Проектирование дорог в заболоченных районах.
Болотами называют избыточно увлажненные участки земной поверхности, на которых большую часть года застаивается вода. Остатки влаголюбивой болотной растительности, подвергшиеся неполному разложению при затруднительном доступе воздуха и большой влажности, образуют отложения торфа.
Проектирование дорог в болотистых районах требует весьма внимательного предварительного изучения и исследования болота.
Строительство дорог на болотах обходится в 3—5 раз дороже, чем в обычных условиях. Поэтому всегда целесообразно обходить болота, если это не вызывает значительного удлинения и извилистости дороги. Болота следует стремиться пересекать в наиболее узком и мелком месте. При пересечении сплазннных болот следует избегать проложения трассы в местах, где дно водоема имеет крутые склоны и возможно сползание земляного полотна
Точно соблюсти эти рекомендации не всегда удается. Часто в наиболее узком месте болото имеет большую глубину. Поэтому всегда должно быть намечено несколько вариантов трассы, из которых лучший выбирают на основе технико-экономического сравнения.
Необходимо внимательно изучить гидрологический режим болот, пересекаемых дорогами, и предусмотреть его стабильность. При этом следует учитывать, что насыпь, прорезающая торф или уплотняющая его своим весом, создает препятствие проходу воды, может вызвать застой воды с верховой стороны и активизировать процессы заболачивания.
Наиболее целесообразно пересекать болота перпендикулярно направлению течения воды.
Для полного представления об условиях проложения трассы и выбора лучшего ее направления должен быть снят план болота в горизонталях с изолиниями мощности слоев слабых грунтов.
Масштаб плана и высоту сечений горизонталей назначают в зависимости от размеров болота и ширины заснятой полосы обычно в масштабе 1:1000— 1:2000 с сечением горизонтален 0,25—0,5 м.
К слабым следует относить грунты имеющие прочность на сдвиг в условиях природного залегания при испытании прибором вращательного среза Сусл 50мм/м), модуль деформации менее 5мПа.
При отсутствии данных испытаний к слабым грунтам следует относить торф и заторфованные грунты, илы, сопрапели, глинистые грунты с коэффициентом консистенции более 0,5; грунты мокрых соланчеков, иольдевые глины.
Типы болот. Инженерная классификация
По условиям расположения и питания водой различают верховые и низовые болота.
Верховые болота образуются на плоских ровных водоразделах с необеспеченным стоком воды, такие болота располагаются в районах с большим количеством осадков. Они на всю толщину состоят из торфа.
Низовые болота возникают в пониженных местах местности, образуются в результате зарастания водоемов.
Инженерная классификация болот, принятая при проектировании и строительстве автомобильных и железных дорог, делит болота на три основных типа:
Для определения типа необходимо установить величину коэффициента безопасности для условий быстрой и медленной отсыпки насыпи, в зависимости от значений Кбез.нач и Кбез.кон. Основание может быть отнесено к 1,2,3 типу по устойчивости:
Рбезоп – предельная нагрузка отвечающая условиям устойчивости
Ррасч – расчетная (проектная) нагрузка
Кбез.нач – устанавливается применительно в условиях быстрой отсыпки насыпи
Кбез.кон – устанавливается применительно к условиям медленной (в соответствии со скоростью уплотнения и упрочнения слабой толщи) отсыпки насыпи
— болота заполненные торфом перекрытым сверху слоем минерального грунта
Особенности проектирования автомобильных дорог в болотистой местности
Болотами называют избыточно увлажнённые участки местности, на которых большую часть года застаивается вода. Отмирающая болотная растительность разлагается при избытке влаги и недостатке воздуха и образует в болотах отложения торфа.
Если толщина торфа более 0,5 м, болото называют торфяником. Участки, на которых торфяной покров отсутствует, но происходит застой поверхностных вод или систематическое переувлажнение грунтовыми водами, называют заболоченными.
Всегда целесообразно стремиться к обходу болота при условии, что это не вызовет значительного удлинения и извилистости автомобильной дороги.
Болота целесообразно пересекать в наиболее узком и мелком месте; при пересечении сплавинных болот следует избегать проложения трассы по крутым склонам водоёма, где возможно сползание земляного полотна.
Необходимо внимательно изучать гидрологический режим болот, пересекаемых автомобильными дорогами. Насыпь, прорезающая торф или уплотнившая его своим весом, создаёт препятствие проходу воды и может вызвать накопление воды с верховой стороны и активизировать процессы заболачивания.
Наиболее желательно пересекать болота перпендикулярно к направлению течения воды.
