ГЛАВА 7. ГОРНОТЕХНИЧЕСКИЕ, ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ

И ЛИНЕЙНЫЕ СООРУЖЕНИЯ

 

Экономическая безопасность Росси на всем протяжении нее развития была связана с интенсивностью освоения топливно-энергетических и минерально-сырьевых ресурсов криолитозоны. В ее пределах сосредоточено до 70-80% разведанных запасов каменного угля, кроме того, здесь распространены уникальные по запасам месторождения цветных и драгоценных металлов, медно-никелевых и железных руд и многих других полезных ископаемых. В настоящее время здесь сформировались и в полной мере функционируют горнопромышленные районы на Кольском полуострове, в Печорском бассейне, в Норильске, в Центральной и Южной Якутии, на Чукотке, Колыме и в Забайкалье. Их успешное развитие, несомненно, связано и с развитием гидроэнергетики, а также со строительством транспортных магистралей. В связи с этим, начиная с конца XIX столетия в Росси, в пределах криолитозоны с различной интенсивностью ведется строительство линейных сооружений различного типа. Главным образом железных дорог и магистральных газо- и нефтепроводов.

 

Линейные сооружения

 

Магистральные трубопроводы. Магистральные трубопроводы подразделяются на классы: газопроводы - на два, нефтепроводы – на четыре.

К I классу газопроводов относятся трубопроводы с рабочим давлением от 2,5 до 10 МПа, ко II - от 1,2 до 2,5 МПа.

Нефтепроводы I класса объединяет трубопроводы с диаметром труб 1000-1200, II – 500-1000, III - 300-500 и IV – менее 300 мм.

Участки магистральных нефте- и газопроводов по сово-

 

купности требований (качество металла труб, сварки и арматуры) подразделяются на 5 категорий: В (высшая), I, II, III и IV. При выборе категории учитывается способ прокладки, выбранный на участках определенного типа (табл. 7.1).

 

Таблица 7.1

Категория участков магистральных трубопроводов

 

Участки	Газопроводы	Нефтепроводы
ПЗ	НЗ	НД	ПЗ	НЗ	НД
Линейный участок в пределах криолитозоны с относительной осадкой при оттаивании: 0,01 0,10 Переходы через реки: русло пойма	III II   I II	III II   - -	III II   I II	III II   I I	III II   - -	III II   I I
Переходы через железные и автомобильные дороги: железные дороги общей сети и автодороги I и II категорий подъездные железные дороги промышленных предприятий автодороги III и IV категорий	I   I   I	-   -   -	I   II   I	I   III   III	-   -   -I	I   II   I
Пересечение с воздушными линиями электропередач 500 кВ 330-500 кВ 330 кВ	I II III	I II III	I II III	I II III	I II III	- - -
Трубопроводы в пределах участков сооружений, обслуживающих трубопровод	в	в	в	I	I	I

Примечание. ПЗ, НЗ, НД - соответственно подземная, наземная и надземная прокладка трубопровода

 

Трассы магистральных трубопроводов выбирают на основе материалов инженерно-геокриологических изысканий и дополнительных программ исследований трансформации

 

криолитозоны в условиях их строительства и эксплуатации.

Свойства газа при транспортировке по трубам изменяется незначительно, поэтому технология его транспортировки предусматривает только сжатие его на компрессорных станциях. И даже если учесть, что его температура повышается здесь до 50-70°С, а охлаждение происходит на участке трубопровода, протяженностью до 10 км, мероприятий по теплозащите газопроводов практически не проводят. В то же время нефть при охлаждении повышает вязкость и требует значительные затраты энергоресурсов для обеспечения эффективной ее перекачки. Поэтому технология ее транспортировки предусматривает существенные затраты на теплоизоляцию, что препятствует потерям тепла и обеспечивает минимизацию воздействия нефтепровода на грунты криолитозоны. Магистральные трубопроводы подразделяются на горячие участки (температура продуктопровода в течение всего года положительная), теплые участки (среднегодовая температура положительная) и холодные (среднегодовая температура продукта в трубопроводе отрицательная). Сочетание среднегодовой , максимальной и минимальной температур перекачиваемого продукта характеризуются весьма различным тепловым воздействие трубопровода на вмещающие их грунты криолитозоны, формированием многолетних ореолов промерзания или оттаивания (рис. 7.1) [46].

