Страница 20: ВСН 61-89. Изыскания, проектирование и строительство железных дорог в районах вечной мерзлоты (46699)

Маршрутная сеть створов намечается с учетом местных инженерно-геологических и мерзлотно-грунтовых особенностей, а также в соответствии, с задачами и масштабом съемки. Плотность маршрутной сети и количество точек наблюдения на единицу снимаемой площади, определяющие точность картирования, регламентируются для разных масштабов съемки СНиП 1.02.07-87. При этом регистрируются все наблюдаемые природные особенности и мерзлотные явления (обнажения пород, ландшафтные параметры, выходы источников подземных вод, термокарстовые озера или понижения, бугры пучения и т.д.) в виде точек наблюдения, а также ведется описание местности между этими точками.

При выполнении мелкомасштабной съемки разработки ТЭО картируются только основные особенности исследуемого района, позволяющие оценить общие условия строительства и наметить программу для более детальных исследований. К таким особенностям относятся: мари, болота и тундра различных типов, участки распространения льдонасыщенных грунтов, подземного льда и наледей, области развития таликов и островов вечномерзлых грунтов, районы интенсивного проявления различных мерзлотных процессов (термокарста, солифлюкции и т.д.).

Все выявленные данные заносятся в журнал инженерно-геологической и мерзлотной съемки и отмечаются условными знаками на предварительной карте, которая при этом корректируется и дополняется новыми фактическими данными.

Записи в полевом журнале должны иллюстрироваться схематическими чертежами, профилями, разрезами, зарисовками и фотографиями характерных мест и участков мерзлотно-грунтового ландшафта, а также отдельных, наиболее типичных форм проявления мерзлотных процессов: термокарстовых понижений, бугров пучения, солифлюкционных псевдотеррас и т.п.

8. При наличии космо- и аэрофотоснимков (фотопланов, фотосхем, контактных отпечатков) масштаба не мельче 1:25000 одновременно с регистрацией точек наблюдений и описанием местности по маршрутам необходимо проводить полевое мерзлотно-грунтовое дешифрование аэрофотоснимков и опознавание на них регистрируемых точек.

Дешифрование производится путем анализа характерных для изучаемых объектов демаскирующих признаков и их фотоизображений (конфигурации, размеров, тонов изображения, теневых эффектов, пространственного положения, взаимозависимости и т.п.). В процессе полевого дешифрирования устанавливаются окончательные, проверяемые в натуре, признаки дешифрирования, которые в дальнейшем используются при камеральной расшифровке космо- и аэрофотоснимков на других площадях трассы между эталонными участками.

Использование космо- и аэрофотоснимков для мерзлотно-грунтового картирования значительно повышает точность полевых работ и ускоряет процесс их выполнения, так как при этом достигается объективная документальность картируемых объектов и значительно сокращается объем работ по наземной съемке.

9. Аэровизуальное ландшафтное и инженерно-геологическое районирование выполняется с использованием вертолетов, маршруты которых совмещают с осью трассы. Осмотр и документация трассы во время полетов выполняются тремя бортнаблюдателями.

Аэровизуальную съемку трассы необходимо сопровождать наземной инженерно-геологической и мерзлотной съемкой в пределах эталонных участков. Для обеспечения наземной съемки в пределах эталонных участков и наземного опознания регистрируемых точек между эталонными участками необходимо предусматривать 10 - 12 посадок вертолета в течение одного рабочего дня.

10. В результате инженерно-геологической и мерзлотной съемок составляются:

карта ландшафтного районирования с нанесенными маршрутами, точками наблюдения, горными выработками, точками измерения температуры, а также геофизическими точками и профилями;

инженерно-геологическая карта с отображением участков с различными комплексами мерзлотно-грунтовых условий, мест распространения льдонасыщенных грунтов, подземных льдов и других особенностей;

полевые журналы, содержащие описание всех маршрутов и точек наблюдения, а также материалы аэровизуальных наблюдений;

дешифрированные космо- и аэрофотоснимки с опознанными знаками магистрального хода или трассы.

11. Инженерно-геологическая и мерзлотная съемки участков для размещения станционных зданий, сооружений и устройств, участков мостовых переходов и тоннелей выполняется по изложенной методике (см. пп. 1 - 10).

