PZ_ (1214345), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Циклическое повторение процессов промерзания-оттаивания во времени существенно меняет геоморфологические и топографические условия местности.

Предположения о том, что строительство на вечномерзлых грунтах можно осуществлять по I-му принципу без деформирования сооружений не оправдались. Особенно характерно деформирование сооружений на бессточных и малосточных участках.

В условиях длительной эксплуатации сооружений на вечномерзлых грунтах в результате деградации мерзлоты и криогенных деформаций в основании земляного полотна происходят гидрогеологические изменения, нарушается естественный режим, так как само земляное полотно является препятствием на пути грунтовых и поверхностных вод. Поэтому при длительной эксплуатации грунтовых сооружений необходимо помимо традиционных методов оценки инженерно-геологических, гидрологических и прочих условий оценивать литологическую обстановку местности на предпостроечный период и сравнивать с отметками положения земли на период реконструкции.

На данный момент не существует четко регламентированных нормативных документов по оценке и системе инструментального контроля состояния земляного полотна, что не позволяет объективно оценивать устойчивость деформирующихся участков и принимать обоснованные решения по обеспечению безопасности. К тому же анализ данных инженерно-геологических и геоморфологических условий не всегда охватывает все участки деформаций.

По данным состояния вечномерзлых сильнольдистых грунтов в условиях протаивания сложно установить причину деформаций, а устранение последствий деформаций без выявления причин, их вызвавших, не позволяет выбрать правильные противодеформационные мероприятия по стабилизации и усилению земляного полотна. Причинами деформирования, согласно [4], являются:

• самоуплотнение (консолидация грунтов);

• пластические подвижки от вибродинамической нагрузки;

• криолитогенез (напорный режим грунтовых вод,пылеватость грунтов и прочее);

• водно-тепловая эрозия, нарушение поверхностного стока;

• выветривание и разрушение пород;

• накопление продуктов выветривания – гравитационные процессы;

• процессы вытаивания, вымывания грунтов – карст.

На бессточных участках с подземными льдами деформации протекают практически непредсказуемо, поэтому для принятия правильных решений по обеспечению стабильности земляного полотна обоснован методический подход, базирующийся на прогнозе деформативности земляного полотна. В виду этого, чтобы выполнить грамотный проект усиления земляного полотна необходимо:

1.построить сетку (через 10-20м.) продольных профилей в приподошвенных зонах земляного полотна на месте предполагаемых водоотводов и детально их проанализировать (рис. 4.1; чертеж 3);

2. проанализировать данные инженерно-геологических и геофизических работ.

Рисунок 4.1 – Фрагмент графического анализа деформативности земляного

полотна

На данный момент, согласно [4], существует ряд рекомендаций по выбору принципиальных технических решений по стабилизации грунтовых сооружений на деформирующихся участках. Технически и расчетно-обоснованными приняты следующие противодеформационные мероприятия:

1. Осушение приподошвенных зон земляного полотна, усиление подрельсового основания с помощью продольных утепленных дренажей, дрен, водоотжимных берм, поперечных дренажных прорезей, геосинтетиков, укрепляющих составов и пр.;

2. Армо-дренаж в приподошвенно-откосных зонах, отвод грунтовых и поверхностных вод с помощью устройства «скальных обойм», контрбанкетов переменного сечения и др.;

3. Отвод поверхностных и грунтовых вод, теплоизоляция приподошвенно-откосных зон;

4. Инъецирование с помощью природных компонентов и укрепляющих составов (цементация), бетонирование, укрепление грунтов;

5. «Малые» обходы, «упругие» эстакады, применение технологии «Сеткон»;

6. Планирование откосов, разгрузка склонов, устройство подпорных и защитных сооружений;

7. Засыпка провалов.

В процессе многочисленных исследованийна участках БАМ, проводимых специалистами ДВГУПС в течение 30 лет, были выявлены причинно-следственные связи между грунтовыми процессами и последующими деформациями. Полученные данные позволили сделать важные научно-практические выводы, одним из которых является определение влияния таликовой зоны на грунтовое сооружение. Формирование таликовой зоны происходит между грунтовым сооружением и зоной вечной мерзлоты. При высоте насыпей от 1,5-4,0 м. нижняя граница таликовой зоны проходит на глубине 3,5-5,5 м от дневной поверхности сооружения. Наличие «талика» способствует выравниванию температурного режима между слоем мерзлоты и грунтовым сооружением, что способствует замедлению темпов деградации мерзлоты и, как следствие, позволяет на основании этого принимать решения по перевооружению дороги.

Термодинамическое равновесие в вышеупомянутой геотехнической системе наступает спустя 20-25 лет с момента возведения насыпи, что обусловливает оптимальные сроки перевооружения дороги (устройство второго пути) без оказания вредного воздействия на земляное полотно первого пути. В таких условиях возведение второго пути является позитивным моментом: насыпь второго пути является армогрунтовой конструкцией для насыпи существующего пути. При обоснованном выборе конструктивно-технологических мероприятий по усилению второго пути возможно сокращение расходов по увеличению мощности дороги на 30-60%.

На основе изучения термодинамического равновесия грунтов системы «верхнее строение пути – земляное полотно – вечномерзлое основание» разработаны новые ресурсосберегающие конструкции и технологии противодеформационных мероприятий. Все противодеформационные мероприятия защищены патентами и экспериментально апробированы на Дальневосточной железной дороге.