 

Рис 7.1. Тепловые взаимодействия подземных газо- и нефтепроводов с грунтами при различных соотношениях температур, ; грунты 1 – многолетнемерзлые; 2 – сезоннопромерзающие; 3 – талые. Трубопроводы в криолитозоне (I); за ее пределами (II)

 

Учитывая категории грунтов по дорожно-мерзлотной классификации по величине относительного сжатия при оттаивании: I - непросадочные, ; II – малопросадочные, - III – просадочные и IV – сильнопросадочные [41] выделяются четыре типа местности криолитозоны для строительства трубопроводов (табл. 7.2) [12].

 

Таблица 7.2

Классификация местности применительно к трубопроводному строительству

 

Тип местности	Характеристика местности	Категория грун-тов по значению
IV. Простой	Хорошо дренированные участки террас и гряды, сложенные мало- льдистыми супесями и песками; криолитозона несливающегося типа.	I. Непросадочные
III. Нормальный	Болота; кровля мерзлых пород находится на глубине более 8 м; кроилитозона несливающегося типа.	I. Непросадочные
II. Сложный	Плохо дренированная территория, сложена льдистыми суглинками и супесями; криолитозона сливающегося типа.	II. Малопросадочные
I. Очень сложный	Бугристые и плоские торфяники, солифлюкционные склоны; грунты сильнольдистые; криолитозона сливающегося типа.	III, IV. и Просадочные и сильнопросадочные

 

Обобщая опыт трубопроводного строительства в России, предложена типизация способов прокладки магистральных трубопроводов в криолитозоне (табл. 7.3.) [45]. Согласно ее анализу следует, что максимально эффективным является подземный способ. Во-первых, он обеспечивает защиту трубопроводов в таежной местности от пожаров, сводит к минимуму экологические последствия от аварий, не является препятствием для миграции животных. Преимуществом подзем-

 

Таблица 7.3

 

Рекомендуемые способы прокладки трубопроводов

 

Тип участка	Тип местности
I	II	III	IV
Горячий	Надземный	Наземный	Подземный	Подземный
Теплый	Наземный	Подземный	Подземный и наземный	Подземный и надземный
Холодный	Подземный	Подземный	Наземный	Наземный

 

ной прокладки по сравнению с другими способами являются также надежность конструкции при внешних ударных воз-действиях; стабильность теплового режима среды, взаимодействующей с трубопроводом; технологичность строительства. К недостаткам можно отнести большой объем земляных работ, сложность наблюдения и ремонта.

Наземный способ обычно применяют в тех же условиях, что и подземный, но на ограниченных участках трассы с резко пересеченным рельефом или сильной заболоченностью. Кроме того, он иногда используется при прокладке горячих участков трубопроводов. Холодные и теплые участки трубопровода на местности 3 и 4 типов, а также холодные участки на местности 2 типа укладывают на дневную поверхность, при этом трубы обваловывают непучинистым грунтом Гребень и откосы насыпи затем закрепляют дерном или травянистой растительностью.

Для прокладки теплых участков трубопровода на местности 2 типа в конструкции дополнительно используется тепловая изоляция в виде плоского экрана под трубой или дополнительной отсыпки грунта. Горячие участки трубопроводов на местности 2-4 типов прокладывают с применением теплоизоляции и термоохладителей.

Преимущество наземной прокладки по сравнению с подземной заключается в отсутствии экскавации грунта по трассе и анкерных устройств; к недостаткам можно отнести

 

меньшую надежность при внешних ударных воздействиях и большие объемы завозного грунта.