Положение трассы выбирают на основе детального изучения картографического материала с последующим осмотром на местности намеченных вариантов. Известное представление о типе болота, стадии его развития и возможной глубине можно при изысканиях составить на основе визуального осмотра.
Полевые работы на пересечениях болот включают топографические и геодезические работы (съёмка плана, продольных и поперечных профилей), а также обследования болота путём зондировки, бурения, отбора и изучения образцов торфа. Болото зондируют специальными бурами – зондами, снабжёнными устройствами для отбора образцов торфа. Образцы торфа с ненарушенной структурой для лабораторных испытаний сжимаемости берут специальными инструментами.
Земляное полотно на болотах проектируют в насыпях таким образом, чтобы возвышение низа дорожной одежды над поверхностью болота удовлетворяло требованиям к местам с длительным стоянием поверхностных вод.
Поверхность болота обычно имеет весьма малый уклон. Поэтому проектную линию, если её положение не определяется подходами к мостам, проектируют горизонтальной или с малыми продольными уклонами.
Конструкции земляного полотна принимают в зависимости от категории дороги, глубины болота, вида и плотности торфа, а также с учётом степени капитальности устраиваемой дорожной одежды.
На дорогах с усовершенствованными капитальными дорожными одеждами, при глубине болота до 4 м, при прочном минеральном дне насыпи земляное полотно возводят с посадкой на минеральное дно с полным выторфовыванием. Торф предварительно удаляют экскаваторами, взрыванием на выброс или другими способами. Откосы земляного полотна ниже поверхности болота могут в зависимости от плотности торфа иметь различную крутизну – от 1:0 (отвесные) до 1:-0,5; (обратные). На дорогах с переходными и низшими типами дорожных одежд, на болотах с устойчивыми торфами можно возводить земляное полотно с использованием несущей способности торфа без выторфования или частичным выторфованием, чтобы толщина оставшегося под насыпью торфа после уплотнения составила при переходных покрытиях не более ⅓, а при низших – ½ толщины минеральной части насыпи. Такое ограничение необходимо, чтобы при упругих просадках земляного полотна прогибы дорожной одежды не достигали величин, которые могли бы вызвать их разрушения.
Под воздействием веса насыпи, дорожной одежды и веса проезжающих автомобилей торф под насыпью сжимается. Осадка земляного полотна может длиться несколько лет.
Наиболее эффективным методом ускорения осадки является устройство вертикальных песчаных дрен диаметром 30 – 40 см, размещаемых по расчёту через 2 – 3 м. Действие вертикальных дрен основано на сокращении пути фильтрации воды, выжимаемой их оснований.
На болотах со сравнительно жидким торфом, способным выжиматься из-под насыпи в стороны, применяют конструкцию земляного полотна с дренажными прорезями. При ширине земляного полотна 10 – 12 м делают 4 – 5 прорезей.
Глубокие болота возможно пересекать вместо насыпей железобетонными эстакадами. При значительной глубине болота сборные конструкции для эстакад позволяют в отдельных случаях снизить стоимость строительства и сократить его сроки.
Для отвода воды от земляного полотна, вдоль насыпи не ближе чем в 2 м устраивают боковые канавы глубиной 0,6 – 1,0 м с продольным уклоном не менее 20 ‰. Из канав следует делать отводы для сброса воды в пониженные места. Крутизну откосов канав принимают в зависимости от плотности торфа (обычно 1:1 – 1:0,75), а ширину канав по дну – 0,5 м. На сплавинных болотах канавы не устраивают, чтобы не ослаблять сплавину.
При пересечении болот, дно которых имеет большой поперечный уклон, необходимо проверять устойчивость насыпей против бокового смещения. Смещение может возникнуть как у насыпей, посаженных на дно болота, так и у насыпей, возведённых методом частичного выторфовывания, когда под весом насыпи происходит боковое выжимание торфа, приводящее к её разрушению. При недостаточной устойчивости в проекте необходимо предусмотреть полное выторфовывание и выравнивание дна болота. При поперечном уклоне дна болота более 100 ‰ рекомендуется его выровнять, сделать на нём уступы или взрыхлить взрывами.
СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ СТРОИТЕЛЬСТВА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В БОЛОТИСТОЙ МЕСТНОСТИ Текст научной статьи по специальности « Строительство и архитектура»
Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Войтов М.А., Никольцев П.К., Бестаев В.И., Жирнов К.Ф., Комраков Ю.В.
