Страница 3: Методические рекомендации по проектированию и строительству автомобильных дорог на промороженных основаниях в заболоченных районах Западной Сибири (46194)

2.14. Глубину промерзания за время t (в часах) или время, в течение которого торфяная залежь промерзнет на величину Нпл, прогнозируют по формуле

                                               (9)

где  - содержание льда в мерзлом торфе, кг/м3; величину w устанавливают по графику (рис. 4) в зависимости от влажности торфяной залежи W;

Cоб - объемная теплоемкость торфа в талом состоянии, ккал/м3  град.; величину Соб определяют согласно приложению 1;

tг - температура торфяной залежи на глубине 3,0 - 3,5 м (глубина нулевых амплитуд для торфа), С; величину tг устанавливают в результате разовых замеров в любое время года;

lтм - коэффициент теплопроводности торфа в мерзлом состоянии, ккал/м  час  град.; величину тм устанавливают согласно приложению 1;

tв - средняя за период промораживания t (час) температура воздуха, С; величину tв устанавливают по данным метеорологических станций;

S - толщина слоя торфа, термическое сопротивление которого равно термическому сопротивлению слоя мерзлого торфа толщиной hос, при которой начинают расчистку болота от снега и промораживание торфяной залежи, и сопротивлению теплоотдачи с поверхности:

                                                       (10)

Время промерзания t торфяной залежи болот I типа при hос = 0,15 м ориентировочно устанавливают по графику на рис. 5.

Рис. 4. График для определения содержания льда в мерзлом торфе

Рис. 5. Ход промерзания торфяных залежей в районе Шаима (1), Сургута (2), Салехарда (3) и Тазовского (4)

2.15. Ширину мерзлой торфяной плиты основания Вп определяют по формуле

                                                   (11)

где К - коэффициент запаса, принимаемый равным 1,5 - при строительстве на болотах I типа и 2,0 - при строительстве на болотах II типа;

E - модуль упругости мерзлого торфа при температуре 0 °С, тс/м2; величину модуля упругости назначают согласно приложению 1;

m0 - коэффициент Пуассона мерзлого торфа, m0 = 0,34;

g - объемный вес торфа, g ≈ 1 т/м3.

2.16. Осадку талого слоя торфяной залежи S1 с учетом распределяющего действия мерзлого торфяного основания определяют по формуле

                                                           (12)

где n - коэффициент, зависящий от местоположения точки, осадка которой определяется, и от площади мерзлого основания и его жесткости; коэффициент n определяют по графику (рис. 6) в зависимости от относительной толщины слоя торфа  где Нт - мощность торфяной залежи, м;

Р - удельная нагрузка на торфяную залежь, кгс/см2;

Еср - осредненный модуль деформации сжимаемых (талых) слоев торфяной залежи, кгс/см2, определяемый по формуле

                                                          (13)

где Hi и Ei - мощность (см) и модуль деформации (кгс/см2) отдельных слоев торфяной залежи, величины Ei устанавливают согласно приложению 1.

Рис. 6. График для определения коэффициента n в зависимости от

Удельную нагрузку на торфяную залежь определяют в первом приближении по формуле

                          (14)

где bi, hi и i - соответственно ширина (м), толщина (м) и объемный вес (кг/м3) слоев дорожной одежды;

В1 и В2 - ширина земляного полотна соответственно поверху и понизу, м;

gгр - объемный вес грунта земляного полотна, кг/м3;

gт - объемный вес торфа, gт ≈ 1000 кг/м3;

аi - относительная осадка слоев торфяной залежи, ориентировочно принимаемая в зависимости от механических свойств торфа: ai = 0,3 - для плотных торфов болот I типа при tсд > 0,1 кгс/см2; ai = 0,3  0,4 - при tсд = 0,1  0,05 кгс/см2 и ai = 0,45 - для болот II типа при сд < 0,05 кгс/см2.

2.17. Осадку намораживаемой торфяной плиты S2 при максимальной величине ее оттаивания определяют по формуле

S2 = 0,4h0,                                                               (15)

где h0 - глубина оттаивания намораживаемой торфяной плиты в период строительства земляного полотна; если досыпку земляного полотна до проектных отметок выполняют в течение всего теплого периода, то h0 = 0,55 ?? 0,60 м.