Надземная прокладка применяется при трубопроводном строительстве в пределах местности 1и 2 типов на низких и высоких опорах. На низких опорах прокладывают теплые и горячие участки трубопровода в пределах местности 2 типа и теплые участки на местности 1 типа; на высоких опорах – горячие участки трубопровода в пределах местности 1 типа.

Опорой считается металлическая или железобетонная конструкция, расположенная между трубой и фундаментом. Опоры могут быть в виде ригелей, рам, эстакад и т.п. Конструкция опоры предусматривает небольшую регулировку трубопровода по высоте. Опоры подразделяются на неподвижные (мертвые) и подвижные (скользящие, катковые, роликовые и др.), обеспечивающие свободное перемещение трубопровода при температурных деформациях трубы. Опоры располагают на высоте не менее 0,5 м от уровня земли.

В качестве фундаментов под опоры применяют сваи, столбы (заглубленные фундаменты), грунтовые призмы, деревянные ряжи, клетки и железобетонные короба, заполненные каменной наброской или грунтом (поверхностные фундаменты). Поверхностные фундаменты используют в основном для низких опор, заглубленные – для высоких. При проектировании любых фундаментов обязательно предусматривают отвод воды от них.

К преимуществам надземной прокладки по сравнению с наземной и подземной можно отнести то, что полностью исключается тепловое воздействие трубопровода на ММП, не производится разработка мерзлого грунта, облегчаются контроль и эксплуатация. Недостатками являются высокая стоимость и металлоемкость, уязвимость при внешних ударных воздействиях и большие разрушения при авариях.

Автомобильные, железные дороги. Причины нарушения устойчивости и деформации земляного полотна этих объектов много общего, поэтому условия их строительства в криолитозоне будут рассмотрены совместно.

В зависимости от интенсивности движенияавтомобильные дороги подразделяются на 5 категорий: I – более 14 тыс. автомашин в сутки, II – от 6 до 14 тыс., III – от 2 до 6 тыс., IV – от 0,2 до 2 тыс., V - менее 0,2 тыс. Железные дороги, в зависимости от грузоподъемности перевозок, подразделяются на четыре категории: I – от 30 до 50 млн т ^. км в год, II – от 15 до 30 млн, III - от 8 до 15 млн, IV – менее 8 млн. Каждой из категории дорог определены технические требования (табл. 7.4)

 

Таблица 7.4.

 

Технические требования к автомобильным дорогам

 

Категория	Число полос движения	Ширина, м	Поперечные уклоны, %
полосы движения	проезжей части	обочины	наименьшая
укреплений полосы обочины	разделительной полосы	проезжей части	обочины
I		3,75	15,0	3,75	0,75	5,0	1,5	4,5
II		3,75	7,5	3,75	0,73	-	2,0	5,0
III		3,5	7,0	3,5	0,5	-	2,0	5,0
IV		3,0	6,0	2,0	0,5	-	2,5	5,5
V		4,5	4,5	1,75	-	-	2,5	5,5

Примечания. 1. Для дорог всех категорий основной продольный уклон должен быть не менее 3%, а основной радиус кривых в плане 3000 м.

2. При ограничении скорости движения разрешается увеличить про

дольный уклон дороги до 10% и уменьшить радиус кривых в плане до 60 м. 3. Ширину обочины на трудных участках можно уменьшить до 1,5 м для дорог I и II категорий, до 1 м для дорог III-V категорий.

Конструкция автомобильной дороги включает одежду и земляное полотно (рис. 7.2, а), железной дороги – рельсо-

 

шпальную решетку, балластную призму и земляное полотно (рис. 7.2, б). Дорожная одежда включает покрытие, основание покрытия и дренирующий слой, земляное полотно - рабочий слой и насыпь (в земляном полотне железной дороги он называется защитным слоем).