Площадь и масштабы съемок назначаются в зависимости от размеров проектируемых станционных площадок, железнодорожных поселков и тоннелей, а также сложности инженерно-геологических и мерзлотно-грунтовых условий.

12. На тоннельных участках климатические исследования сводятся к установлению среднемесячных и среднегодовых температур воздуха в районе тоннелей, средней температуры наиболее холодной пятидневки, средних из абсолютных минимумов температуры, амплитуды среднесуточных и среднемесячных колебаний температуры, преобладающих направлений и скорости ветра.

Мерзлотно-грунтовые исследования тоннельных участков состоят в картировании и описании мерзлотных явлений (наледных и др.) в процессе инженерно-геологической съемки по трассе и прилегающему к ней району, а также в измерении температуры горных пород в разведочных выработках.

Разведочные работы

13. Разведочные работы включают вскрытие горных пород с помощью разведочных выработок-шурфов и буровых скважин.

Разведочные выработки предназначены для изучения строения грунтов и горных пород (последовательности залегания и мощности отдельных слоев, состояния грунтов (мерзлые или немерзлые), строения грунтов (слоистость, дисперсность, наличие включений, в том числе льда и т.д.), плотности и консистенции, влажности и водоносности и т.д., для отбора образцов, монолитов и кернов с целью определения физико-механических и тепло-физических свойств грунтов, а также для измерения температуры и проведения геофизических исследований.

14. К горным выработкам, применяемым в процессе мерзлотно-грунтовых исследований, относятся шурфы, стенки которых в необходимых случаях закрепляются. Наиболее применяемыми являются шурфы с размером сторон 0,851,30; 0,901,40 и 1,01,50 м.

Разведочные работы проходкой шурфов целесообразно выполнять в зимнее время, когда крепление стенок шурфов и водоотлив при проходке водонасыщенного деятельного слоя не требуются.

Проходка шурфов в мерзлых грунтах может осуществляться следующими способами: механическим (пневматическими и электричевкими лопатами, отбойными молотками), взрывным, ручным.

Наиболее производительным является механический способ проходки, но для его применения требуется наличие вблизи каждой выработки электроэнергии или сжатого воздуха. В отдельных случаях допустим взрывной способ проходки, требующий сравнительно небольшого количества взрывчатых веществ. Рыхление горных пород на забое горных выработок с применением взрывчатых веществ (обычно аммонита) производится зарядами по 0,3 - 0,5 кг, взрываемыми в шпурах глубиной 0,3 - 0,4 м. Использование более крупных зарядов и более глубоких шпуров обычно не дает должного эффекта. Взрывной способ следует применять ограниченно, поскольку восстановление нарушенных при взрыве естественных условий (растительного покрова, теплового и гидрогеологического режимов грунтов и др.) может оказаться затруднительным или невозможным.

Предварительное оттаивание вечномерзлого грунта кострами или нагретыми камнями при ручном способе проходки не разрешается, так как оно приводит к нарушению естественного состояния мерзлых пород и получению искаженных данных в документации.

Разведка посредством шурфов позволяет осуществлять непосредственный осмотр структуры проходимых пород и условий их залегания, отбирать пробы грунтов с ненарушенной структурой в любом объеме, а также осуществлять более полную и точную документацию выработок. Однако такой способ не имеет широкого применения вследствие большой трудоемкости, а часто и невозможности проходки пород на участках с наличием большого притока грунтовых вод; закладка выработок глубиной более 5 м экономически нецелесообразна.

15. Разведка буровыми скважинами и зондированием является более быстрым, а на участках с наличием значительного притока грунтовых вод и единственным способом получения данных о состоянии и свойствах грунтов и их тепловом режиме, необходимых для проектирования сооружений.

Для зондировочного и мелкого разведочного бурения следует использовать портативные переносные и передвижные механические буровые станки и зонды. При зондировочном бурении, применяемом обычно для исследования грунтов деятельного слоя и верхних слоев вечномерзлого грунта, закладываются скважины диаметром от 33 до 89 мм. Для проходки разведочных скважин глубиной до 5 м на трассе и станционных площадках используются преимущественно буровые комплекты с рабочим органом диаметром 75 и 108 мм, а на мостовых переходах - 127 и 168 мм.

