CC BY
12
© 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
ОБСЛЕДОВАНИЕ УЧАСТКОВ ПУЧЕНИЯ ГРУНТОВ ОСНОВАНИЙ ЛИНЕЙНЫХ ГОРНЫХ, ПРИРОДООХРАННЫХ И ДРУГИХ СООРУЖЕНИЙ В ЗАБАЙКАЛЬЕ
Приведены результаты обследования участков пучения грунтов оснований линейных горных и природоохранных сооружений. Результаты обследования приведены на при-мере участка железнодорожной насыпи км 6101 ПК 2+00 - ПК 8+00 четного и не-четного пути Могзонской дистанции пути Транссибирской магистрали. Ключевые слова: разрушение линейных и горных сооружений, пучинистость грунтов, образование наледей, напор вод.
В Забайкалье широко распространены многолетнемерзлые породы. Проектирование горных, природоохранных сооружений, зданий, мостов, дорог необходимо выполнять с учетом сил морозного пучения грунтов. Все сооружения, расположенные в пониженных частях рельефа (падях, распадках, заболоченных низменностях, поймах рек), подвержены воздействию сил пучения грунтов оснований.
Для борьбы с вредным влиянием морозного пучения грунтов на фундаменты зданий и сооружений горных и других предприятий чаше всего используются инженерно-мелиоративные, строительно-конструктивные, тепловые и термохимические мероприятия [1, 2].
Проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений на многолетнемерзлых грунтах выполняется по нормам, установленным СНиП-2.02.04-88 [3]. Территория распространения многолетнемерзлых грунтов определяется в соответствии с требованиями СНиП 2.01.01-82 [4]. Если многолетнемерзлые грунты отсутствуют, не проектируются свайные фундаменты, глубокие опоры и фундаменты под машины с динамически-
ми нагрузками, то применяются нормы СНиП-2.02.01-83* [5].
Как правило, результаты исследований взаимодействия промерзаюше-го грунта с фундаментами, полученные по методу моделирования в лабораторных условиях, до сих пор не приносят позитивного эффекта при перенесении этих результатов в строительную практику, поэтому следует быть осмотрительнее с применением в природных условиях зависимостей, установленных в лаборатории [6].
С этой целью специалистами Забайкальского института железнодорожного транспорта проводятся исследования участков линейных сооружений, на которых происходят процессы пучения грунтов в холодный период года и просадки грунтов в теплый период. В Забайкалье таких участков значительное количество. В качестве примера приводится обследование участка железнодорожной насыпи км 6101 ПК 2+00 - ПК 8+00 четного и нечетного пути Могзонской дистанции пути Транссибирской магистрали. Основной задачей исследований является разработка мероприятий, позволя-юших 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. Земляное полотно представлено широкой насыпью с шириной плеча 5-6 м (от балластной призмы до бровки откоса земляного полотна) и высотой 1,5-2,5 м. Широкое земляное полотно образовалось из-за отсыпки по откосу загрязненного балластного щебня. Крутизна откоса и обочина соответствуют нормам. С нечетной стороны проходит технологическая дорога.
Железобетонный мост находится на ПК 3+75. Размеры отверстия моста составляют 4,0х1,6 м. Он служит для пропуска воды с четной (нагорной) на нечетную сторону. Нечетный путь безсты-ковой, капитальный ремонт производился в 2006 г. с укладкой геотекстиля. Кривая радиусом 600, рельсы Р-65, шпала ЖБ, эпюра 2000. Четный путь безсты-ковой, капитальный ремонт выполнен в 2004 г., кривая радиусом 600, рельсы Р-65, шпала ЖБ, эпюра 2000.
Центром диагностики и мониторинга устройств инфраструктуры Забайкальской железной дороги в 2013 г. был составлен отчет об инженерно-геологическом обследовании этого участка. 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. Бригадой ПЧ-3 выполняются работы по удалению льда из-под моста (рис. 1).
Рис. 1. Удаление льда и устройство водоотводной канавки под мостом
Рис. 2. Начало образования наледи у моста и вдоль насыпи
Бугры наледей образуются вверх по рельефу вдоль русла ручья в 10-15 м от насыпи (рис. 2). В летний период (июнь-август) у основания земляного полотна наблюдаются застои воды и происходит осадка пути с 2006 г. Высота бугра наледи перед насыпью с верховой стороны в марте 2013 г. достигала 3,0 м (рис. 3, 4). Осадка земляного полотна из-за протаивания льдистых грунтов основания стоит на учете в паспорте ПУ-9 с 2010 г. 30.06.2010 г. выдано временное ограничение скорости на участке, с 07.08.2010 г. переведено в длительное.
В мае 2011 г. снято ограничение скорости после проведения работ по выправке пути машинами «Доумат» по обоим путям.
Рис. 3. Пропуск ручья под мостом при положительных среднесуточных температурах воздуха
Рис. 4. Образование бугра наледи перед мостом при отрицательных среднесуточных температурах воздуха
Рис. 5. Зарастание водоотводной канавы на расстоянии до 200 м от моста
По данным инструментального наблюдения, проведенного при помощи осадкомерных марок 17.07.2012 г., 08.10.2012 г. и 06.03.2013 г., установлены процессы пучения в теле железнодорожной насыпи и ее просадка в период сезонного оттаивания.
