ПЗ (1230677), страница 4
Текст из файла (страница 4)
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.
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
-
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
-
Скальная «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. 4.6 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.
-
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.
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 4.8 –Двухступенчатая дренажная система на вечномерзлых грунтах
Рисунок 4.9 – 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 в 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.
По всему периметру единой ступенчатой траншеи 12 поверх водонепроницаемого экрана 3 уложен армирующий экран 4 из синтетического нетканого материала, например, канвалана.
Верхняя траншея 1 в нижней части заполнена фракционным дренирующим материалом, который уложен на синтетический нетканый материал 4 и обернут им с образованием дрены 14.
Верхняя продольная траншея 1 в уровне ступени единой ступенчатой траншеи 12, являющейся дном нижней продольной траншеи 2, перекрыта теплоизоляционным экраном 5 в уровне ступени 15, например из пенополистирола, и в уровне рельефа 7, выше теплоизоляционного экрана 5, заполнена водонепроницаемым слоем 6, например глинистым грунтом, образующим боковую стенку верхней продольной дренажной траншеи 2.
Верхняя продольная дренажная траншея 2 заполнена фракционным дренирующим материалом, например щебнем.
Дренажная система на вечномерзлых грунтах работает следующим образом. В летний период поверхностная вода, находящаяся в нижней продольной дренажной траншее 2, и надмерзлотная грунтовая вода, находящаяся в верхней продольной дренажной траншее 1, стекает на осушаемую территорию 9 с повышенной нагорной части рельефа 7. Водонепроницаемый экран 3 препятствует проникновению этих вод на осушаемую территорию. Воды перехватываются нижней и верхней продольными дренажными траншеями 1, 2 и отводятся за пределы осушаемой территории 9, не переувлажняя грунты слоя сезонного промерзания 10 и вечномерзлые грунты 11.
Воды в траншеях 1 и 2 смачивают, находящийся в них армирующий экран 4, который благодаря капиллярным свойствам геосинтетического нетканого материала постоянно находится во влажном состоянии. В летний и зимний период из-за разницы температур грунтов в верхней и нижней траншеях 1 и 2 происходит испарение влаги с поверхности армирующего экрана 4. Испарение влаги приводит к снижению температуры грунтов слоя сезонного промерзания 10 под нижней дренажной траншеей 2 и нижней траншеей 1.
Кроме того, в нижней траншее 2 в крупнопористых грунтах дрены 14 между ними и грунтами слоя сезонного промерзания 10, а также вечномерзлыми грунтами 11 происходит конвективный теплообмен. Наличие конвективного теплообмена приводит к изменению температуры крупнопористых грунтов дрены 14 синхронно с естественным изменением температуры грунтов слоя сезонного промерзания 10. Причем создаваемый температурный режим в грунтах дрены 14 сохраняется теплоизоляционным слоем 5, гидроизоляционным слоем 3 и геосинтетическим материалом 4.
Обеспечение одинаковой температуры в грунтах дрены 14 и в грунтах слоя сезонного промерзания 10 приводит к сохранению термодинамического равновесия в грунтах слоя сезонного промерзания 10 в радиусе действия дренажной системы 12.
Термодинамическое равновесие в грунтах в радиусе действия дренажной системы 12, расположенных в нагорной части рельефа (склона) 7 и в пределах осушаемой территории 9, приводит к стабильному состоянию этих грунтов без переувлажнения и нарушения их структуры.
В результате грунты дрены 14 и грунты слоя сезонного промерзания 10 работают как одно целое, что способствует сохранению целостности этих грунтов в течение длительного времени. Выветривание грунтов слоя сезонного промерзания 10 и вечномерзлых грунтов 11 происходит естественным образом и проявляется через срок в несколько десятков лет, который сопоставим со сроком этапного перевооружения железной дороги.
-
Обоснование выбранных вариантов
Выбранный вариант технологического процесса должен обеспечить выполнение всех требований чертежа и технических условий.
Сравнение вариантов выполняется по следующим критериям:
-
потребность в материалах;
-
трудоемкость технологического процесса;
-
нарушение поверхностного слоя земляного покрова;
-
эффективность варианта.
Наиболее целесообразным принят вариант №2, сооружение скальной «обоймы» с устройством нагорной канавы.
Выбранный вариант является наименее затратным.
По показателю трудности исполнения вариантов, связанным с объемом работ и их экономическими показателями второй вариант имеет куда больший объем, так как контрбанкет и канава отводят воду вдоль насыпи на большем протяжении, при этом изменения в ландшафте заставляют разрабатывать канаву на 2 – 3м, в отличие от второго варианта. Так же, канава третьего варианта по размерам больше, нежели скальная «обойма» второго варианта. За счет объема работ, увеличиваются и экономические показатели проектных мероприятий.
Объём требуемых материалов по всем вариантам приведен в табл. 5.1.
-
Прогноз деформаций земляного полотна
Прогноз – выявление ожидаемого наличия признаков нестабильности земляного полотна в дальнейшей эксплуатации;
Прогнозирование – процесс выявления признаков нестабильности земляного полотна и их степени опасности в дальнейшем с учетом изменения условий эксплуатации.
Расчет напряжений и нагрузок на объектах согласно Технологического регламента проведения режимных наблюдений на стационарных постах наблюдений восточного участка БАМ.
Для определения степени опасности деформирующегося земляного полотна на разъезде Сосновый перегон Ларба – Лумбир Тындинская дистанция пути (ПЧ-22) и необходимости установки автоматизированного стационгарного поста наблюдений произведен анализ соответствия расчетных напряжений и допустимых нагрузок на опытных объектах земляного полотна: ПК22265 – ПК22315.