2.18. Назначенные по теплотехническому расчету и расчету на деформационную устойчивость размеры дорожной конструкции проверяют по упругим деформациям и на снегонезаносимость.

Недопустимые по величине упругие деформации дорожной конструкции не образуются, если соблюдено условие

hгр + Hп + Hпл ³ Hуп,                                                     (16)

где h¢гр - высота минеральной части насыпи по бровке, м;

Hуп - высота насыпи, при которой исключаются недопустимые по величине упругие деформации; величину Hуп определяют по табл. 5, в зависимости от типа дорожной одежды.

2.19. Дороги на промороженных основаниях должны быть снегонезаносимыми, так как накопление снеговых отложений на полотне может существенно изменить тепловой режим конструкции.

Таблица 5

В проектах рекомендуется предусматривать:

а) уположение откосов земляного полотна;

б) возвышение бровки насыпи над расчетным уровнем снегового покрова (при расчетной вероятности превышения 5 %) не менее 0,5 м;

в) применение снегозащитных устройств.

3. Строительство

Общая часть

3.1. Дороги на промороженных основаниях строят по утвержденным проектам на основе предварительно разработанных проектов производства работ.

Своеобразный характер конструкции дороги на промороженном основании предъявляет специфические требования к методам ее сооружения, отличающегося от условий обычного строительства тем, что основной объем работ по сооружению земляного полотна выполняют в зимний период, т.е. за промежуток времени от установления устойчивых отрицательных температур воздуха осенью до перехода температур воздуха через 0 °С весной. Этот промежуток времени определяют на основании «Справочника по климату СССР» или по данным табл. 1.

3.2. Технологическая последовательность рабочих процессов при строительстве дорог на промороженных основаниях следующая:

а) восстановление трассы на местности с оформлением полосы отвода земель по проекту;

б) подготовительные работы;

в) намораживание торфяной плиты и устройство боковых теплоизолирующих призм из торфа;

г) отсыпка земляного полотна из минеральных грунтов;

д) устройство дорожной одежды.

Технологический процесс строительства дорог можно разделить на четыре этапа. На первом этапе (осенне-зимний период) выполняют подготовительные работы, намораживают торфяную плиту; на втором (предвесенний период) - отсыпают земляное полотно из минеральных грунтов на часть высоты и устраивают теплоизолирующие призмы из торфа. На третьем этапе (летний период) досыпают земляное полотно из минеральных грунтов до проектных отметок. Четвертый этап - устраивают дорожную одежду (может быть отдален по времени от первых трех этапов см. пп. 2.1 и 2.2).

3.3. Успех в строительстве дорог на промороженных основаниях и эффективность дальнейшей их эксплуатации зависят от полноты использования естественного холода при выполнении работ первого этапа строительства и своевременной отсыпки земляного полотна. В связи с этим следует уделять большое внимание организации работ по сооружению дорог и обязательно составлять проект производства работ.

В проекте организации производства работ указывают сроки начала и окончания того или иного вида работ, рассчитывают потребность в рабочих, машинах и механизмах. При составлении проекта организации работ сроки начала и окончания работ устанавливают обычно ориентировочно, используя среднемноголетние метеоданные. В процессе строительства сроки корректируют с учетом климатических особенностей конкретного зимнего периода.

3.4. При организации строительства дорог на промороженных основаниях особое внимание следует уделять подготовительным мероприятиям, которые выполняют, как правило, до наступления зимнего периода:

а) изучению микроландшафтов болот по трассе;

б) изысканию грунтовых и торфяных карьеров и подготовке их для работ зимой (утепление, отвод воды, подготовка подъездов и т.п.);

в) устройству приспособлений для расчистки снега, подготовке передвижных утепленных помещений для рабочих;

г) подготовке парка автомобилей и дорожных машин для работы в зимних условиях;

д) изучению инженерно-техническими работниками проекта организации работ.

Подготовительные работы

3.8. Комплекс подготовительных работ, осуществляемых в плановом порядке для быстрейшего промораживания болот по трассе дороги, включает:

а) проминку поверхности болот;

б) очистку дорожной полосы от снега, мохового покрова, древесной и кустарниковой растительности;

в) систематическую очистку полосы от выпадающего снега в течение периода промораживания торфяного основания.

