Возведение земляного полотна в зимнее время
 

Возведение земляного полотна в зимнее время. В современных границах Россия является самой северной страной мира, географический центр которой находится всего в 2200 км от полюса холода северного полушария Земли. Как отмечается в [81], из 17,1 млн. км2 всей территории страны 10,7 млн. км2 расположены в полярной и субполярной географических зонах криолитозоны, характеризуемых резко континентальным климатом с продолжительной морозной зимой и коротким жарким летом, распространением вечной мерзлоты, переувлажненностью
и заболоченностью территорий и неблагоприятным сочетанием инженерно-геологических условий, усугубляемых бездорожьем. В то же время, именно в криолитозоне сосредоточены основные разведанные и прогнозные стратегические запасы минерально-сырьевых и энергетических ресурсов страны. Бездорожье является причиной высокой себестоимости добычи и транспортировки природных ресурсов, высокой трудоемкости и стоимости строительства, социальной и экологической напряженности в этих районах. Это выдвигает на первый план
проблему круглогодичного строительства дорог пионерюго типа с поэтапным усилением
по мере роста объемов перевозок. Существенным фактором при ее решении является технический уровень применяемых организационно-технологических решений и, прежде всего, конструкций
и технологий сооружения земляного полотна, как наиболее ресурсоемкой части железнодорожного пути.
До недавнего времени (в 60-70-е годы) в зимнее время выполняли не более 25-35% годовых объемов работ, В настоящее время разработаны и апробированы на железнодорожных линиях Ягельная-Ямбург и Обская-Бованенково организационно-технологические схемы круглогодичного строительства земляного полотна с перераспределением технологических
операций по сезонам года. Эти схемы позволили увеличить долю объемов земляных работ, выполняемых в зимнее время, до 60-70%. При этом для возведения насыпи используются мерзлые песчаные грунты, в том числе — с глинистыми прослойками |78].
В зимнее время возможно движение транспорта по марям и болотам, а также использование
в качестве дорог льда замерзших рек. Зимой, как правило, не происходит вторичное смерзание разрыхленного перед разработкой грунта, не заплывают пробуренные скважины и траншеи.
При отсыпке насыпей в зимнее время легче сохранить торфо-моховой покров, а также естественный уровень низкотемпературной вечной мерзлоты в основаниях насыпей.
Зимой не оплывают грунты на откосах выемок, разрабатываемых в вечной мерзлоте.
В связи с изложенным зимой целесообразно выполнять:
— возведение насыпей из песчаных, гравийно-галечных и предварительно разрыхленных
скальных грунтов на основаниях, прочность которых изменяется незначительно в результате
их промерзания и оттаивания;
— разработку выемок глубиной более 3 м в глинистых грунтах с перемещением грунта
в кавальер или насыпь;
— возведение насыпей на болотах, марях, на участках подъемных льдов, льдонасыщенных
суглинков и пылеватых песков, в особенности на участках с низкотемпературной вечной
мерзлотой;
— устройство штолен и глубоких дренажных прорезей;
— укрепление откосов насыпей регуляционных сооружений и русел рек каменной обсыпкой,
бетонными плитами.
Определять участки земляного полотна, возводимого в зимнее время, необходимо на стадии разработки технического проекта. Успешное выполнение работ в зимнее время существенно зависит от своевременного и грамотного проведения подготовительных работ.
В частности, до наступления морозов необходимо подготовить к зимней эксплуатации машины
и землеройно-транспорт-ную технику, восстановить и закрепить трассу, подготовить временные автодороги, провести утеплительные мероприятия в карьерах и резервах.
