CC BY
18
- © Е.А. Ельчанинов, Н.П. Сигачев, В.И. Коннов,
Е.В. Шехтман, С.М. Коробко, 2014
УЛК 624.139.2
Е.А. Ельчанинов, Н.П. Сигачев, В.И. Коннов, Е.В. Шехтман, С.М. Коробко
МЕРОПРИЯТИЯ ПО СНИЖЕНИЮ ПУЧЕНИЯ И ОСАДКИ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ ГОРНЫХ И ПРИРОДООХРАННЫХ СООРУЖЕНИЙ В ЗАБАЙКАЛЬЕ
Приведены мероприятия, позволившие снизить пучение и осадки грунтов оснований линейных, горных, гражданских и природоохранных сооружений в Забайкалье. В качестве примера рассмотрен участок железнодорожного пути 6101 км Транссибирской магистрали.
Ключевые слова: разрушение линейных и горных сооружений, пучение и осадка грунтов, образование наледей, напор вод.
Широкое распространение в Забайкалье получили процессы морозного пучения и просадки грунтов оснований сооружений. Для борьбы с вредным влиянием морозного пучения и просадок грунтов на фундаменты зданий и сооружений горных и других предприятий чаше всего используются инженерно-мелиоративные, строительно-конструктивные, тепловые и термохимические мероприятия [1, 2]. При проектировании сооружений на многолетнемерзлых грунтах необходимо руководствоваться нормами, установленными в СНиП 2.02.04-88 [3]. Если грунты подвергаются только сезонному промерза-
Рис. 1. Общий вид железнодорожного моста на ПК 3+75
нию, то применяются нормы СНиП 2.02.01-83* [4]. Границы распространения многолетнемерзлых грунтов определяются в соответствии с требованиями СНиП 2.01.01-82 [5].
Чаше всего моделирование процессов пучения и просадок в лабораторных условиях не соответствуют природным процессам и полученные зависимости необходимо проверять в строительной практике [6].
Специалистами Забайкальского института железнодорожного транспорта детально исследовались процессы пучения и осадки грунтов железнодорожной насыпи на участке 6101 км ПК 2+00 - ПК 8+00 четного и нечетного пути Могзонской дистанции пути Транссибирской магистрали. Основной задачей исследований является разработка мероприятий, позволяюших устранить процессы морозного пучения железнодорожного полотна, устоев моста в холодный период года и их осадку в теплый период.
Участок обследования находится на перегоне Со-хондо - Тургутуй. Земля-
ное полотно представлено широкой насыпью с шириной плеча 5-6 м и высотой 1,5-2,5 м. С нечетной стороны проходит технологическая дорога. На ПК 3+75 находится железобетонный мост. Размеры отверстия моста составляют 4,0x1,6 м. Он служит для пропуска воды с четной (нагорной) на нечетную сторону (рис. 1).
Центром диагностики и мониторинга устройств инфраструктуры Забайкальской железной дороги установлено, что в зимний период (декабрь - март) происходил рост наледи под железнодорожным мостом на ПК 3+75 и на подходах к нему у основания земляного железнодорожного полотна с четной (нагорной) стороны (рис. 2).
Бугры наледей образуются вверх по рельефу вдоль русла ручья в 10-15 м от насыпи, а в летний период (июнь - август) у основания земляного полотна наблюдаются застои воды и происходит осадка пути с 2006 г. (рис. 3).
Рис. 2. Бугры наледи перед мостом и вдоль земляного полотна дороги
Рис. 3. Образование застоев воды на расстоянии до 200 м от моста вдоль насыпи
Осадка бровки земляного полотна с четной (нагорной) стороны на 6101 км составила: ПК 3+50 до 130 мм; ПК 4+00 до 110 мм; ПК 5+00 - до 90 мм.
На исследуемом участке железнодорожного пути нами с октября
Рис. 4. Схема расположения наблюдательных скважин
Рис. 5. Выемка грунта экскаватором по трассе на горного канала
Рис. 6. Сброс воды по нагорному каналу под мост в октябре 2013 г.
Рис. 7. Перехват потока воды ручья и отведение его по нагорному каналу в зимний период
2013 г. проводятся инженерно-геодезические, инженерно-геологические, инженерно-гидрогеологические изыскания. Два раза в месяц выполняется геодезическая съемка железнодорожного полотна.
