Лекция 13 Спецсооружения в сложных природно

1
Лекция 13
Спецсооружения в сложных природно-геологических районах.
Спецсооружения в сейсмических районах
При проектировании автомобильных дорог в районах, подверженных землетрясениям силой 6–9 баллов (наибольшая сейсмичность в России) по
12-ти балльной шкале, необходимо учитывать появление дополнительных сейсмических сил, действующих на земляное полотно и искусственные сооружения.
При землетрясениях 6 баллов и выше активизируются оползни, обвалы и
осыпи на горных склонах. При интенсивности землетрясения 9 и более баллов
возникают сдвиги и просадки насыпей на косогорных участках, оползания и обвалы верховых откосов выемок.
Для обеспечения безопасного движения на автомобильных дорогах в районах, подверженных землетрясениям, необходимо проведение следующих антисейсмических мероприятий.
1. Для обеспечения устойчивости земляного полотна выполняют уполаживание откосов и устраивают улавливающие траншеи, стены и др. защитные сооружения с верховой стороны для защиты от обвалов, а с низовой стороны откос
насыпи укрепляется подпорными стенами или банкетами.
2. В районах с сейсмичностью 8 и 9 баллов на косогорах с крутизной от 1:2
до 1:1 насыпи рекомендуется заменять полумостами, эстакадами, косогорными
мостами.
3. Поперечные профили типа полунасыпи-полувыемки не рекомендуются
из-за оползания насыпной части. В этом случае целесообразно разместить земляное полотно полностью на полке, врезанной в склон.
4. Проектирование сейсмостойких искусственных сооружений с учетом
следующих особенностей:
1) применять конструкции облегченного типа для снижения усилий и повышения устойчивости сооружения;
2
2) уменьшать жесткость сооружения, что позволит сооружению совершать
колебания, которые вызываются сейсмическими силами и сохранять свои защитные функции;
3) применять конструкции с более однородной структурой по длине и по
высоте, что смягчает неблагоприятный эффект при разнохарактерных колебаниях
отдельных частей сооружения;
4) для строительства сооружений применять строительные материалы: железобетон и металл как наиболее прочные по сравнению с другими материалами.
5. При проектировании защитных галерей следует уменьшать массу и снижать центр тяжести их конструкций. Для этого галереи устраиваются с наклонным перекрытием без амортизирующей засыпки. Для уменьшения динамических
ударов на такое перекрытие следует предусматривать устройство дополнительных защитных сооружений выше галереи.
6. В сейсмических районах проектирование дороги на балконах нецелесообразно ввиду их плохой сопротивляемости сейсмическим воздействиям.
Спецсооружения в заболоченных районах
При постройке автомобильных дорог через глубокие болота иногда целесообразно проложить дорогу на эстакаде вместо отсыпки насыпи.
При обосновании варианта проложения дороги через болото следует учитывать следующие обстоятельства:
1) при проложении дороги через болото на эстакаде сокращается срок
строительства;
2) при отсыпке насыпи без выторфовывания расход грунта может значительно превышать расчетный (до 47% проектного объема);
3) длительность осадки грунта насыпи может достигать до 20 см в год, что
требует дополнительных затрат на восстановление проектного профиля дороги;
4) применение эстакад на болотах позволяет спрямить и укоротить дорогу, а
не прокладывать трассу в обход глубоких участков;
3
5) применение эстакады позволяет снизить затраты на эксплуатацию дороги
в целом.
Наиболее рациональна следующая конструктивная схема эстакады: пролетное строение – балочное (плитное) разрезное железобетонное сборное с пролетами до 18 м и опоры – железобетонные призматические сваи или сваи-оболочки
диаметром до 60 см.
Спецсооружения в овражистых районах
Образование оврагов является результатом водной эрозии – процесса размыва почв и рыхлых подстилающих их пород стекающими со склонов потоками
воды от дождей и таяния снега.
Ежегодный прирост длины оврага может достигать 10–15 м. Глубина оврагов может достигать несколько десятков метров, а длина до 15–20 км.
Овраг развивается до тех пор, пока не достигнет грунтовых слоев, не поддающихся размыву, или пока питающий его водосборный бассейн не уменьшится
до такой степени, что размыв прекратится.
Защитные мероприятия по закреплению оврагов решают три задачи: снижают и замедляют приток воды к оврагу; укрепляют вершину оврага; закрепляют
русло оврага.
Для уменьшения и замедления стока воды с площади водосборного бассейна осуществляют агротехнические мероприятия: создание травяного покрова, выращивание лесных полос.
Для закрепления вершины и русла оврага устраивают сеть русловых и донных укрепительных сооружений в виде валов, канав, запруд и спецсооружений:
перепадов, быстротоков и водосбросов, рис. 1.
4
Рис. 1. Укрепительные спецсооружения:
а – быстроток; б – перепад с шахтным водосбросом;
в – консольный водосброс; г – перепады
Закрепление придорожных оврагов требует ряда лет. Начатое строителями,
оно завершается уже в процессе эксплуатации дороги.
Спецсооружения в карстовых районах
Карстовые процессы происходят в толще растворимых горных пород – гипса, известняка, доломита, каменной соли и др., выщелачиваемых подземными водами. В результате совместной деятельности грунтовых и проникающих поверхностных вод такие горные породы растворяются и уносятся подземными водами.
В толще земли образуются пустоты, подземные ходы, полости и большие пещеры, а на поверхности – всевозможные углубления, вызванные обрушением и проседанием кровель полостей, а также воронки, рытвины и борозды, появляющиеся
в результате непосредственного размыва и растворения. Диаметр карстовых воронок обычно составляет 1–50 м, а глубина достигает 15–20 м.
Для борьбы с карстовыми процессами предусмотрены следующие защитные
мероприятия:
1) отказ от применения напорных труб и мостов, рассчитанных на аккумуляцию воды перед сооружением;
2) укрепление русел водотоков и отводных канав;
5
3) заполнение через буровые скважины (тампонирование) расположенных
вблизи от дороги карстовых полостей и трещин песчано-глинистыми, битумными
и цементными растворами для уменьшения водопроницаемости растворимых
горных пород вблизи искусственных сооружений;
4) устройство глубокого дренажа, прерывающего движение к земляному
полотну грунтовой воды;
5) пересечение участка карстовых полостей эстакадой с опорами, заложенными ниже толщи, подверженной карстовым процессам.