В зимний период не рекомендуется производить:
— работы, связанные с большим объемом рыхления мерзлов го грунта;
— разработку выемок глубиной до 3 м в нескальных грунтах!
— возведение насыпей из резервов;
— планировку земляного полотна из глинистых грунтов.
Кроме того, в зимнее время нельзя допускать движение транспорта по участкам, намеченным
к разработке, оставлять незагруженными автосамосвалы, вагоны.
Разработка мерзлых грунтов ведется с предварительным рыхлением взрывным способом или экскаваторами с ковшами активного действия. Для выполнения рыхления механическим способом в экскаваторный комплект следует включать рыхлители на базе трактора с бульдозерным оборудованием. Разрыхленный грунт убирается отвалом рыхлителя или бульдозера в кавальер
или отвал. Во избежание повторного смерзания разработку разрыхленного грунта следует вести сразу вслед за рыхлением, как правило, лобовым забоем.
В целях повышения эффективности разработки выемок и карьеров необходимо провести утеплительные мероприятия, к числу которых относятся снегозадержание, засоление, покрытия теплоизоляционными материалами, например пенопластом. В районах Сибири и Севера толщина слоя пенопласта составляет для глинистых грунтов 25 см, для песчаных — 30 см. Задержание
и накопление снега для предохранения грунтов от промерзания производятся путем установки снегозадерживающих щитов, которые рекомендуется применять в районах, где возможно накопление снега толщиной не менее 1 м. Предохранение грунтов от промерзания производится до наступления периода устойчивых отрицательных температур.
Перед отсыпкой насыпи необходимо очистить от снега и льда ее основание, а в процессе производства работ не допускать попадания снега и льда в тело насыпи. Слои грунта следует отсыпать с такой интенсивностью, чтобы температура грунта, (исключая мерзлые комья) в момент уплотнения грунтоуплотняющими машинами была выше нуля.
Мерзлый грунт в конструкциях земляного полотна традиционно рассматривается как потенциальная угроза потери устойчивости и повышенной деформативности.
В действовавших до 1984 г. нормах содержание мерзлого грунта, укладываемого в насыпь,
было ограничено по объему (не более 30% общего объема насыпи) и по размеру комьев
(не более 0,2 м или не более 2/3 толщины уплотняемого слоя). На практике соблюдение этих норм резко ограничивало возможность строительства в Сибири земляного полотна из местных грунтов в зимнее время. В период после 1984 г. область допустимого применения местных мерзлых
и переувлажненных (льдонасыщенных) грунтов была существенно расширена за счет применения полимерных геотекстильных, пенопластовых и армодренажных материалов и новых эффективных методов регулирования водно-теплового режима грунтовых массивов земляного полотна [6-9].
Мерзлый грунт следует размещать равномерно и укладывать на расстоянии более 1 м
от поверхности откосов, не допуская его укладки в виде отдельных гнезд. Верхнюю часть насыпи и слой над водопропускными трубами высотой не менее 1 м отсыпают талым глинистым
или дренирующим грунтом. Насыпи за задними гранями мостовых устоев и конуса отсыпают талым дренирующим грунтом.
Насыпи на поймах рек в пределах затопления, а также реакционные земляные сооружения возводят только из скальных и крупнообломочных грунтов, а также песков крупных и средней крупности. На затопляемых поймах насыпи возводят до начала половодья на высоту
не менее 0,5 м выше отметки ожидаемого горизонта высоких вод (с учетом высоты волны)
с укреплением откосов.
Высота насыпей, отсыпаемых из глинистых грунтов в зимнее время в зависимости
от среднегодовой температуры воздуха и климатических условий, приведена в табл. 3.26.

