7.1 Общие положения
7.1.1 Проектирование мостов следует осуществлять с учетом требований к охране окружающей среды. В связи с этим, по возможности, следует применять конструкции, вписывающиеся в природу, т. е., с одной стороны, использовать охлаждающие эффекты, создаваемые самой природой (например, оголенные от снега поверхности), а с другой, – учитывать опасные процессы, например заносимость снегом выемок и стесненных неровностями поверхностей.
Расчетный температурный режим должен обеспечивать с учетом конструктивно-технологических мероприятий:
- требуемую несущую способность грунтов;
- устойчивость к нарушениям в результате действий непредвиденных природных или техногенных воздействий.
Рекомендации по обеспечению этих требований приведены в приложениях Г–Л.
7.1.2 Полосу отвода следует назначать с учетом ширины зоны теплового взаимовлияния сооружения с окружающей территорией [1]. Необходимо также обеспечить площади отвода на период строительства, местоположение и размеры которых должны учитывать размещение объектов строительной инфраструктуры: поселков, баз, складов, а также возможность проведения временных снегоуборочных, водоотводных и других работ.
7.1.3 Проектирование и строительство защитных сооружений и проведение мероприятий по защите от заново проявляющихся опасных геологических процессов (ОГП), возникающих в процессе термодинамической стабилизации техногенных и нарушенных естественных грунтовых массивов, проводится по данным мониторинга.
Замену средств временной защиты от ОГП на постоянные устройства рекомендуется проводить по данным мониторинга на базе не менее пятилетних рядов наблюдений.
7.2 Особенности проектирования и строительства
7.2.1 При проектировании сооружений в зоне мостового перехода на многолетнемерзлых грунтах необходимо учитывать следующие природные особенности:
смерзание по боковой поверхности столбов фундаментов с грунтом. До 80 % несущей способности столбов обеспечивается за счет смерзания по боковой поверхности. Технологически это смерзание должно быть обеспечено за счет применения эффективных способов погружения столбов (см. приложение Б) и методов контроля несущей способности (см. приложение В). Недоучет обеспечения должного смерзания может привести к осадкам опор;
горизонтальное пучение грунтов. При расположении фундаментов опор на границе по горизонтали талых и мерзлых массивов за счет подсоса влаги к фронту промерзания происходит формирование линз льда и, как следствие, горизонтальные деформации опор. Для исключения подобных деформаций рекомендуется возводить фундаменты опор в симметричном в плане мерзлотном состоянии либо в процессе возведения опор перемораживать талые массивы технологическими способами (например, установкой временных термосифонов);
характерное для зоны распространения многолетнемерзлых грунтов расположение в верхних слоях слабых грунтов. В этом случае условная заделка столбов фундаментов располагается достаточно глубоко, что ухудшает восприятие столбом горизонтальных нагрузок. Для учета этого явления рекомендуется на промежуточных опорах неподвижные опорные части устанавливать на опорах с лучшими грунтовыми условиями, а устои делать, например, раздельного типа, где столбы воспринимают только вертикальные нагрузки, а давление насыпи воспринимается шкафной частью коробчатого типа;
залегание высокольдистых грунтов (зачастую с наличием погребенных льдов) в верхних слоях грунта в сочетании с пересеченным, холмистым рельефом местности. Данное залегание встречается особенно в приарктических регионах. В этом случае оказывается опасным нарушение поверхностных слоев с растительным покровом. Опасным является образование вертикальных протаивающих поверхностей с оттоком протаивающей жижи. Протаивание формируется в горизонтальном направлении с разрушением очень крупных массивов за короткий период, целых холмов и сплыванием протаивающей массы на дорожное полотно. Меры борьбы – минимальное нарушение естественной поверхности, а в случае начала протаивания – засыпка маловлажными грунтами и укрепление сетками узлов начала протаивания. В ППР и правилах эксплуатации должны быть разработаны мероприятия быстрого реагирования на начинающиеся процессы горизонтального протаивания;
залегание засоленных грунтов, криопегов. Данное залегание существенно затрудняет обеспечение смерзания столбов по боковой поверхности. В этих случаях рекомендуется рассматривать варианты неглубоких фундаментов (до глубины 8–10 м грунты, как правило, не засолены) или фундаментов поверхностного типа.
7.2.2 В регионах с сильным снегопереносом при проектировании мостового перехода рядом с существующим рекомендуется учитывать следующее:
смежные дороги (земляное полотно подходной части) рекомендуется либо располагать совместно с основными площадками на одном уровне, либо не ближе критического расстояния bкр, т. е. минимального расстояния между бровками смежных дорог, при котором снегоотложения у откосов насыпи независимы, вычисляемого по формуле
bкр=i(h1+h2 – 2h3), (8.1)
где 1:i – уклон верхней границы снегоотложений перед дорогой (таблица К.1 приложения К);
h1, h2 – высота насыпей, м;
h3 – высота снежного покрова в ненарушенной зоне.
- в условиях сильного снегопереноса не рекомендуется смежную дорогу делать в виде бермы к первой;
- при проектировании дорог, разъединенных на небольшое расстояние, рекомендуется теплоизолировать пазуху;
если в пределах подходной части земляного полотна имеются выемки, то они должны быть сделаны в регионах с сильным снегопереносом с откосом 1:i, либо должны быть применены выемки тоннельного типа, а в регионах с отсутствием снегопереноса допускается делать выемки с любым откосом, вплоть до вертикального, который способствует подкачке холода в грунты;
если в составе перехода имеется путепровод для пропуска под ним дороги, то в условиях снегопереноса для обеспечения незаносимости снегом дороги рекомендуется учитывать положения приложения К.