3.6. К проминке поверхности болот I типа приступают осенью, сразу после наступления холодов и выпадения снега. Уплотнение рыхлого снега и мохового очеса позволяет резко ускорить промерзание болот. Проминку болот осуществляют круговыми проходами по рабочей захватке гусеничных машин типа ГАЗ-47, ГТТ, Т-100МБ и др. Первый проход делают по оси дороги, а второй и третий - по краям промораживаемой полосы болота (рис. 7). Последующие проходы осуществляют от краев к оси дороги, смещаясь за каждый проход на ширину гусеницы.

Рис. 7. Схема движения гусеничных машин при проминке болот на ширину дорожной полосы:

1, 2, 3 ... n - последовательность проходов; а - целинный снежный покров; б - уплотненный снег с валежником

Рис. 8. Схема расчистки дорожной полосы от снега и древесной растительности:

1, 2, 3 ... n - последовательность проходов бульдозера; а - вал снега и валежника

На болотах II типа проминку поверхности не производят.

3.7. Расчистку дорожной полосы от снега, мохового покрова, древесной и кустарниковой растительности производят бульдозерами на базе тракторов Т-100МБ на ширину (Вп + 5 м). Сначала прокладывают пионерную траншею по оси дороги, а затем расчищают поперечными проходами бульдозера в обе стороны от оси дороги (рис. 8), перемещая снег и валежник за границы промораживаемой полосы, где укладывают его в продольный вал шириной 4 - 5 м. Полоса болота, покрытая снежным валом, зимой промерзает незначительно и впоследствии используется под траншеи при разработке торфа для намораживания плиты на болотах I типа.

Время начала проведения расчистки полосы дороги от снега определяется несущей способностью промерзшего слоя болота:

полный вес гусеничного бульдозера, т............... 10            15            25

минимальная толщина промерзшего

слоя болот I типа, см............................................ 20            24            30

то же болот II типа, см......................................... 24            35            48

3.8. После расчистки полосы дороги производят оконтуривание мочажин и озерков-блюдец с тем, чтобы их впоследствии заполнить торфом устойчивой консистенции (см. п. 3.12).

Продолжительность промерзания болота на заданную глубину определяют расчетом согласно п. 2.14.

3.9. Для контроля за ходом промерзания торфяного основания ежедекадно устанавливают бурением толщину мерзлого слоя через каждые 100 м на болотах I типа и 50 м - на болотах II типа по трассе дороги в трех точках (ось, лево и право 10 м от оси).

Для устройства лунок в мерзлой торфяной залежи могут быть использованы ручные ледобуры, мотобуры или бензопилы «Дружба».

3.10. После обильных снегопадов или метелей, когда толщина снегового покрова на промораживаемой полосе превышает 10 см, производят повторные расчистки с помощью бульдозеров, автогрейдеров или прицепных грейдеров, сдвигая снег от оси дороги в обе стороны к обочинам за несколько продольных проходов по ширине дороги.

3.11. Усредненные данные потребности машин для выполнения комплекса подготовительных работ на 1 км дороги приведены в табл. 6.

Таблица 6

Устройство торфяной плиты в нижней части

3.12. До устройства торфяной плиты все мочажины и озерки-блюдца на промораживаемой полосе необходимо расклиновать, вынуть торф неустойчивой консистенции, заменив его торфом устойчивой консистенции. Клиновку и разработку мочажин производят экскаваторами-драглайнами; вынутый торф перемещают бульдозерами за пределы намораживаемой полосы. Торф для заполнения мочажин доставляют к месту укладки автомобилем-самосвалом, а перемещают его в мочажины и уплотняют бульдозерами.

После заполнения мочажин и озерков торфом устойчивой консистенции его промораживают.

3.13. К устройству торфяной плиты приступают после промерзания торфяного основания на заданную глубину. Торфяную плиту намораживают сверху слоями по 0,4 - 0,5 м в плотном теле. Плита толщиной до 0,6 м может быть отсыпана сразу на полную высоту.