Таблица 3.26

Для разработки грунтов в зимнее время рекомендуется применять экскаваторы с ковшом вместимостью не менее 1 м3, мощные скреперы. Экскаваторы, оборудованные прямой лопатой
с емкостью ковша 1-1,6 м3, могут разрушать корку мерзлого грунта толщиной до 0,4 м
без предварительного рыхления, драглайны — до 0,15 м. Скреперы в состоянии преодолеть
мерзлую корку толщиной до 0,05 м в связных грунтах, в сухих и песчано-гравийных — до 0,3 м.
Работу землеройных машин зимой целесообразно организовать круглосуточно и узким фронтом, чтобы избежать промораживания грунта во время перерывов работы. При этом должны соблюдаться следующие условия: не раскрывать покрытые снегом или утеплителем площадки разработки до начала работ на них; вести работы без длительных перерывов; производить разработку грунта сразу вслед за рыхлением; защищать от промерзания открытые части забоев, подлежащие разработке при последующих проходках. В случае вынужденных перерывов в работе вследствие метеорологических условий необходимо тщательно утеплять забой.
Планировку основной площадки земляного полотна необходимо производить сразу вслед
за отсыпкой. Основную площадку насыпи из глинистых грунтов планируют после их оттаивания
и предварительного уплотнения грунтоуплотняющими машинами.
Для насыпей, возводимых на полную высоту из глинистых грунтов при отрицательной температуре, принимают запас на: осадку в размере до 5% высоты насыпи в районах с суровым
и холодным климатом и до 3% — в районах с умеренным климатом.
Отсыпку слоев насыпи организуют одновременно на двух захватках: на одной разгружают грунт из автосамосвалов, на другой разравнивают его бульдозером и уплотняют грунтоуптлотняющей машиной. При ширине слоя насыпи более 10 м его отсыпают в несколько приемов полосами шириной 6-10 м. Ha участках мокрых и сырых оснований нижнюю часть насыпи на высоту не менее 0,5 м рекомендуется отсыпать до начала устойчивых заморозков.
При наличии в основании насыпи пней нижний слой следует отсыпать до выпадения снега,
так как иначе будет затруднено его удаление.
Уплотнение грунтов в зимнее время рекомендуется производить тяжелыми трамбующими
или вибротрамбующими машинами, а также решетчатыми катками.
Отделка и сдача земляного полотна под укладку пути производится, как правило, летом.
В случае экономической целесообразности она может производиться и зимой; при этом основная площадка земляного полотна планируется немедленно вслед за отсыпкой верхней части насыпи или разработкой нижнего слоя выемки на коротких захватках длиной 20-50 м в зависимости
от температуры воздуха, а все досыпки производятся талым грунтом с тщательным его уплотнением слоями толщиной 25-30 см. Планировка откосов насыпей и выемок,
а также их укрепление посевом многолетних трав производятся в весенне-летний период.
Опыт строительства железнодорожных линий на п-ове Ямал показал, что применение двухэтапных организационно-технологических схем, в которых нижний ярус насыпи отсыпают зимой из твердомерзлого грунта, а верхний ярус насыпи толщиной от 1,5 до 2,5 м отсыпают
из заготовленного летом сухомерзлого грунта в следующий зимний сезон, не позволяет обеспечить высокие темпы возведения и требуемое качество земляного полотна. Установлено,
что неравномерные деформации нестабилизированных насыпей продолжаются в течение 3-5 лет. Применение этой технологии приводит к большим объемам компенсационно-восстановительных работ, существенному перерасходу балласта при неизбежных частых подъемках и выправках пути и постоянным ограничениям скоростей движения поездов, что снижает эффективность перевозок в периоды рабочего движения и временной эксплуатации.
С целью преодоления перечисленных затруднений в [78] предложены новые технологии сооружения земляного полотна, позволяющие ускорить процесс его стабилизации.
Они отличаются составом, последовательностью и режимами выполнения операций.
В соответствии с ними операции разработки, перевозки и укладки всего профильного объема твердомерзлого песчаного грунта в резервы, примыкающие к насыпи, и в нижнюю часть насыпи ниже расчетного положения верхней границы мерзлоты выполняют только в зимнее время. Операции же послойной срезки оттаивающего грунта и формирования из него верхней части насыпей выше расчетного положения верхней границы мерзлоты выполняют только летом
(рис. 3.64, 3.65).







Методом послойной солнечной оттайки за один летний сезон разрабатывают грунтовый массив толщиной от 3,5 до 8 м в зависимости от толщины и периодичности срезки оттаявшего слоя и от суммарной влажности мерзлого грунта. Применение организационно-технологических схем с перераспределением основных операций по сезонам года позволяет
в 1,5 раза увеличить темпы сооружения земляного полотна и, что самое важное, — сооружать качественное земляное полотно практически в любых условиях криолитозоны в сочетании
с уменьшением экологически вредных воздействий на окружающую природную среду
за счет исключения буровзрывных и транспортных работ в тундре весной в период схода снегового покрова и летом.
Возможно выполнение работ по сооружению насыпей в зимнее время способами гидромеханизации, объемы которой возрастают в связи с необходимостью проведения земляных работ в районах с малой продолжительностью теплого периода. Наиболее благоприятные условия создаются при разработке песчаных грунтов без включений глинистого грунта. Разработаны
и применены на строительстве железных дорог Сибири новые технологии и средства гидромеханизации для добычи дренирующих грунтов с больших глубин из-под засоренных
и мерзлых вскрышных пород с подачей гидросмеси на расстояния до 20 км. Освоены технологии намыва мелких песков в профильные насыпи.

Применение новых технологий и оборудования гидромеханизации для комплексной механизации работ при отрицательной температуре воздуха позволило впервые в мире преодолеть сезонность земляных работ в условиях сурового климата и организовать на севере Сибири круглогодичную работу плавучих земснарядов в течение нескольких лет без перерыва.

Admin добавил 16.11.2011 в 09:37
Вы можете дополнить или изменить данную статью, нажав кнопку Редактор

Тема перенесена
 

Эта тема была перенесена из раздела Wiki.

Перенес: Admin. Держитесь и всего вам доброго.