4.1 Выбор вариантов проектных решений

Для усиления земляного полотна предусматриваем следующие мероприятия:

• Устройство дренажных траншей, глубиной до 2,0 м, со скальной «обоймой»;

• Досыпку насыпи до величины, определяемой расчетом, упрочнение основания для предупреждения осадок (обычно более 5 мм) насыпи на слабом основании, вызывающих перенапряжение в элементах верхнего строения пути;

• Обеспечение нормального водоотвода;

• Устройство двухступенчатой дренажно-водоотводной системы.

• Устройство проветриваемых рамных лотков.

4.1.1Скальная «обойма»

Для ликвидации пластических деформаций и одновременно осушения грунтов основания рекомендуется применять апробированные на реальных объектах и положительно зарекомендовавшие себя дренажные конструкции, например: лотки и каналы охлаждающие (рис. 4.4 слева), с тепловой изоляцией (рис. 4.4 справа, конструкция реализована на ПЧ-27); армо-дренажные конструкции: скальные «обоймы» (рис. 4.5, а. с № 156774) слева – конструкции из фракционного скального грунта и геосинтетических материалов; металлические гофрированные листы, согласно ЦПИ 38;

в особых случаях, например, наличии подземных льдов, термокарста – сезонные охлаждающие установки (СОУ, длинномерные термосифоны, согласно ЦПИ - 40) в приподошвенных зонах насыпей в сочетании с покрытиями приоткосных зон теплоизоляционными материалами или сортированным скальным грунтом.

При проектировании противодеформационных сооружений для земляного полотна восточного участка БАМ:

• в обычных условиях возможно применение типовых решений с привязкой к местным условиям;

• в сложных условиях – комплексных решений;

• в особо сложных условиях применяются только индивидуальные решения, обоснованные необходимыми расчётами.

Рисунок 4.4 – Проветриваемые лотки со скальной обсыпкой откосов

Рисунок 4.5 – Скальная «обойма»

4.1.2 Двухступенчатая дренажно-водоотводная система

Учитывая сложные грунтовые условия основания эксплуатируемого деформирующегося участка земляного полотна проектом предусмотрена стабилизация мест осадок, фильтрации грунтовых вод, которые вызывают пучинно-просадочные деформации грунтов при их сезонном промерзании-протаивании, перечисленных выше, с помощью устройства новой конструкции водоотводно-дренажной системы (рис. 4.6, 4.7). Конструкция двухступенчатой водоотводно-дренажной системы была разработана ДВГУПС ранее для стабилизации подобных участков и подана заявка на изобретение.

Для осушения земляного полотна используют различные водоотводные сооружения, но по условиям увлажнения наиболее приемлемой является конструкция закрытого горизонтального утепленного дренажа. Рисунок и описание конструкции приведены ниже. Конструкция позволяет улучшить технологию разработки траншеи дренажа. За счет глубины можно увеличить продольный уклон, а наличие тепловой изоляции позволит осушать территорию около земляного полотна в поздний осенний период, от подземных вод.

Для решения поставленной задачи дренажная система на вечномерзлых грунтах содержит верхнюю, нижнюю продольные траншеи, выполненные вдоль земляного полотна железнодорожного пути в пределах осушаемой территории, заполненные крупнопористым фракционным дренирующим материалом и водонепроницаемый экран, причем верхняя продольная траншея расположена непосредственно за нижней продольной траншеей выше по склону нагорной части рельефа с образованием единой ступенчатой траншеи, водонепроницаемый экран уложен на боковую ступенчатую грань единой траншеи, поверх которого, по всему ее периметру уложен армирующий экран, крупнопористый дренирующий материал верхней продольной траншеи обернут армирующим экраном с образованием дрены. В качестве водонепроницаемого экрана выбран водонепроницаемый геосинтетический материал, в качестве армирующего экрана выбран синтетический нетканый материал.

Нижняя продольная траншея выполнена выше глубины слоя сезонного промерзания, а верхняя продольная траншея выполнена в слое сезонного промерзания и в уровне ступени единой ступенчатой траншеи перекрыта теплоизоляционным экраном, над которым до уровня рельефа уложен водонепроницаемый слой, образующий боковую стенку верхней дренажной траншеи.

На рисунке представлено поперечное сечение дренажной системы на вечномерзлых грунтах, иллюстрирующее работоспособность и «промышленную применимость» заявляемого устройства.

Рисунок 4.6 –Двухступенчатая дренажная система на вечномерзлых грунтах

Рисунок 4.7 – Подробный поперечный разрез двухступенчатой дренажно-водоотводной системы

Дренажная система на вечномерзлых грунтах содержит выполненные как одно целое верхнюю 1 и нижнюю 2 продольные траншеи, водонепроницаемый 3, армирующий 4 и теплоизоляционный 5 экраны и водонепроницаемый слой 6.

Верхняя продольная дренажная траншея 1 выполнена на склоне нагорной части рельефа 7 вдоль земляного полотна железнодорожного пути 8 в пределах осушаемой территории 9 ниже слоя сезонного промерзания 10.

Нижняя продольная дренажная траншея 2 выполнена вплотную с верхней продольной дренажной траншеей 1 в слое сезонного промерзания-оттаивания 10, контактируя с вечномерзлыми грунтами 11.

Верхняя и нижняя продольные дренажные траншеи 1, 2 контактируют по всей длине дренажной системы, образуя единую ступенчатую траншею 12.

На боковую ступенчатую грань траншеи 13 уложен водонепроницаемый экран 3 из водонепроницаемого геосинтетического материала, например, геоспана.

При этом водонепроницаемый экран 3 контактирует с грунтом откоса со стороны земляного полотна 8 и дна нижней продольные траншеи 2, а также с грунтом откоса верхней продольной дренажной траншеи 1 со стороны земляного полотна 8.

Характеристики

Список файлов ВКР