 

 

Рис. 7.2. Схема конструкции автомобильной (а) и железной (б) дорог [45]:

1 – жесткое покрытие из железобетонных плит (18 см); 2 - верхняя часть основания из тощего бетона (10 см); 3- нижняя (дренажная) часть основания покрытия из крупного песка (5 см) 4 – рабочий (защитный) слой земляного полотна из дренирующих материалов; 5 – насыпь; 6 - растительный покров; 7 - основание насыпи; 8 – дерн; 9 – рельсошпальная решетка; 10 – балластная призма (50 см); 11 – гравийно-галечниковая отсыпка (20 см); 12 – железобетонная плитная кювета (5 см); 13 – торф (20 см). В см указана толщина конструкций.

 

Все жесткие покрытия, включая асфальто- и дегтебе- тонные относятся к капитальным и применяются на дорогах I-IV категорий, некапитальные – на дорогах III-V категорий, щебеночные и гравийные (не обработанные вяжущими) – на дорогах IV-V категорий.

 

При выборе трассы дрог и обоснования способа обеспечения их устойчивости в криолитозоне, руководствуются классификацией грунтов по просадочности (таб. 7.5) [41, 45].

 

Таблица 7.5.

Дорожно-мерзлотная классификация многолетнемерзлых грунтов криолитозоны по значению относительной осадки при оттаивании ().

 

Категория и название грунта		Виды и состояние грунтов основания земляного полотна:
I Непроса- дочные		скальные грунты, крупнообломочные и песчаные грунты без включений льда, глинистые грунты твердые и полутвердые
II Малопроса дочные		Глинистые грунты от туго- до текучепластичных, песчаные и крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем при наличии с в них прослоев и линз льда
III Проса дочные		глинистые и торфяные грунты текучепластичные и текучие, песчаные и крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем при наличии в них прослоев и линз льда
IV Сильнопро садочные		Глинистые грунты текучие и торфяные отложения, грунты всех других видов с наличием линз и прослоев льда

 

В пределах криолитозоны строительство автомобильных и железных дорог в зависимости от конкретных геокриологических условий возможно по Принципу I и по Принципу II. В первом случае оно возможно, если удается

сохранить верхнюю границу криолитозоны на уровне ее естественного залегания, поднять ее до подошвы насыпи с полным промораживанием слоя сезонного оттаивания или поднять ее на высоту, меньшую глубины сезонного оттаивания в естественных условиях. Несомненно, что реализация этого метода требует дополнительных затрат. Однако это оправда-

 

но если нет невозможности выбрать другое направление трассы.

Строительство автомобильных и железных дорог по Принципу II на оттаявших основаниях, предполагает улучшение грунтов оснований. В первую очередь это относится к снижению их сжимаемости, что дает возможность применять более простые конструкции земляного полотна. Не исключается и замена грунтов со слабой несущей способностью на крупноскелентные карьерные грунты. Эффективность применения Принципа II будет оправдана, если льдистые мерзлые грунты криолитозоны характеризуются высокими отрицательными температурами, оттаявшие пород легко дренируются, а рельеф местности способствует организации отвода вод, формирующихся при оттаивании толщи криолитозоны.

Оттаивание грунтов основания может быть многолетним при и сезонным при ( - среднегодовая температура грунта у подошвы земляного полотна, определяется расчетом; - температура промерзания-оттаивания грунтов основания).

Многолетнее оттаивание оснований допускается, если оно сложено грунтами I категории, сезонное оттаивание – грунтами I-III категорий. В основаниях, сложенных грунтами IV категории, и на крутых косогорах с грунтами III категории оттаивание оснований не допускается. Выполнение этих условий достигается осыпкой защитного слоя земляного полотна высотой ( - толщина слоя, при котором осадка дорожной одежды или рельсо-шпальной решетки не будет превосходить допустимой величины). В районах со снежными заносами применяют дополнительно термосифоны, вентилируемые короба, каменные наброски.

Устойчивость насыпей на относительно ровных участка и косогорах крутизной менее 1:5 обеспечивается разрабатываемой конструкцией сооружений с учетом категорий грунта по просадочности (рис. 7.3) [12, 45].