Для ликвидации морозного пучения, осадки железнодорожной насыпи и образования наледей в непосредственной близости от нее выполнены следующие мероприятия.
1. Для наблюдения за уровнями подземных вод на участке обследования пробурены скважины, схема расположения которых представлена на рис. 4. С нечетной стороны пути горизонт подземных вод располагается на глубине 1,0 м. На четной стороне пути подземные воды не обнаружены.
2. Выполнено трассирование нагорного канала (выноска в натуру) и по геодезической съемке построен продольный профиль канала длиной 290,6 м. Канал, перехватывающий ручей, построен в октябре 2013 г. (рис. 5). Строительство канала позволило перехватить поверхностный сток ручья и часть подземного стока, осушить участок длиной 200 м непосредственно у насыпи дороги (рис. 6, 7).
Перехват русла ручья из-за сильной заболоченности его поймы осуществлен противофильтрационным экраном, установленным в траншее (рис. 8). Противо-фильтрационный экран выполнен из металлического профлиста, залитого специальным креогелитовым составом (разработка ЗабИЖТ). Нарезка траншеи произведена баровой установкой при промерзании грунта на глубину до 1,50 м (рис. 9).
В период наблюдений нагорный канал выполняет свои функции. Его пропускная способность определена гидравлическим расчетом и при работе полным сечением расход воды составляет 0к = 8,50 м3/с. Расчеты выполнены по СП 33-101-2003 «Определение основных расчетных гидрологических характеристик», СНиП 2.06.03-85 «Мелиоративные системы и сооружения», по Справочнику по гидравлическим расчетам (Под редакцией П.Г. Киселева).
3. Нагорный канал глубиной 1,0-1,5 м в зависимости от рельефа местности не сможет полностью перехватить подземный сток и отвести его под железнодорожный мост. Для перехвата и направления подземного потока непосредственно вдоль железнодорожной насыпи на участке длиной 100 м по направлению к с. Тургутуй выполнен про-тивофильтрационный экран (конструкция разработана в Забайкальском институте железнодорожного транспорта, ЗабИЖТ) (рис. 10). Нижняя часть экрана заглублена в водоупорный слой (до 3,5 м).
4. Вдоль четного пути в противоположном направлении от моста (на ст. Сохондо) предполагается также выполнить строительство противофильтрационного экрана или закончить строительство водоотводного железобетонного лотка.
5. С низовой стороны железнодорожного пути (нечетный путь) на ав-
Рис. 8. Противофильтрационный экран, перехватывающий русло ручья
Рис. 9. Нарезка траншеи баровой машиной для установки противофильтрационного экрана
Рис. 10. Устройство противофильтрационного экрана вдоль насыпи
томобильной дороге демонтирован трубчатый переезд, предназначенный для проезда по технологической дороге и пропуска воды ручья из-под моста. Ручей в этом месте имеет маленькое сечение (ширина составляет
Рис. 11. Процесс наледеобразования под дорожным мостом
1,0-1,5 м, глубина - 0,4-0,6 м). Из-за небольшого уклона местности вдоль русла ручья его пропускная способность незначительна (расход воды 0,06-0,10 м3/с). В зимний период происходит перемерзание потока и из-за наледеобразования («кипения» ручья) закупоривается льдом отверстие моста (рис. 11). Для устранения наледеобразования под мостом в последующие годы необходимо выпол-
нить беспрепятственный пропуск воды ручья. В весенний период предусматривается строительство водоотводящего канала из-под моста с низовой (нечетной) стороны пути.
Учитывая то, что сезонная глубина промерзания грунтов в Забайкалье достигает 3,5 м (смыкается с подстилающими много-летнемерзлыми породами), отвод воды из-под моста можно осуществлять по утепленному деревянному коробу. Строительство короба выполняется в летний период.
6. Для наблюдения за пучением и осадкой железнодорожной насыпи на полотне дороги установлены осадко-мерные марки. Геодезическая съемка по маркам ведется с привязкой к реперу. В период с октября 2013 г. по 20 января 2014 г. пучение насыпи отсутствует.
железно-
1. Руководство по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах. - М.: Стройиздат, 1979. - 45 с.
2. Коннов В.И. Экологическая оценка и мероприятия по защите от загрязнения малых рек Восточного Забайкалья: научное издание. - Чита: ЧитГУ, 2006. - 126 с.
