Технология производства земляных работ в условиях вечномерзлых грунтов

Различают два принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований: в мерзлотном состоянии в течение всего срока эксплуатации аэродрома; в оттаивающем или оттаявшем состоянии.

При выполнении земляных работ предусматриваются мероприятия по сохранению мерзлого состояния грунта, или способы удаления и замены слабых грунтов в зависимости от принятого в проекте принципа использования вечномерзлых грунтов.

СНиП рекомендует для сохранения природного режима вечномерзлых грунтов на участке строительства аэродрома осуществлять следующие мероприятия: вдоль контуров летного поля, покрытий и автомобильных дорог на местности до начала строительства обозначать границы охранной зоны шириной не менее 50 м; все работы в границах охранной зоны вести только с обязательным принятием мер для предохранения тундрового покрова от механических повреждений; в летнее время вести систематические наблюдения за сохранностью поверхностного покрова в границах охранной зоны; поврежденные участки тундрового покрова на площадях, предусмотренных проектом под застройки, восстанавливать в теплый период времени.

Дефектные места (глубокие колеи, термокарстовые трещины и др.) должны быть заделаны перед отсыпкой грунтов талым мохоторфом, который доставляют по отсыпанной насыпи и укладывают с уплотнением слоями 10—20 см. Мохоторф должен быть заготовлен заранее, в начале лета, когда он оттаял, а подстилающие его грунты еще находятся в мерзлом состоянии. Снятый мохоторф обязательно должен быть хорошо просушен в штабелях.

Следует учитывать, что растительность оказывает существенное воздействие на вечномерзлые грунты. В то же время растительность является своеобразным индикатором, указывающим на характер залегания и распространения вечномерзлых грунтов, на мощность слоя сезонного промерзания грунтов и на мощность сезонного слоя оттаивания. Это обстоятельство широко используется при проведении мерзлотной съемки.

Временный водоотвод. Устройство канав временного водоотвода на участках залегания льдонасыщенных грунтов допускается как исключение. Глубина канав не должна быть больше половины толщины слоя сезонного промерзания грунта, а дно и откосы их тсрмонзолированы и укреплены против размыва. Особые требования предъявляют, если временный водоотвод находится на косогорных участках. В этих случаях водоотвод устраивают в виде валиков, отсыпаемых из привозных слабофильтрующих грунтов непосредственно на тундровый покров. Откосы валиков с нагорной стороны укрепляют камнями по слою мха.

Технология земляных работ в сложных природных условиях в ряде случаев отличается от обычных, меняются режимы и условия выполнения аэродромо-строительных работ, выбор средств их механизации.

Мерзлотно-грунтовые геологические условия участка строительства аэродрома влияют на выбор принципа использования грунтов в качестве естественных оснований аэродромных покрытий: IA — естественные грунты используются в мерзлотном состоянии в течение всего периода эксплуатации аэродрома;

1Б — допускается частичное оттаивание естественных грунтов в пределах сезоннооттаивающего слоя;

II—допускается оттаивание естественных грунтов на всю глубину сезонного промерзающего слоя. Применяя этот принцип, не-320 обходимо улучшать строительные свойства сезоннооттаивающего слоя путем замены естественных грунтов или тепловой мелиорации.

Выбор принципов производства работ в условиях вечномерзлых грунтов

Принципы 1A или 1Б рекомендуются в тех случаях, когда грунты сезоннооттаивающего слоя являются льдонасыщенными и их модуль деформации в талом состоянии менее 100 кгс/см² и если на участке строительства имеются подземные воды на глубине менее 30 см от нижней поверхности сезоннооттаивающего слоя.

Если толщина сезоннооттаивающего слоя в естественном состоянии менее 0,3 м, во всех случаях рекомендуется применять принцип IA.

Принцип II применим для районов распространения вечномерзлых грунтов, имеющих температуру не ниже —1,5° С, в тех случаях когда участок строительства сложен грунтами, имеющими в талом состоянии модуль деформации не менее 100 кгс/см², подземные льды располагаются не менее чем на 30 см ниже уровня возможного оттаивания грунтов.

Если применяется первый принцип использования мерзлых грунтов, то в подготовительный период необходимо предусмотреть: отсыпку насыпей слоем не менее 1,2—1,5 м и выполнение работ по водоотводу до наступления весенних оттепелей; разработку выемок преимущественно в начале зимы; очистку выемок от снега в течение всей зимы; предохранение вскрытых выемок от протаивания теплоизолирующими материалами — мхом (торфом, соломой, пенопластом и др.) только в теплый период; рыхление мерзлых грунтов скважинным или щелевым методом в объеме не более 1—1,5 сменной работы землеройных машин при послойном рыхлении мерзлых грунтов, навесными дорожными рыхлителями на базе тракторов мощностью не менее 250 л. с. при уменьшенном количестве зубьев, вплоть до одного.

Второй принцип применяют в легкоосушаемых грунтах при неглубоком залегании скальных пород или если осадка вечномерзлого слоя в пределах расчетной глубины оттаивания не превысит предельно допустимых значений, а также при несплошном распространении вечномерзлых грунтов, сильно фильтрующих в оттаявшем состоянии. Этот принцип можно использовать и при других мерзлотно-грунтовых условиях, если сохранение мерзлого состояния грунтов по технологическим, конструктивным или экономическим соображениям нецелесообразно.

Выбранный принцип по возможности должен сохраняться не только при строительстве аэродрома, но и всего комплекса сооружений аэропорта.

При организации работ по второму принципу необходимо также учитывать заблаговременные (не менее чем за 1 год до начала основных работ) расчистки территории стройплощадки от деревьев, кустарника и мохорастительного покрова, а также устройство водоотводных канав для осушения. При первых весенних оттепелях необходимо: расчистить стройплощадку от снежного покрова и накоплений его с начала зимы; организовать ускоренную разработку, в том числе с послойным оттаиванием и уплотнением дна. выемок, траншей и др. Должна быть проведена защита от промерзания вскрытых осенью выемок, траншей и котлованов мхом, торфом, соломой, опилками и др. Иногда применяют искусственное оттаивание: поверхностное — дымовыми или газовыми горелками, электронагревателями; радиальное — водяными, паровыми или электрическими иглами и электронагревателями. Природные грунты заменяют песчаными или крупнообломочными на расчетную глубину в тех случаях, когда оттаивание основания после осушения и прогрева может вызвать недопустимые деформации. Способ оттаивания выбирают исходя из местных условий и технико-экономических соображений.

Для оттаивания на глубину до 10—12 м применяют игловое гидрооттаивание, используемое на участках преимущественно с супесчаными и суглинистыми грунтами, имеющими коэффициент фильтрации не ниже 50 м/сут. Оттаивание происходит в результате теплоотдачи воды с естественной температурой, нагнетаемой под напором насосами в толщу мерзлого грунта через иглы погруженные в предварительно пробуренные скважины.

Одним из наиболее эффективных способов считается оттаивание солнечным теплом, применяемое для разработки больших полигонов с последующей экскавацией и небольших участков с малой механизацией.

В обоих случаях вначале вскрывают поверхность мерзлых пород, которые оттаивают солнечным теплом в течение летнего сезона, а затем разрабатывают машинами.

Применение метода оттаивания солнечным теплом целесообразно лишь для гравийных пород, глубина оттаивания которых за один сезон достигает 5—б м. Для глинистых грунтов этот метод неэкономичен.