Методические рекомендации по проектированию и строительству автомобильных дорог на промороженных основаниях в заболоченных районах Западной Сибири

Министерство транспортного строительства

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ

НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

(СОЮЗДОРНИИ)

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ

АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ НА

ПРОМОРОЖЕННЫХ ОСНОВАНИЯХ В

ЗАБОЛОЧЕННЫХ РАЙОНАХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ

Одобрены Главдорстроем Минтрансстроя
 
 
Москва 1975
 
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ НА ПРОМОРОЖЕННЫХ ОСНОВАНИЯХ В ЗАБОЛОЧЕННЫХ РАЙОНАХ ЗАПАДНОЙ СИБИРИ. М., Союздорнии, 1975
Предложены конструкции земляного полотна автомобильных дорог III - V, III-п и IV-п категорий на болотах I и II типов, предусматривающие использование торфяных грунтов в мерзлом состоянии в качестве несущего основания. Определены условия рационального применения этих конструкций.
Даны методы расчета термической и деформационной устойчивости и конструирования автомобильных дорог на промороженных основаниях, приведены расчетные физико-механические показатели минеральных грунтов и торфов нарушенного и ненарушенного сложения.
Содержатся рекомендации по организации и технологии строительства автомобильных дорог на промороженных основаниях при прохождении болот I и II типов.
Табл. 15, рис. 16.
Предисловие
«Методические рекомендации по проектированию и строительству автомобильных дорог на промороженных основаниях в заболоченных районах Западной Сибири» разработаны Омским филиалом Союздорнии с участием треста «Тюмендорстрой» на основе изучения физико-механических свойств торфов, теоретических исследований, материалов наблюдений за опытными участками дорог с капитальным типом покрытия, обобщения и анализа опыта строительства и эксплуатации временных дорог на промороженных основаниях.
Настоящие «Методические рекомендации» предназначены для производственной проверки и внедрения при проектировании и строительстве автомобильных дорог III - V, III-п и IV-п категорий с капитальными из сборных железобетонных плит, переходными и низшими типами покрытий на территории севера Западной Сибири и в других районах, где среднегодовые температуры воздуха ниже 0 °С. Рекомендации по устройству автомобильных дорог на промороженных основаниях с усовершенствованными монолитными типами покрытий предназначены для опытной проверки.
«Методические рекомендации» составили кандидаты технических наук Н.Ф. Савко и Н.М. Тупицын с участием инженеров Б.Ф. Илясова (трест «Тюмендорстрой») и В.И. Бессонова. Лабораторные работы по определению свойств торфов, установлению их расчетных показателей выполнили канд. с.-х. наук Н.М. Голяков, инженеры М.И. Шалыгин и Л.Н. Чеканова.
Замечания и предложения по настоящим «Методическим рекомендациям» просьба направлять по адресу: 143900, Московская обл., Балашиха-6, Союздорнии или 644080, Омск, проспект Мира, 3, Омский филиал Союздорнии.
1. Общие положения
1.1. Настоящие «Методические рекомендации» предназначены для руководства при проектировании и сооружении земляного полотна вновь строящихся автомобильных дорог III - V категории и подъездных дорог промышленных предприятий III-п и IV-п категорий на болотах I - II типов в северной части Западной Сибири, где среднегодовые температуры воздуха ниже 0 °С.
«Методические рекомендации» могут быть использованы также при проектировании и строительстве дорог на болотах в других районах с суровым климатом (север Европейской части, Восточная Сибирь) с установлением на местах расчетных температур поверхности земляного полотна и дорожных покрытий, уточнением физико-механических свойств торфов и минеральных грунтов в соответствии с природно-климатическими особенностями района строительства.
1.2. Климат северной части Западной Сибири характеризуется: суровой и продолжительной зимой; сравнительно коротким, но теплым летом; короткими переходными сезонами (весна и осень); поздними весенними и ранними осенними заморозками; резким колебанием температур в течение года, месяца и даже суток; сравнительно высоким количеством выпадающих осадков. Выраженная широтная зональность в климате, почвенном и растительном покровах позволяет разделить территорию Западной Сибири, где среднегодовые температуры воздуха ниже 0 °С, на три зоны - тундру, лесотундру и тайгу.
Основные расчетные характеристики климата по зонам, используемые при проектировании и строительства дорог на промороженных основаниях, приведены в табл. 1.
1.3. При проектировании земляного полотна дорог на промороженных основаниях необходимо учитывать общие требования, предъявляемые к земляному полотну СНиП II-Д.5-72 и СН 449-72, и обеспечивать термическую и деформационную устойчивость мерзлой части основания в теплый период года.
Таблица 1
Район строительства (пункты)
Средняя годовая температура воздуха, °С
Переход температуры воздуха через 0 °С
Дата установления устойчивого снегового покрова
Продолжительность теплого периода года t, час
Средняя за период t температура поверхности tп, 0 °С
 

