5 ПЗ (1214371), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

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. определить положение уровня земли до отсыпки земляного полотна;

3. 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.

1. Выбор вариантов проектных решений

Для усиления земляного полотна предусматриваем следующие мероприятия:

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

• Отсыпку контрбанкетов поперечного сечения, из скального грунта;

• 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 подкюветного дренажа

• Устройство рамного лотка;

• Берегоукрепление по технологии «Сеткон»

4.1.1. Фильтрующая насыпь и берегоукрепление по технологии «СЕТКОН»

Отсутствие или непригодность водоотводных сооружений способствует застою воды, развитию эрозионных процессов в откосах и основаниях земляного полотна, формированию полос стока и поперечной фильтрации сквозь насыпи.

Отсутствие малых ИССО в логах и пониженных формах рельефа способствует переувлажнению и тиксотропному разуплотнению грунтов земляного полотна, что способствует резким его просадкам и суффозионно-наледнымявлениям. Поэтому мероприятия по стабилизации должны включать комплекс мер по обеспечению водоотвода от земляного полотна и меры, обеспечивающие сохранение температурного режима в грунтах основания.

С этой целью устраивают различные мероприятия, основанные: на перепуске поверхностных и надмерзлотных грунтовых вод с помощью устройства малых водопропускных сооружений; снижении давления грунтовых надмерзлотных вод с помощью утепления приподошвенных зон бермами из глинистых грунтов и устройства в них поперечных утепленных дренажных прорезей на полосах стока (Патент 2553738РФ ОАО «РЖД»); устройство контрбанкетов переменного сечения (Патент 2392385 РФ, реализован и эксплуатируется с 2009 года на 25 КМ АК «ЖДЯ», рис. 4.5).

В качестве водопропускных сооружений эффективны фильтрующие насыпи по технологии «Сеткон» (сетчатые контейнеры с фракционным скальным грунтом (рис. 4.2 – Патент 2186170 РФ ДВГУПС, реализован и успешно эксплуатируется на 3223 КМ БАМ)). Продолжительность «окна» при этом необходима не более 6 – 8 часов, по сравнению с традиционным устройством фильтрующей насыпи в условиях эксплуатации (36 – 48 часов).

В качестве водоотводных устройств в условиях малообеспеченного стока на маревых участках наиболее эффективной является конструкция водоотводного сооружения, предложенная Тындинской мерзлотной станцией – «самозаглубляющаяся кювет-траншея». Разрабатывается траншея, которая засыпается скальным грунтом, а после ее уплотнения и осадки – повторно разрабатывается до проектного профиля.

Для участков земляного полотна проходящих рядом с реками, которые подвергают ЗП размыву, устраивается берегоукрепление. На данный момент есть множество способов берегоукрепления, но на данном участке БАМА местами преобладают крутые берега, в этом случае преобладают берегоукрепления из бетонных плит и сетконов. Способ берегоукрепления плитами эффективный, но предлагают сложный и трудоёмкий монтаж с привлечением тяжёлой техники и дополнительным привлечением рабочих специалистов для монтажа данной конструкции. Технология «Сеткон» В сравнении с берегоукреплением плитами не требует трудоёмкого монтажа и хороша в использовании на крутых берегах, при этом значительно дешевле и долговечнее берегоукрепления из плит. Так же не требуют привлечения различной, тяжёлой техники и существенно экономит время сооружения конструкции.

На участках образования термокарстовых озер эффективна конструкция, приведенная на рис. 4.3. При отсыпке контрбанкетов одновременно проектируется выпуск воды в соседние сооружения (реализовано на линии Известковая – Ургал).

Рисунок 4.2 – Технология устройства фильтрующей насыпи по технологии «СЕТКОН»

Рисунок 4.3 – Усиление земляного полотна на участках с термокарстовыми озерами

1. Обычный контрбанкет, контрбанкет переменного сечения

В качестве поддерживающих сооружений наибольшее распространение получили контрбанкеты – грунтовые призмы, отсыпаемые у откосов насыпей (рис. 4.3). Контрбанкеты могут быть из камня, щебня, галечника, гравия, отходов щебеночных заводов, песка или местного грунта (в зависимости от местных условий).

Они могут применяться для повышения устойчивости земляного полотна, укрепления оползневых и неустойчивых косогоров. Контрбанкеты широко используются на дорогах, их отсыпка в основном выполняется грунтом, доставляемым думпкарными поездами. Недостатками контрбанкетов являются их большой объем, невозможность использования в стесненных условиях, необходимость в ряде случаев удлинения водопропускных труб, выноса коммуникаций, потребность большого количества «окон» при производстве работ по их сооружению.

Рисунок 4.4 – Контрбанкет для укрепления сползающего откоса насыпи:

1– откос насыпи; 2 – контрбанкет

Рисунок 4.5 – Схема устройства контрбанкетов переменного сечения:

1 – земляное полотно; 2 – больший контрбанкет пирамидальной формы из скального грунта; 3 – меньший контрбанкет из скального (с тепловой изоляцией) или мелкодисперсного грунта; 4 – слабое протаивающее основание; 5 – площадка контрбанкета

1. Скальная «обойма» и скальная обойма с проветриваемыми рамными лотками

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. 4.6 слева), с тепловой изоляцией (рис. 4.6 справа, конструкция реализована на ПЧ-27); армо-дренажные конструкции: скальные «обоймы» (рис. 4.7, а. с № 156774) слева – конструкции из фракционного скального грунта и геосинтетических материалов; металлические гофрированные листы, согласно ЦПИ 38;

Рисунок 4.6 – Проветриваемые лотки со скальной обсыпкой откосов

Рисунок 4.7 – Скальная «обойма»

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.

1. 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. 4.8, 4.9). 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.

Характеристики

Список файлов ВКР