Пояснительная записка (Проект моста под железнодорожную нагрузку)

ВВЕДЕНИЕ

В области строительства искусственных сооружений одним из главных напрвлений является дальнейшее повышение индустриализации путем повышение уровня механизации строительно-монтажных работ, разработка и внедрение новых технологий изготовления и монтажа конструкций.

В соответствии с заданием, необходимо запроектировать мост под железнодорожную нагрузку С-14 на железнодорожной линии Холмск – Ильинск Дальневосточной железной дороги.

С 2010 года Сахалинская железная дорога относится к Сахалинскому региону Дальневосточной железной дороги. Решением РЖД от 2003 года производится «перепрошивка» Сахалинской магистрали на общероссийский стандарт (переход с колеи 1067 мм на 1520 мм). Колея мостового перехода принимается 1520.

При разработке проекта необходимо выполнить следующие задачи:

-разработать 5 вариантов моста и выполнить их технико-экономическое обоснование;

-произвести расчет и конструирование элементов моста;

-разработать вопрос технологии производства работ по сооружению опор моста и монтажу пролетных строений;

-разработать вопросы организации производства работ по строительству моста;

-разработать вопросы БЖД.

1. ХАРАКТЕРИСТИКА УСЛОВИЙ РАЙОНА ПРОЕКТИРОВАНИЯ МОСТА

1.1 Климат

Участок железной дороги Холмск-Ильинск находится в Томаринском районе Сахалинской области, относится ко II-ой дорожно-климатической зоне, зоне лесов и избыточного увлажнения. Ливневой район – VII. Район изысканий располагается вдоль морского побережья севернее перешейка Поясок 12-28 км к северу от ГМС «Ильинский».

Остров находится в сфере действия муссона умеренных широт. Муссонная циркуляция воздушных масс определяет положение основных барических образований в течение года. В холодное время года над северной частью Тихого океана и Охотским морем образуется область пониженного давления – Алеутский минимум. Над материком формируется мощный Сибирский антициклон. Такое расположение барических систем обусловливает над Сахалином северо-западный перенос (зимний муссон), который приносит на территорию холодный континентальный воздух и вызывает суровую, с частыми метелями зиму.

По мере приближения теплого периода происходит перестройка барических формирований. Вследствие неравномерного прогрева суши и моря, над материком образуется область пониженного давления, а над Охотским морем наблюдается область повышенного давления – Тихоокеанский максимум. Преобладающими становятся ветры юго-восточных направлений – наступает летний муссон, с которым связано прохладное и дождливое лето. В течение года над Сахалином проходят, в среднем, около ста циклонов, вызывающих усиление ветра, пасмурную, с осадками погоду, а в конце лета и начале осени наблюдаются выходы тайфунов, сопровождающихся штормовыми ветрами и сильными дождями. Описание климата приведено по метеостанции «Ильинский».

В году самый холодный месяц – январь, наиболее теплый – август (таблица 1.1).

Таблица 1.1 Средняя месячная и годовая температура воздуха, ⁰С

В зимний период температура может опускаться до минус 34⁰С (абсолютный минимум), а летом повышаться до 29⁰С (абсолютный максимум). Переход среднесуточной температуры воздуха через 0⁰С весной осуществляется 8 апреля, осенью – 9 ноября, продолжительность безморозного периода составляет 142 дня. Абсолютный максимум температуры поверхности почвы (суглинистой) составляет 50⁰С, минимум - минус 36⁰С.

В среднем почвы промерзают на глубину до 50 см, наибольшая глубина промерзания составляет 75 см. Нормативная глубина сезонного промерзания суглинков и глин составляет 140 см; супесей, песков мелких и пылеватых 170 см; крупнообломочных грунтов 207 см.

Муссонный климат обусловливает большую влажность воздуха, пасмурную погоду и большое количество осадков. Летом наступает годовой максимум относительной влажности воздуха, в июле ее среднемесячные значения достигают 89%.