 

Рис. 7.3. Поперечные профили насыпей:a,б - автомобильные и железные дороги соответственно на грунтах I и II категорий; в,г – на грунтах III категории; д,е – на грунтах IV категории. 1 – кювет; 2 – земляное полотно; 3 – упорная призма; 4 - водоотводной валик

 

На участках с грунтами III и IV железнодорожные насыпи оборудуются упорными призмами, уменьшающими глубину сезонного оттаивания на периферии откоса, в автомобильных насыпях используются выположенные откосы. На участках сложенных грунтами II и III категорий, чтобы исключить влияние кювет на оттаивание оснований, их необходимо отодвигать от подошвы откоса насыпи на 3 и более метров. В случае распространения грунтов IV категории вместо них строятся валики шириной до 3 и более метров и высотой не менее 0,5 м. В случае, когда насыпь расположена на косогоре, кюветы и валики оборудуются только с нагорной стороны.

При строительстве автомобильных и железных дорог в пределах горноскладчатых и горных областей криолитозоны невозможно обойти склоны крутизной более I:5. В этом случае, чтобы предотвратить сползание насыпи существуют сле-

дующие конструктивные варианты [12, 45]: у низового откоса отсыпают каменную призму (рис. 7.4, а); врезают насыпь в косогор (рис. 7.4, б), косогор террасируют (рис. 7.4, в). Устойчивость дорожной одежды в выемках обеспечивается в результате ее разделки под насыпь (рис. 7.5, а, б) или на дне

выемке осуществляется замена грунта (7.5, в, г).

 

	Рис. 7.4. Поперечные профили насыпей и выемок на крутых косогорах: а - насыпь с низовой упорной призмой; б – насыпь, врезанная в косогор; в - полунасыпь - полувыемка; 1 – кювет; 2 – земляное полотно; 3. каменная упорная призма; 4 – местный грунт; 5. замененный грунт
	Рис. 7.5. Поперечные профили выемок:а, б – соответственно автомобильных и железных дорог на грунтах I и II категорий; в,г – грунтах III и IV категорий. 1- кювет; 2 – земляное полотно; 3 – замененный грунт; 4 – водоотводной валик

 

На участках распространения грунтов IV категории для уменьшения высоты рабочего слоя и снижения объема заменяемого грунта в основании насыпей широко применяют теплоизоляцию из прочных полистирольных и поливинилхлоридных пенопластов, термосифонов и их совместного использования. АВ частности такие решения были разработаны и применены на опытных участках при строительстве Амуро-Якутской железнодорожной магистрали в пределах

 

бестяхского «ледового комплекса» на участке «Томмот-Кердем» [27]. В процессе строительства известная конструкция земляного полотна с применение теплоизоляция из пенопласта в поперечном сечении железной дороги (рис. 7.6) [45].

 

Рис.7.6. Тепловая изоляция основания железной дороги: 1 – рельсошпальная клетка» 2 – балластная призма (50 см); 3 – верхний защитный слой крупнозернистого песка 5 см; 4 – пенопласт (8 см); 5 - гравийно-галечниковая отсыпка (20 см); 6 – нижний защитный слой крупнозернистого песка 10 см; 7 – защитный слой земляного полотна

 

Зазор между уложенными плитами пенопласта должен быть не менее 1 см. Участок дороги с теплоизоляционным покрытием сопрягают с основной магистралью переходным участком длиной 20 м. В его пределах, добиваются увеличения глубины сезонного промерзания грунта за счет создания заполняемых песком просветов между плитами теплоизоляции или изменения толщины теплоизоляционного слоя.

Откосы насыпей и выемок в результате накопления снега и повышенной инсоляции в их пределах оказывают отеп-

ляющее воздействие на подстилающие грунты и на грунтовые насыпи. Для его уменьшения применяют различные типы охлаждающих устройств. В северных областях криолитозоны чаще всего применяют каменную наброску на откос. Для ее производства используют камни не менее 25-30 см кристаллических, слабо выветриваемых пород. Мощность наброски должна быть не менее 1 м. Охлаждающий эффект достигается за счет циркуляции холодного воздуха в пусто-

 

тах каменной наброски в зимнее время. Наиболее часто каменная наброска возводится на откос, строятся каменные бермы и «клещевидные обоймы» (рис. 7.7, а, б, в) [45].

