Криогенные процессы и явления на участке Наледный—Хани
В.Г. КОНДРАТЬЕВ, докт. геол.-минерал, наук, Н.А. ВАЛИЕВ, аспирант
Центральный участок БАМа Наледный—Хани, обслуживаемый Ново-Чарской дистанцией пути Восточно-Сибирской дороги, пересекает с запада на восток Чарскую котловину, далее хребты Кодар (тоннелем длиной 2 км) и Удокан. Здесь повсеместно развиты многолетнемерзлые горные породы, нередко содержащие сегрегационный, инъекционный, погребенный и полигонально-жильный лед. Талики приурочены к руслам рек и днищам глубоких озер, а также к местам разгрузки подземных вод глубокой циркуляции. Протяженность путей составляет 217,89, земляного полотна — 211,5 км. В августе 2010 г. здесь имелось 171 место с деформациями земляного полотна общей протяженностью 54,61 км (25,8 % длины участка). За период 2005—2010 гг. картина изменялась следующим образом: 1 января 2005 г. количество больных мест — 100, протяженность — 27,16 км (12,8 %); 1 января 2006 г. — 105 и 27,65 км (13,1 %); 1 января 2007 г. — 177 и 58,70 км (27,8 %); 1 января 2008 г. — 183 и 61,76 км (29,21 %); 20 мая 2009 г. — 169 и 54,12 км (25,6 %); 3 августа 2010 г. — 171 и 54,61 км (25,8 %). Очевидно, что за последние пять лет, несмотря на периодические, в том числе капитальные ремонты и реконструкцию пути, число больных мест увеличилось в 1,7 раза, суммарная протяженность — в 2 раза.
Многолетние деформации земляного полотна вследствие оттаивания льдистых многолетнемерзлых грунтов в основании отмечаются в 144 (84,2 %) местах общей протяженностью 43,025 км (78,8 %). Примеры таких деформаций представлены на рис. 1.
Так, на 1683—1684 км перегона Салликит—Сакукан, где с июня 1995 г. действовало ограничение скорости движения поездов до 40 км/ч, в конце июля 2010 г. был осуществлен капитальный ремонт пути силами ПМС-66 по проекту института «Иркутскжелдорпроект». В результате с 26 августа 2010 г. установлена скорость движения поездов до 60 км/ч. Тем не менее продолжается развитие деградации многолетнемерзлых грунтов в основании земляного полотна и присыпной пазухи, увеличение длины, ширины и глубины трещин (рис. 2), а местами и термокарстовых провалов (рис. 3).
Поскольку при капитальном ремонте никакие стабилизационные мероприятия по укреплению земляного полотна и его основания не проводили, а по данным бурения в 2000 г., на участке залегают многолетнемерзлые дисперсные грунты неустановленной мощности с льди-стостью 20—46 %, возможно дальнейшее их оттаивание с внезапными просадками земляного полотна и деформациями пути.
В соответствии с распоряжением ОАО «РЖД» № 1799р «О работах по стабилизации земляного полотна, расположенного на участках деградирующих многолетнемерзлых грунтов» от 26.08.10, на 1683—1684 км необходимо инженерно-геокриологическое обследование для разработки и выполнения стабилизационных мероприятий, которые позволят обеспечить безопасность движения поездов при требуемой скорости 80 км/ч.
Подобные мероприятия в дальнейшем можно проводить и на других участках с многолетнемерзлыми грунтами, где также происходят деформации пути и действуют длительные ограничения скорости движения поездов.
В 2009 г. на Ново-Чарской дистанции пути начали опытно-экспериментальное применение новых способов стабилизации земляного полотна на льдистых многолетнемерзлых грунтах, в частности, солнцеосадкозащитных навесов, использование которых на Цинхай-Тибетской железной дороге показало их высокую эффективность.
На Восточно-Сибирской дороге первый навес из негодных шпал установлен на 1841 км в декабре 2009 г. над обочиной и водоотводной канавой (рис. 4, а) для поднятия кровли многолетней мерзлоты с целью уменьшения фильтрации воды под земляное полотно. Размеры навеса 2,75x2,75 + 41x5,25 + 2,75x2,75, площадь 231 м2. На момент его установки мощность сезон но-талого слоя была больше 3,5 м, а к 5 октября 2010 г. — 1,68 м, т.е. менее чем за год она уменьшилась в 2,1 раза. Если до установки навеса ежегодно выправляли путь четыре и более раз (суммарно до 250 мм), то в 2010 г. — всего 1 раз (до 100 мм). При сооружении навеса на правом откосе, имеющем южную экспозицию, стабильность пути увеличится. Следует отметить, что проведенные ранее капитальный ремонт 1 пути в 2008 г. (стоимость 6,354 млн руб. на 1 км) и средний ремонт 2 пути в 2009 г. (6,065 млн руб. на 1 км) положительного эффекта не дали. При этом затраты на сооружение навеса составили 11511,59 руб. Скальная наброска стоила бы 263976,80 руб., т.е. в 23 раза дороже. Второй навес сооружен на 1835 км над обочиной и откосом насыпи (рис. 4, б) в октябре 2010 г.
Выполненные исследования позволяют сделать вывод о том, что солнцеосадкозащитный навес может стать основным противодеформационным устройством для земляного полотна железных и автомобильных дорог на участках с льдистыми многолетнемерзлыми грунтами. Под навесом создаются условия для интенсивного зимнего охлаждения земляного полотна и его основания, исключаются инфильтрация летних осадков и прямая солнечная радиация.
При сохранении высоких прочностных свойств мерзлых грунтов основания в течение всего периода эксплуатации дороги отпадает необходимость в дополнительных противодеформационных мероприятиях, упрощается конструкция насыпи, увеличиваются пропускная способность линии и межремонтные сроки.
Ключевые слова: земляное полотно, морозное пучение, вибродинамическое воздействие, численное моделирование, конструктивные мероприятия