Осадки в течение года распределяются неравномерно, наибольшее их количество наблюдается в конце лета и начале осени. С апреля по октябрь выпадает около 500 мм осадков при годовой сумме 800-830 мм, максимальное их количество приходится на сентябрь.

В теплое время года в данном районе выпадает в 1,5 раза больше осадков, чем за холодный период, средняя продолжительность залегания снежного покрова составляет 5-6 месяцев.

Максимальной высоты снежный покров на этом участке западного побережья достигает в декабре или феврале-марте, когда отмечаются сильные метели. Наибольшая декадная высота снега на открытом месте на станции Ильинский 61 см. Однако эта высота не отражает полной картины распределения снежного покрова на протяжении всего участка дороги. Высота снежного покрова 5% ВП с учетом надувов и активного снегопереноса составляет 125 см.

Для ветрового режима характерна сезонная смена направления. В зимний период преобладают ветры северного, летом – юго-восточного и юго-западного направлений.

Преобладающие по направлению ветры характеризуются и наибольшей скоростью. Четко выражен годовой ход скорости ветра.

Наиболее ветрены ноябрь и декабрь, средняя скорость ветра за три наиболее холодных месяца составляет 5,4 м/с.

1.2 Рельеф

Железная дорога на участке км 173-174 проходит с юга на север, вдоль берега Татарского пролива на расстоянии 500-1000 м от моря.

В геоморфологическом отношении участок железной дороги приурочен к разноуровневым морским террасам в пределах абразионно-аккумулятивного рельефа и денудационным участкам подножий склонов Приморской цепи Западно-Сахалинских гор. Трассой пересекается река Новоенисейская. Долины рек вложены в морскую террасу и представлены эрозионно-аккумулятивным рельефом.

Абсолютные отметки на участке дороги км 173-174  колеблются от 7 м в долине реки Новоенисейская до 45-50 м.

Пересекаемый железной дорогой участок расчленен короткими, глубокими долинами ручьев овражного типа. С правой от оси дороги стороны долины ручьев неглубокие, задернованные; слева глубокие V-образные.

1.3 Растительность и почвы

Почвы в притрассовой полосе железной дороги представлены, в основном, буротаежными, оглеенными разностями, мощностью 0,1-0,2 м. По долинам рек морские суглинисто-песчаные. Лесная растительность по участку железной дороги практически отсутствует. Притрассовая полоса занята лугами с травянистой и кустарниковой растительностью, локально осокой и влаголюбивой растительностью. На участках примыкания к склонам встречен смешанный и хвойный лес.

1.4 Геологические условия

Русло реки Новоенисейская пересекается железной дороги в устьевой части. Долина на участке пересечения широкая, корытообразная, ингрессионного типа, врезана в скульптурную морскую террасу высотой около 10 м. Берега на участке перехода реки низкие, песчаные. Ниже моста проявлены эоловые формы рельефа морского побережья (дюны), частично заросшие шиповником. Выше моста слабо заболочено, проявлена влаголюбивая растительность. Русло шириной до 30 м, песчаное.

По данным бурения 3-х скважин глубиной 19,0-26,0 м (№№ 39-40, 39а) в геологическом строении принимают участие, аллювиально-морские глинистые образования, залегающие на кровле элювия неогеновых отложений.

Русло и берега песчаные. Преимущественно представлен песок мелкий, рыхлый по сложению (ИГЭ 13). Линзами и прослоями встречается в нижележащих отложениях. Подстилающие аллювиально-морские представлены толщей глинистых отложений. Верхний слой мощностью 1,0-1,5 м представлен суглинком тяжелым, песчанистым, мягкопластичным, с примесью органических веществ, с редким гравием (ИГЭ 7а). Подстилается суглинком тяжелым, пылеватым, текучепластичным, слабозаторфованным (ИГЭ 11а). Мощность 3,0-3,5 м. В переходной зоне к неогеновым отложениям залегает толща (8-9 м) суглинка легкого, полутвердого, гравелистого (ИГЭ 5б) с линзами обводненного гравийного грунта. Дополнительной скважиной 39а, пройденной около русла реки, описанная толща более слабая и представлена илами глинистыми, с примесью органических веществ (ИГЭ 9). Мощность слоя до 3 м. Суглинки гравелистые замещаются гравийным грунтом с суглинистым заполнителем до 40%, плотного сложения, насыщенным водой (ИГЭ 14). Мощность слоя 5,7 м.

