полотна из несцементированных обломочных грунтов автовозкой в зимний период на полную высоту или в две стадии: нижнюю часть насыпи в зимний период, а верхнюю до проектной отметки - летом |
II. Ограничение глубины оттаивания грунтов основания | II. Обеспечение минимального протаивания грунтов основания в строительный период за счет полного сохранения мохорастительного покрова под насыпью и начала работ ранней весной. Устройство просеки только в зимний период. Проведение мероприятий по осушению грунтов за год до основных земляных работ. Отсыпка земляного полотна из местных глинистых и несцементированных обломочных грунтов |
III. Обеспечение оттаивания и осушения вечномерзлых грунтов под дорожной конструкцией | III. Обеспечение максимальною протаивания и осушения грунтов путем заблаговременной подготовки и проведения мероприятий по осушению всей дорожной полосы. Отсыпка земляного полотна из местных грунтов |
На участках, где земляное полотно запроектировано по первому принципу, все подготовительные и основные работы выполняют с таким расчетом, чтобы обеспечить сохранение водно-мерзлого режима местности. Это определяет особенности возведения земляного полотна и сроки производства работ. Подготовительные работы выполняют только в зимний период.
Не допускается оставлять расчищенную просеку на летний период, чтобы не вызвать протаивание льдонасыщенных грунтов. Земляное полотно возводят в зимний период из несцементированных обломочных грунтов. Отсыпанное в зимний период полотно предохраняет основание от протаивания. Экономически целесообразно двухстадийное возведение земляного полотна, когда нижнюю часть насыпи возводят зимой, а верхнюю - в летний период. В этом случае снижается стоимость возведения земляного полотна за счет выполнения части объемов работ в летний период.
При втором принципе все работы выполняют так, чтобы обеспечить как можно большее осушение грунтов в притрассовых резервах и возможно меньшее протаивание их в основании насыпи. В этом случае подготовительные работы выполняют за год до начала земляных работ. Лес вырубают и удаляют с просеки в зимний период, чтобы не нарушать мохорастительного покрова в основании насыпи. С полосы резервов мохорастительный покров удаляют сразу после его протаивания, а в основании его сохраняют полностью.
Земляное полотно в основном возводят из местных грунтов с использованием бульдозеров, скреперов и других дорожных машин.
При третьем принципе выполняют так же, как и при втором, с той лишь разницей, что мероприятия по осушению грунтов проводят на всей дорожной полосе. Мохорастительный покров в основании насыпи не сохраняют.
Строительство автомобильных дорог в условиях вечной мерзлоты так же, как и в других районах страны, осуществляют поточным методом.
В летний период производят те работы, выполнение которых в зимний период затруднительно (удаление мохорастительного покрова, разработка, перемещение, уплотнение глинистых грунтов, устройство водоотводных канав).
В зимний период следует производить: постройку временных зданий и сооружений; расчистку дорожной полосы от леса, кустарника; буровзрывные работы в мерзлых грунтах, переходящих при оттаивании в текучее состояние; возведение насыпей из скальных и несмерзающихся дренирующих грунтов, на участках, устраиваемых по первому принципу; отсыпку берм и утепление откосов.
Возведение насыпей из несцементированных грунтов производят круглогодично. Расчетное годовое число рабочих смен определяют по формуле
Т ср = (Т к - Т в - Т м - Т о) К с, (4.4.3)
где Тк - календарная продолжительность строительного сезона, дни;
Тв - количество выходных и праздничных дней;
Тм - простои по метеоусловиям, дни;
То - количество дней на ремонт и профилактику машин, а также внутриобъектную переброску, простои по организационным причинам, дни;
К с - среднее количество смен за один рабочий день.
Расчетное количество рабочих смен в летнем строительном сезоне определяют по формуле
Т л = [ Тб - (Т гр + Тв) - Тб a (1 + Т пр)] К с (4.4.4)
где Тб - длительность безморозного периода в сутках;
Тгр - время, необходимое для протаивания грунта на 20...25 см (табл. 4.4.2);
Тв - количество выходных и праздничных дней за безморозный период;
a - вероятность выпадения осадков в долях длительности безморозного периода (табл. 4.4.3);
Т пр - время, необходимое для просушивания грунта после дождя в сутках (табл. 4.4.4).
Таблица 4.4.2
Скорость протаивания грунта
Район дорожно-климатической зоны | Грунт | Скорости протаивания, см/сутки | |
май | июнь-июль | ||
1 южнее 65-й параллели | Супесь | 4...5,5 | 7...9 |
Суглинок легкий | 3...4.5 | 5...7 | |
Суглинок тяжелый, глина | 2,5...4 | 4...6 |
Таблица 4.4.3
Вероятность выпадения осадков
Метеорологические станции | Вероятность выпадения осадков a(в долях длительности безморозного периода) | |
5 мм/сутки | 8 мм/сутки | |
Якутск | 0,06 | 0,021 |
Иркутск | 0,12 | 0,06 |
Улан-Удэ | 0,08 | 0,04 |
Чита | 0,127 | 0,062 |
Богучаны | 0,10 | 0,038 |
Время, необходимое для протаивания грунта в районе вечной мерзлоты южнее 65-й параллели на глубину, позволяющую рационально использовать дорожные машины, принимают по табл. 4.4.2.
Вероятность выпадения осадков определяют по средним, многолетним данным метеостанций. Расчет ведут по формуле
a = п / Тб, (4.4.5)
где п - количество дней с осадками более 5 или 8 мм в сутки.
Ориентировочные значения снижения влажности и времени просыхания слоя грунта глубиной 0,2 м в резервах по данным [ 49] приведены в табл. 4.4.4
Таблица 4.4.4
Снижение влажности и время просыхания грунта
Грунт | Влажность грунта до осушения в долях от оптимальной влажности | Средняя величина просыхания за сутки в долях оптимальном влажности | Время на просушивание допустимой влажности, сутки |
Суглинок легкий | 1,8...1,5 | 0,10 | 1...2 |
Суглинок пылеватый | 1,5...2,0 | 0,12 | 2...6 |
Суглинок тяжелый | 1,4...1,8 | 0,09 | 7...9 |
Глина | 1,8...2,0 | 0,08 | 9...10 |
Более быстрое просыхание грунта наблюдается при его рыхлении за один-два дня до разработки.
Расчистку дорожной полосы от леса, кустарника, пней производят при сооружении земляного полотна по первому и второму принципам только в зимний период. При строительстве земляного полотна по третьему принципу расчистку дорожной полосы можно производить в любое время года.
Мохорастительный слой удаляют с поверхности боковых резервов при строительстве земляного полотна по второму принципу и на всю ширину дорожной полосы при сооружении земляного полотна по третьему.
Толщина мохорастительного слоя зависит от множества различных факторов и составляет в среднем от 5 до 30 см. Большая мощность слоя наблюдается во II, III типах местности (сырые и мокрые места).