 

Рис. 7.7. Схемы охлаждающих конструкций из камня:а – каменная наброска на откос; б – каменная берма; в – клещевидная обойма, уложенная на нетканный материал

 

В качестве охлаждающих устройств для предохранения оснований дорог от оттаивания при снегонакоплении и воздействия других отепляющих факторов применяют наклонные и вертикальные термосифоны. Их устанавливают на глубину до 5 метров и более с шагом 3-5 м (рис. 7.8, а, б) [45].

 

Рис. 7.8. Использование термосифонов для охлаждения основания земляного полотна: а – наклонные и б - вертикальные термосифоны. 1 – земляное полотно; 2 - термосифон; 3 – теплоизоляция; 4 - верхная граница криолитозоны до и 5 – после устройства земляного полотна

 

Вентиляционные короба применяются для нейтрализации влияния снежного покрова на температуру откосов в зимнее время и защиты от инсоляции в летний период. Короба изготовляют из легких пластмасс и дерева. Высота короба должна превышать двойную мощность снежного покрова, а ширина – тройную. Короба устанавливают с интервалом, равным их двойной высоте (рис. 7.9, а, б) [45].

 

	Рис. 7.9. Устройство вентиляционных коробов на откосе земляного полотна:а – без вентиляционных коллекторов; б – с вентиляционными коллекторами. 1 – вентиляционный короб; 2 – вентиляционный коллектор; 3 вентиляционная шахта; 4 – земляное полотно; 5 – снежный покров
Верхние и нижние части коробов целесообразно объединять колекторами с последующим устройством вентиляционных стояков с заборными отверстиями выше верхней границы снежного покрова на 0,5 м и более. В летнее время заборные отверстия стояков необходимо закрывать.

В качестве охлаждающих устройств для предохранения разрушения откосов в последнее время используются различные сочетания мероприятий, основным звеном в которых являются солнцеснегозащитные консольные деревянные навесы [27].

Пропуск поверхностных вод через полотно дороги на Севере осуществляют через каждые 300-500 м по длине трассы при помощи водопропускных труб, мостов малых отверстий и фильтрующих насыпей (рис. 7. 10, а, б, в) [45].

На переходах через постоянные водотоки устраивают мосты малых отверстий, они же сооружаются и на переходах через периодические водотоки в пределах участков с грунтами 3 и 4 категорий. Устоями мостов являются сквозные рамно-стоечные или столбчатые опоры, в которых во избежание многолетнего оттаивания ММП основания полость между рандбалкой и дневной поверхностью грунта вентилируется наружным воздухом. При наличии подземных льдов подошву фундаментов устоя располагают выше их кровли или ниже

 

их подошвы не менее чем на 4 м. Кроме того, в опору вставляют жидкостные или парожидкостные сезоннодействующие установки. Насыпь на подходе к устою укрепляют каменной наброской толщиной 50 см со средней крупностю камня 30-40 см без мелкого заполнителя. Каменная наброска, как пока-

зывает опыт, оказывает большое охлаждающее влияние на грунты основания, поэтому ее используют также для укрепления откосов насыпей и выемок трассы на тех участках, где подземные льды залегают на глубинах меньших удвоенной глубины сезонного оттаивания.

 

	Рис. 7.10. схемы водопропускных сооружений через земляное полотно: а – водопропускная труба; б – мост малых отверстий; в – фильтрующая насыпь. 1 земляное полотно; 2 – каменная призма; 2 – водопропускная труба; 4 – прогон; 5 - вентиляционное отверстие; 6 – воздушная полость; 7 – опора моста; 8 – термосифон; 9 – геотекстиль; 10 – песчаная подготовка
Водопропускные трубы обычно устраивают в пределах участков с грунтами 1 и 2 категорий. Хорошо зарекомендовали

себя металлические гофрированные трубы диаметром 2-3 м, укладываемые на основание насыпи в каменной призме толщиной не менее 1 м над и под трубой. Призма выступает за пределы насыпи на расстояние не менее 5 м. Для устройства призмы применяют камень среднего размера не менее 30 см без мелкого заполнителя.