земляного полотна
цементобетонного покрытия
асфальтобетонного покрытия

осенью
весной

 
Тундра
 
Новый Порт
-8,8
3.Х
6.VI
14.Х
2900
7,8
9,1
9,8
 
Тазовское
-9,3
1.X
31.V
10.Х
2900
8,4
10,4
10,8
 
Ныда
-7,8
4.Х
31.V
16.Х
3050
8,4
10,2
10,4
 
Лесотундра
 
Салехард
-6,4
5.Х
21.V
16.Х
3240
8,8
10,6
11,2
 
Полуй
-6,3
6.Х
21.V
13.Х
3240
9,4
10,6
11,7
 
Надым
-6,6
5.Х
21.V
14.Х
3240
9,6
10,9
11,7
 
Уренгой
-7,8
3.Х
26.V
12.Х
3120
9,5
11,0
11,5
 
Питляр
-5,6
6.Х
18.V
14.Х
3360
9,0
11,0
13,0
 
Тайга
 
Тарко-Сале
-6,7
2.Х
21.V
12.Х
3260
9,8
11,5
12,0
 
Толька
-6,1
5.Х
14.V
14.Х
3540
10,6
11,7
12,4
 
Ларьяк
-3,3
11.Х
27.IV
22.Х
3890
11,0
12,6
13,4
 
Нижневартовск
-3,0
10.Х
25.IV
20.Х
4030
10,6
12,4
13,0
 
Сургут
-3,1
12.Х
28.IV
23.Х
3910
10,2
12,6
14,5
 
Самарово
-1,4
13.Х
17.IV
24.Х
4270
10,5
12,7
13,4
 
Ермаково
-3,6
10.Х
28.IV
18.Х
3950
11,4
12,2
13,0
 
Игрим
-3,1
10.Х
26.IV
21.Х
-
-
-
-
 
Березово
-3,8
9.Х
3.V
19.Х
3810
9,8
11,8
-
 
Казым
-3,8
9.Х
29.IV
21.Х
3900
10,3
11,7
12,3
 
Нумто
-5,3
8.Х
16.V
12.Х
3550
9,7
12,0
12,2
 
Кондинское (Октябрьское)
-1,0
10.Х
27.IV
23.Х
4010
10,2
11,8
12,4
 
Не рекомендуется проектировать дороги на промороженных основаниях на участках топей выклинивания и проточных топей с циркулирующими потоками теплых болотных вод, где образуются тепловые потоки снизу f ³ 2,5 ккал/(м2 × час × град).
Величину тепловых потоков определяют по формуле
                                                           (1)
где lт - коэффициент теплопроводности торфяной залежи, l ≈ 0,45 ккал/(м × час × град.);
t1 и t2 - замеренные при изысканиях в конце летнего периода температуры торфяной залежи соответственно на глубине 1,0 - 1,2 м и 1,6 - 1,8 м, °С;
l - расстояние между точками замера температур, м.
На участках, где величина тепловых потоков снизу более 2,5 ккал/(м2 × час × град.), следует проектировать «плавающие» насыпи.
1.4. Земляное полотно на промороженных основаниях проектируют на основе детальных инженерно-геологических изысканий с необходимыми полевыми и лабораторными испытаниями торфов и минеральных грунтов.
Значения расчетных характеристик торфов устанавливают с учетом возможности их работы под нагрузкой от насыпи в условиях незавершившейся консолидации в соответствии с «Методическими указаниями по проектированию земляного полотна на слабых грунтах» (М., Оргтрансстрой, 1968).
Ориентировочные значения расчетных показателей характерных торфов Западной Сибири и методы их определения приведены в приложении 1.
1.5. В местах пересечения автомобильной дороги с подземными коммуникациями (нефте-, газопровод, водопровод, теплофикационный трубопровод) и на участках сооружения водопропускных труб земляное полотно следует проектировать с расчетом на полное или частичное выторфовывание.
1.6. Метод строительства на промороженных основаниях предусматривает ведение работ широким фронтом в зимний и летний периоды года. Основной объем работ выполняют в зимний период: промораживают торфяную залежь болота, намораживают торфяную плиту и отсыпают нижнюю часть насыпи из минеральных грунтов на высоту не менее 0,6 м. Выполнение указанных мероприятий позволяет создать благоприятные условия для пропуска технологического транспорта и завершения работ по досыпке земляного полотна до проектных отметок и устройству дорожной одежды в летний период.
Сооружение на отдельных участках дороги земляного полотна на промороженных основаниях и «плавающих» насыпей позволяет строительной организации обеспечить ведение работ на болотах высокими темпами с равномерным и максимальным использованием дорожно-строительной техники в течение года.
2. Проектирование
2.1. Земляное полотно, сооружаемое на промороженных болотных грунтах, следует проектировать на болотах I и II типов для дорог с покрытием из сборных железобетонных плит, с переходными и низшими типами покрытий.
При проектировании дорог с покрытием из сборных железобетонных плит целесообразно предусматривать стадийное строительство дорожной одежды. На первом этапе строительства - до завершения осадок торфяного основания - устраивают основание дорожной одежды, укладывают плиты покрытия. На втором этапе - после завершения осадки земляного полотна - производят разборку плит покрытия, выравнивают основание дорожной одежды, укладывают ранее снятые плиты, сваривают и омоноличивают швы покрытия.
2.2. При разработке проектов на строительство опытных участков дорог с усовершенствованными монолитными типами покрытия необходимо предусматривать мероприятия, обеспечивающие завершение осадки земляного полотна к началу работ по сооружению дорожной одежды (устройство временной пригрузки, обкатка насыпи тяжеловесной нагрузкой), или намечать сроки устройства дорожной одежды после завершения осадки основания.
2.3. Конструкция дорог на промороженных основаниях включает в себя следующие элементы: торфяное основание, состоящее из талого и промороженного слоев торфяной залежи; намороженную плиту из торфа в нижней части земляного полотна; земляное полотно из минеральных грунтов; дорожную одежду; боковые теплоизолирующие призмы из торфа; боковые водоотводные канавы или резервы.
Промороженный слой торфяной залежи и намороженная торфяная плита обеспечивают прочность и уст