Начальный диаметр разведочных скважин назначается в зависимости от характера ожидаемого геологического разреза, проектной глубины скважины, условий доставки оборудования к месту работ и других местных условий. Проектная глубина скважин назначается в зависимости от этапа изысканий и целевого назначения бурения.

16. Проходку скважин в мерзлых глинистых грунтах следует осуществлять при минимальной скорости вращения бурового снаряда, укороченными до 0,2 - 0,3 м рейсами. В качестве бурового снаряда целесообразно применять укороченные колонковые трубы или коронки, оснащенные резцами из высокопрочных металлов. Для рыхления на забое крупнообломочных грунтов и скальных пород целесообразно применять наконечники шарошечного типа, а для проходки мерзлых глинистых грунтов, содержащих включения крупных камней-долот.

Очистку забоя следует выполнять ложковым буром или желонкой, использование для этого нагретых наконечников, горячей воды, а также глинистых, соляных и других растворов не допускается.

17. Документация геологического разреза выполняется в процессе проходки выработок и отбора образцов грунта. При этом устанавливаются: мощность деятельного слоя, глубина залегания поверхности вечномерзлых грунтов, форма включений льда и распределения его по глубине (кристаллы, прослойки, слои, линзы, карманы и т.п.), процентное содержание льда в грунте (визуально), влажность и консистенция грунтов после оттаивания (по визуальным признакам), наличие надмерзлотных вод с использованием классификации ГОСТ 25100-82 и СНиП 2.02.04-88.

18. Образцы мерзлых грунтов ненарушенной структуры отбираются для лабораторного определения их физико-механических свойств способами выпиливания, выкалывания или вырубания монолитов в шурфах; выбуривания кернов в скважинах с применением специальных наконечников или грунтоносов согласно ГОСТ 12071-84 и СНиП 1.02.07-87.

Количество проб должно быть достаточным для послойной характеристики состава и свойств грунтов. Оно зависит от этапа изысканий, а также от типа, назначения и размера проектируемого сооружения.

19. Объем разведочных работ при обследовании трассы назначается в зависимости от сложности инженерно-геологических и мерзлотно-грунтовых условий, а также от этапа изысканий.

По степени сложности мерзлотно-грунтовых условий различают участки:

а) простые - с однообразным напластованием грунтов, однородностью их состава и свойств, выдержанным залеганием верхней поверхности вечно-мерзлых грунтов, отсутствием грунтовых вод или выдержанным их залеганием и распространением, отсутствием проявлений мерзлотных процессов и т.п.;

б) сложные - с разнообразным напластованием грунтов, неоднородностью их состава и свойств, изменчивым залеганием поверхности вечномерзлых грунтов, присутствием невыдержанных по залеганию и распространению водоносных горизонтов (в прослойках, линзах, карманах), наличием проявлений мерзлотных процессов и т.п.

20. На эталонных участках с простыми мерзлотно-грунтовыми условиями на стадии ТЭО выполняют по 1 - 2 разведочных выработки.

На крутых склонах с наличием перегибов (стены крутых участков более пологими и наоборот) разведочные выработки необходимо закладывать по 2 - 3 выработки на каждом поперечном створе.

Глубину разведочных выработок устанавливают, исходя из следующих ориентировочных положений:

на участках размещения насыпей - на 1,5 - 2,0 м ниже верхней поверхности вечномерзлых грунтов, но не более 3,0 м от поверхности земли;

на участках размещения выемок - не менее 2,0 - 2,5 м ниже дна кювета;

на склонах круче 25° - до коренных скальных пород.

21. На эталонных участках со сложными условиями (см. п. 19, б) количество и глубина разведочных выработок должны быть достаточными для полного выявления и всестороннего изучения грунтовых и мерзлотных особенностей каждого участка. При этом необходимо учитывать следующее:

а) в случае обнаружения на обследуемых эталонных участках подземного льда, таликов и островов вечномерзлых грунтов разведочные выработки располагают на оси трассы и по поперечным створам.

Примерные расстояния между поперечными створами и разведочными выработками назначают по таблице.

Более полное выявление и оконтуривание подземных льдов, таликов и островов вечномерзлых грунтов необходимо выполнять с применением геофизических методов разведки;

б) на эталонных участках трассы с наличием льдонасыщенных грунтов разведочные выработки следует проходить на 4 - 5 м ниже дневной поверхности под насыпями или ниже проектных отметок выемок;