3. Строительные нормы и правила (СНиП-2.02.04-88). Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. - М., 1990. - С. 2-38 с.
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
4. Строительные нормы и правила (СНиП-2.02.01-83*). Основания зданий и сооружений. - М., 1995. - С. 2-42.
5. Строительные нормы и правила (СНиП-2.01.01-82). Строительная климатология и геофизика. - М., 1984. - С. 2-32.
6. Орлов В.О. Закономерности морозного пучения грунтов оснований и методы его оценки в практике строительства. Автореф. дис. на соиск. учен. степени доктора техн. наук. - М., 1979. - С. 2-30. ЕЛЗ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_
Ельчанинов Евгений Александрович - доктор технических наук, профессор, Московский государственный горный университет;
Сигачев Николай Петрович - директор института, e-mail: [email protected],
Коннов Василий Иванович - кандидат технических наук, доцент, декан заочного факультета,
e-mail: [email protected],
Шехтман Евгений Викторович - аспирант, e-mail: [email protected],
Коробко Святослав Максимович - аспирант, e-mail: [email protected]
ФГБУ ВПО «Забайкальский институт железнодорожного транспорта» - филиал ФГБУ ВПО
«Иркутский государственный университет путей сообщения» (ЗабИЖТ ИрГУПС).
UDC 624.139.2
ACTIVITIES ON THE REDUCTION OF UPHEAVAL AND DEPRESSION IN THE SOILS OF MINING AND ENVIRONMENTAL FACILITIES BASES IN ZABAIKALIYE
El'chaninov E.A., Doctor of Technical Sciences, Professor,
Moscow State Mining University, e-mail: [email protected];
Sigachyov N.P., Director of the Institute, e-mail: [email protected],
Konnov V.I., Candidate of Engineering Sciences, Assistant Professor, Dean of the Correspondence Faculty, e-mail: [email protected],
Shekhtman E.V., Graduate Student, e-mail: [email protected], Korobko S.M., Graduate Student, e-mail: [email protected],
Federal State Institution (FGBU) of Higher Professional Education (VPO) «Zabaikal'sky Railway Transport Institute» - branch of the FGBU VPO «Irkutsk State Transport University».
There given measures which enabled to reduce upheaval and depression in the subgrade surface of bases of linear, mountain, civil and environmental facilities in Zabaikailye. As an example the section of 6101 km of the Trans-Siberian main railway line have been considered.
Key words: the destruction of linear and mining constructions, upheaval and depression in the soils, formation of ice accumulation, head of waters
REFERENCES
1. Rukovodstvo po proektirovaniju osnovanij i fundamentov na puchinistyh gruntah (Guide for the design of bases and foundations in heaving soils), Moscow, Strojizdat, 1979, 45 p.
2. Konnov V.I. Jekologicheskaja ocenka i meroprijatija po zashhite ot zagrjaznenija malyh rek Vostochnogo Zabajkal'ja: nauchnoe izdanie (Environmental assessment and measures for protection of small rivers of the Eastern Zabaikaliye from pollution: scientific publication), Chita, ChitGU, 2006, 126 p.
3. Stroitel'nye normy i pravila (SNiP-2.02.04-88). Osnovanija i fundamenty na vechnomerzlyh gruntah (Construction norms and rules (SNiP-2.02.04-88). Bases and foundations in permafrost soils), Moscow, 1990, pp. 2-38.
4. Stroitel'nye normy i pravila (SNiP-2.02.01-83*). Osnovanija zdanij i sooruzhenij (Construction norms and rules (SNiP-2.01.01-82). Construction climatology and Geophysics), Moscow, 1995, pp. 2-42.
5. Stroitel'nye normy i pravila (SNiP-2.01.01-82). Stroitel'naja klimatologija i geofizika (Construction norms and rules (SNiP-2.02.01-83*). Foundation of buildings and constructions), Moscow, 1984, pp. 2-32.
6. Orlov V.O. Zakonomernosti moroznogo puchenija gruntov osnovanij i metody ego ocenki v praktike stroitel'stva (Patterns of subsoils frost heaving and methods of its valuation in construction practice), Doctor's thesis, Moscow, 1979, pp. 2-30.
НЕДЕЛЯ ГОРНЯКА-2014_
ГИАБ на «Неделе Горняка» привлекает внимание ученых всей страны