 

 

Фильтрующую насыпь – устраивают в тех же случаях, что и мосты малых отверстий. Материалом насыпи служит рваный камень диаметром не менее 30 см, который укладывают на галично-гравийную подушку толщиной 20-30 см, отсыпаемую на растительный покров. Поверхность каменной наброски покрывают нетканым материалом (геотекстиль), выполняющим роль обратного фильтра. При расходах водотока более 10 м³/с сверху фильтрующей насыпи дополнительно укладывают металлическую или железобетонную трубу, которая работает в период паводка. Фильтрующие насыпи предпочтительнее мостов малых отверстий при высоте земляного полотна более 5 м, а также на марях.

В зимнее время водотоки, промерзая, могут образовывать наледи, которые представляют большую опасность для автомобильных и железных дорог. Борьба с наледями ведется путем предотвращения или регулирования их образования, а также организацией противоналедной защиты дорожного полотна.

Защита земляного полотна от воздействия криогенных процессов. В криолитозоне деформации земляного полотна обусловлены сезонным промерзанием и оттаиванием и изменением положения ее верхней границы. Сезонное промерзание и оттаивание приводит к формированию пучения и осадки земляного полотна, образованию наледей, снижают устойчивость откосов вследствие зимнего перераспределения в них влаги и резкого изменения устойчивости в период летнего оттаивания. Понижения верхней границы криолитозоны является причиной осадки основания, снижен6ие утойчивости земляного полотна. Кроме того, заболачивание по его периферии является причиной развития пучения.

Пучение и наледи являются наиболее распространенными криогенными процессами, проявляющимися в ходе сезонного промерзания и оттаивания и отрицательно влияющими на эксплуатацию линейных сооружений. Пучение разрушает твердые покрытия автомобильных дорог и аэродро-

 

мов, верхнее строение земляного полотна железных дорог. Протяженность участков железных дорог пораженных пучением составляет до одной трети общей протяженности деформируемых участков в криолитозоне. На выправку железнодорожного пути на участках развития пучении затрачиваются до 25-40 млн. руб. ежегодно [Орлов и др.]. Наледи, заливая железнодорожное полотно и искусственные сооружения, затрудняют или и вовсе прекращают движение транспортных средств. Несмотря на существование более 100 способов борьбы с наледями они продолжают представлять собой одну из проблем, осложняющих проектирование линейных сооружений [Шестернев, Ш,В].

Для предотвращения образования наледей устраивают каптаж источников и дренаж грунтовых вод. Например, для перехвата верховодки могут служить обычные дренажные канавы, которые зимой закрывают щитами, поверх которых укладывают мох или снег. Будучи защищенной от сезонного промерзания теплоизоляцией канава большую часть зимы отводит воду, поступающую в нее под действием морозного напора. Регулирование образования наледей осуществляется при помощи мерзлых грунтовых перемычек, располагаемых в водоносном горизонте с верховой стороны дороги. Зимой под действием морозного напора вода прорывается на дневную поверхность выше перемычки и, замерзая, образует наледь в стороне от полотна дороги. Для создания перемычки (мерзлотного пояса) в полосе шириной 10-20 м удаляют растительный покров, затем оголенную поверхность грунта зимой периодически очищают от снега, а летом прикрывают слоем мха или торфа. В бесснежных районах перемычка имеет вид траншеи глубиной 1 м и шириной 3-5 м. В некоторых случаях

сооружают несколько параллельных перемычек с расстоянием между ними 50-100 м.

Противоналедная защита представляет собой систему снежных валов или временных заборов из шпал и досок, отделяющих полотно дороги от наледного поля и наращиваемых по мере роста наледи.