Modern methods of building roads in marshy areas
Often, during the construction of roads in a swampy area, difficulties arise from the adverse conditions of this biome. This becomes a serious problem both at the design stage and at the construction stage. In order for the road to stand the time allotted to it by the project, designers and builders often resort to non-standard solutions, solutions that are rarely used in other conditions. This article will discuss some of them that are most widely used, due to their reliability and effectiveness.
Текст научной работы на тему «СОВРЕМЕННЫЕ МЕТОДЫ СТРОИТЕЛЬСТВА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ В БОЛОТИСТОЙ МЕСТНОСТИ»
Современные методы строительства автомобильных дорог в болотистой
П.К. Никольцев, М.А. Войтов, В.И. Бестаев, К.Ф. Жирнов, Ю.В. Комраков Донской государственный технический университет, Ростов-на-Дону
Аннотация: Зачастую, при строительстве автомобильных дорог в болотистой местности возникают трудности, вытекающие из неблагоприятных условий данного биома. Это становится серьезной проблемой как на этапе проектирования, так и на этапе строительства. Для того, чтобы дорога простояла отведенный ей проектом срок, проектировщики и строители часто прибегают к нестандартным решениям, которые редко применяются в других условиях. В данной статье будут рассмотрены некоторые из них, получившие наибольшее распространение, ввиду своей надежности и эффективности. Ключевые слова: дорога, строительство, проектирование, болото, торф, агрессивная среда, геотекстиль, геошпунты, бетон, асфальтобетон, подпорные стенки, армогрунт.
Строительство дорог в России затруднено множеством факторов: разнообразие климатических поясов, большая площадь дорожного покрытия (вследствие чего, на поддержание дорожной отрасли невозможно выделить достаточное количество материальных средств и ресурсов), огромное количество регионов, в которых не всегда достаточно необходимых материалов для строительства. В связи с этим строительство осложнено изначально, без дополнительных условий, усложняющих возведение качественной дорожной конструкции. Под гнетом этих факторов, любое вмешательство дополнительных агрессивных условий значительно повышает стоимость строительства дорог. Одним из таких факторов является строительство в заболоченной местности или строительство дорог, пересекающих болота.
В России болота являются достаточно распространенными биомами, которые нельзя игнорировать как при проектировании дорог, так и при их строительстве. Почва с повышенным содержанием влаги, под действием нагрузок начинает терять свои прочностные характеристики, вследствие чего проектируемая конструкция служит значительно меньше запланированного
2. Основные проблемы при строительстве дорог в болотистой местности
— Разрушение краевых зон насыпи размывом. Вследствие этого явления к концу ремонтного срока дорога теряет свои первоначальные геометрические характеристики. Это ведет к серьезному подорожанию ремонтных работ, ввиду больших объемов земляных и укрепительных работ.
— Сложный проезд техники во время строительных работ и сложное обустройство временной дороги. Это очень сильно замедляет срок строительства и иногда вынуждает перекрывать участок дороги, что негативно сказывается на объездной дороге, где значительно возрастает интенсивность движения.
— Агрессивная среда болотной воды, негативно влияющая на все металлические, бетонные и асфальтобетонные элементы дорожной одежды.
— Отрицательное влияние оказывают периодические изменения температуры и вызываемое ими изменение фазового состояния воды [3].
Чаще всего болото является условием строительства, но иногда оно формируется из-за неправильного строительства и халатного отношения к отводу воды с участка строительства. Чтобы этого избежать, необходимо устройство испарительных бассейнов.
Также наличие болот часто подразумевает не только торфяную почву, но и иногда суглинки и глину. Грунты с высоким содержанием глинистых частиц тяжело поддаются укреплению из-за склонности к комкообразованию [4]. Сейчас с основными проблемами в строительстве на болотных участках научились справляться множеством способов, которые мы и рассмотрим в данной статье.
3. Использование геосинтетических материалов.
Геосинтетические материалы используются в разных областях — от строительства в условиях слабых оснований, защиты и армирования откосов до создания прослоек различного назначения в дорожных конструкциях, а также при проведении мелиоративных мероприятий [5].
1) Использование геотекстиля, тканного и термоскрепленного, используется для армирования слабых болотных оснований. Усиление насыпи происходит за счет обратного изгибания геотекстиля вне зоны нагрузки, благодаря чему происходит распределение давления и отвод излишнего напряжения. Такая конструкция увеличивает несущую способность слабого грунта. Также
геотекстиль в зависимости от типа способен улучшать дренирующие и фильтрующие свойства.
Расчет размера ячеек производится по формуле: (D+d)/2 Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.