Осадкомерные марки закреплены на бровках четного и нечетного пути, а также в междупутье. 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.
В 2009 и 2011 гг. из-за сильной заболоченности местности бульдозером выполнена только часть водоотводной канавы с нагорной стороны участка. Эта часть канавы к 2013 г. прекратила свою работу по отведению воды ручья под железнодорожный мост из-за заиления и зарастания (рис. 5).
В результате обследования сделаны следующие выводы.
1. Частичная нарезка водоотводной канавы вблизи земляного полотна дороги со стороны четного пути привела к образованию застоев воды на расстоянии до 200 м от моста по направлению к с. Тургутуй. В зимний период на этом участке происходит образование бугров наледи.
Бурением скважин в этом месте установлено, что обводнение подземными водами происходит на глубину 1-1,5 м до водоупорного слоя, состоящего из суглинистых грунтов, на всем протяжении (до 200 м).
2. Из-под земляного полотна дороги на указанном в п. 1 расстоянии наблюдается выклинивание подземных вод в виде родников. Общий сток воды осуществляется под мост.
3. Строительство нагорного канала для отведения ручья под мост в непос-
редственной близости к насыпи (20-50 м) невозможно ввиду заболоченности этого участка (рис. 5). Необходимо проложить трассу канала выше по террасе на расстоянии около 200 м от железнодорожной насыпи.
4. Нагорный канал глубиной 1-1,5 м в зависимости от рельефа местности не сможет полностью перехватить подземный сток. Предлагается на участке длиной 200 м вдоль откоса насыпи по направлению к с. Тыргутуй выполнить противофиль-трационный экран (конструкция разработана в ЗабИЖТ). Глубина экрана должна быть такой, чтобы перехватить подземный сток (до водооупора). Этот поток будет отводиться к мосту по уклону местности, не попадая в тело земляного полотна, что предотвратит процессы просадки и пучения.
5. Вдоль четного пути в противоположном направлении от моста (на Со-хондо) выполнен водоотводной лоток из железобетонных плит. Но он полно-
Рис. 6. Водоотводной лоток из железобетонньх плит
стью отсутствует на участке длиной до 40 м, начиная от устоев моста (рис. 6). Предлагается также выполнить строительство противофильтрационного экрана или закончить строительство водоотводного железобетонного лотка.
6. На исследуемом участке железнодорожного пути необходимо провести инженерно-геодезические, инженерно-геологические, инженерно-гидрогеологические изыскания. По установленным на насыпи осадкомер-ным маркам не менее двух раз в месяц выполнять геодезическую съемку железнодорожного полотна.
1. Руководство по проектированию оснований и фундаментов на пучинистых грунтах. - М.: Стройиздат, 1979. - 45 с.
2. Коннов В.И. Экологическая оценка и мероприятия по зашите 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.
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ_
- 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. ЕПЭ
Ельчанинов Евгений Александрович - доктор технических наук, профессор, Московский государственный горный университет;
Сигачев Николай Петрович - директор института, e-mail: konnovvi54@mail.ru,
Коннов Василий Иванович - кандидат технических наук, доцент,
декан заочного факультета, e-mail: konnovvi54@mail.ru,
Шехтман Евгений Викторович - аспирант, e-mail: Shehtmane@yandex.ru,
Коробко Святослав Максимович - аспирант, e-mail: konnovvi54@mail.ru,
ФГБУ ВПО «Забайкальский институт железнодорожного транспорта» - филиал ФГБУ ВПО
«Иркутский государственный университет путей сообщения» (ЗабИЖТ ИрГУПС).
UDC 624.139.2
SURVEYING OF HEAVING SITES OF LINEAR MOUNTAIN, ENVIRONMENTAL AND OTHER FACILITIES SUBSOILS IN ZABAIKALIYE
El'chaninov E.A., Doctor of Technical Sciences, Professor,
Moscow State Mining University, e-mail: ud@msmu.ru;
Sigachyov N.P., Director of the Institute, e-mail: konnovvi54@mail.ru,
Konnov V.I., Candidate of Engineering Sciences, Assistant Professor, Dean of the Correspondence Faculty, e-mail: konnovvi54@mail.ru,
Shekhtman E.V., Graduate Student, e-mail: Shehtmane@yandex.ru, Korobko S.M., Graduate Student, e-mail: konnovvi54@mail.ru,
Federal State Institution (FGBU) of Higher Professional Education (VPO) «Zabaikal'sky Railway Transport Institute» - branch of the FGBU VPO «Irkutsk State Transport University».
Results of examination of bottom heaving sites of linear mountain and environmental struc-tures are given. The survey results are shown on the example of a site of the railway embankment 6101 km nK 2+00 - nK 8+00 of even and odd way of Mogzon distance on the Transsiberian main line.
Key words: the destruction of linear and mining constructions, heaving of soils, formation of ice accumulation, head of the 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
Резидент ГИАБа в Германии (Бохум, ДМТ) D-r Rafat