С глубины 12,5 м скважиной 39а вскрыты неогеновые отложения, представленные в пределах глубины изучения, обломочной зоной коры выветривания. Грунты в пределах трещиноватой зоны представлены щебнем алевролитов с суглинистым заполнителем до 40% (ИГЭ 8б), прослоями обводнены по трещиноватости.

Ниже приводится описание рекомендуемых нормативных значений физико-механических свойств разновидностей по ИГЭ, в соответствии с критериями ГОСТ 25100-2011.

Природные грунты в естественном залегании представлены, минеральными, органоминеральными и органическими типами грунтов. Минеральные – глинистые, песчаные и крупнообломочные по видам, органо-минеральные - глинистые. Ниже приводится характеристика свойств разновидностей грунтов по видам.

Глинистые грунты преобладают в геологическом разрезе, что обусловлено литологическим составом материнских пород (аргиллиты, алевролиты, песчаники). Разделение на ИГЭ производилось по показателю текучести. Для разновидностей по генезису, числу пластичности, гранулометрическому составу, наличию включений, органики добавлялся буквенный индекс (а, б).

ИГЭ 5б - Суглинок легкий, полутвердый, гравелистый (35%).

ИГЭ 7а – Суглинок легкий, песчанистый, мягкопластичный, с примесью органических веществ (среднее 7,1%), с редким гравием (до 5%).

ИГЭ 9 – Ил суглинистый, с примесью органических веществ (среднее 9,5%).

ИГЭ 11а – Суглинок тяжелый, пылеватый, мягкопластичный, слабозаторфованный (среднее 10%).

Крупнообломочные грунты представлены 1 разновидностью элювиальных грунтов.

ИГЭ 8б – Щебенистый грунт с суглинистым заполнителем (выветрелый алверолит), плотный, малой степени водонасыщения, прослоями насыщенный водой. Заполнитель суглинок тяжелый, твердый, среднее содержание 40%.

ИГЭ 14 – Гравийный грунт с суглинистым заполнителем, плотный, насыщенный водой. Заполнитель суглинок легкий, твердый, среднее содержание 45%.

Органические отложения:

ИГЭ 10 - Почвенно-растительный слой.

Нормативная глубина сезонного промерзания 1,91-2,07 м для земляного полотна 1,52 м для природных грунтов (ИГЭ 13, 7а).

Район изысканий, согласно [3], относится к восьмибалльной зоне интенсивности сейсмических воздействий по шкале MSK 64 для средних грунтовых условий (II категория грунтов по сейсмическим свойствам), для объектов массового строительства (карта А). С учетом категории грунтов по сейсмическим свойствам сейсмичность участка нового строительства моста – 9 баллов, поскольку в разрезе преобладают грунты III категории по сейсмическим свойствам.

Нормативные и расчетные показателей физико-механических свойств грунтов приведены в Приложении А.

1.5 Гидрогеологические условия

Грунтовые воды комплекса четвертичных отложений вскрыты на глубине 0,6-1,5 м от поверхности земли (абс. отметки 0,75-1,73 м). Приурочены к пескам, гравийным грунтам, пористым глинистым отложениям и носят поровый характер. В алевролитах, выветрелых до щебня, имеют спорадическое распространение по зонам трещиноватости и не имеют выдержанного характера.

Грунтовые воды – без цвета, запаха, пресные с минерализацией 859 мг/л, с повышенным содержанием сульфатов и хлоридов; слабокислые - рН 6,6.

Грунтовые воды в зоне взаимодействия воды-среды с подземными конструкциями моста при расположении в глинистых грунтах (к_ф<0.1 м/сутки) по отношению к бетонам проявляют среднюю агрессивность по водородному показателю и слабую по концентрации агрессивной углекислоты к бетону марки W4 по проницаемости.