7.3 Особенности эксплуатации
7.3.1 В условиях снегопереноса не рекомендуется устраивать снегозащитные сооружения рядом с выемками при наличии сильнольдистых грунтов и погребенных льдов. Под скоплениями снега формируются талики, которые могут привести к деформациям массивов грунтов. В таких случаях рекомендуется проектировать выемки тоннельного типа.
7.3.2 Для обеспечения пожаробезопасности на мостах рекомендуется принимать дополнительные меры по проверке поездов с горючими грузами, в частности, устраивать на станциях габаритные рамы.
7.3.3 В условиях сильного снегопереноса рекомендуется в процессе эксплуатации дороги соблюдать правила расчистки путем продольного или поперечного (за пределами проезжей части) уплотнения снега. Создание снеговых валов недопустимо, поскольку способствует их ускоренному нарастанию с резким увеличением зоны заносов.
Приложение А Принципиальные схемы и конструктивные решения опор мостов
А.1 Рекомендуется применять четыре типа фундаментов (рисунок А.1): глубокого заложения (30–40 м), среднего заложения (15–20 м), мелкого заложения (до 15 м), поверхностного типа. Целесообразность применения типа фундамента зависит от конкретных местных условий, имеющегося оборудования и других факторов.
Основным преимуществом фундамента глубокого заложения (рисунок А.1,а) является тепловая инерционность глубинных слоев многолетнемерзлого грунта, поэтому при колебаниях тепловых условий на естественной поверхности грунта изменение температуры грунта в уровне нижних частей фундамента происходит через многие годы или вообще не происходит. Можно отметить два недостатка. Во-первых, при бурении скважин могут быть нарушены криопеги, при этом рассол, вырвавшись наружу, вызовет засоление грунта в зоне стенок скважины и тем самым ухудшит прочность грунтов по смерзанию со стенками столба. Во-вторых, в глубинных слоях гораздо сложнее восстановить растепление грунта, образовавшееся при бурении скважин и твердении бетона заполнения столба имеющимися искусственными приемами. Второе обстоятельство надолго может задержать момент формирования расчетной несущей способности столба.
Недостатком фундаментов среднего и мелкого заложения (рисунки А.1,б, в) по сравнению с предыдущей схемой является меньшая несущая способность столба и, следовательно, необходимость большего числа столбов в опоре. Другим недостатком по сравнению с предыдущей схемой является меньшая тепловая инерционность, т. е. более резкое растепление грунтов при ухудшении условий на поверхности. Оба эти недостатка могут быть компенсированы применением пустотелых столбов – термоопор (приложение Д), теплоизоляции и других мероприятий. Преимущества этой схемы по сравнению с предыдущей можно отметить два. Во-первых, для погружения столбов требуется менее мощное (следовательно, менее дорогое и более маневренное) оборудование. Во-вторых, технологические нарушения мерзлоты гораздо легче устранить имеющимися в настоящее время средствами.
Преимуществом фундамента поверхностного типа (рисунок А.1 г) является отсутствие необходимости затрагивать естественные природные условия залегания многолетнемерзлых грунтов, сложившиеся веками и легко ранимые иногда без достаточно ясных последствий. В ряде случаев особо сложных грунтовых условий с засоленными, текучими при оттаивании грунтами, погребенными льдами и т. п. этот тип фундамента может оказаться единственно возможным.
А.2 Для промежуточных опор рекомендуется схема, приведенная на рисунках А.2,а, б.
В зоне ледохода кроме этого рекомендуется также схема, приведенная на рисунках А.2,в,г.
А.3 При наличии в зоне устоя слабых грунтов, требующих для обеспечения требуемой несущей способности столбов глубокого заложения, рекомендуется устой раздельного типа, где на столбы передается только вертикальная нагрузка, а горизонтальное давление со стороны насыпи воспринимается коробчатым элементом или стеной с горизонтальной плитой (рисунок А.3).
А.4 При наличии засоленных грунтов, криопегов, особенно в приарктической зоне с низкими температурами воздуха рекомендуются устои со столбчатыми фундаментами мелкого заложения (верхние 8–10 м, как правило, не засолены) или устои с фундаментами поверхностного типа (рисунки А.4 и А.5).
А.5 При использовании грунтов по принципу I рекомендуется в промежуточных и береговых опорах применять пустотелые столбы с использованием принципа охлаждения грунтов термоопорой сквозного или коаксиального типов (рисунки А.6 и А.7).
 | |
| 682 × 218 пикс. Открыть в новом окне | |
Рисунок А.1 – Принципиальные схемы типов фундаментов опор мостов на вечной мерзлоте по глубинам заложения
 | |
| 753 × 325 пикс. Открыть в новом окне | |
а– столбчатая безростверковая опора, фасад; б – то же, вид вдоль оси моста; в – массивная с высоким ростверком опора, фасад; г – то же, вид вдоль оси моста; 1– столбы; 2 – массивная надфундаментная часть опоры; 3, 4 – пролетные строения соответственно с ездой поверху и понизу
Рисунок А.2 – Схемы промежуточных опор мостов
 | |
| 765 × 454 пикс. Открыть в новом окне | |
Рисунок А.3 – Схема береговой опоры (устоя) моста раздельного типа
 | |
| 624 × 279 пикс. Открыть в новом окне | |
Рисунок А.4 – Схема устоя со столбчатыми фундаментами мелкого заложения