Проектирование дорог в районах вечномёрзлых грунтов

Вечномёрзлыми называют грунты, содержащие замёрзшую воду и имеющие температуру ниже 0^о С в течение длительного периода времени – от нескольких лет до десятков тысячелетий. В ряде мест, в пределах мёрзлой толщи встречаются мощные прослойки льда – погребённый лёд.

Верхний слой грунта, который весной оттаивает, а зимой вновь замерзает, называютдеятельным слоем. Если деятельный слой сливается с поверхностью вечной мерзлоты, последнюю называют сливающейся.

Толщина деятельного слоя зависит от рельефа местности и экспозиции склонов, от состава грунтов, растительного покрова и климатических факторов. На южных склонах грунт летом оттаивает на большую глубину, чем на северных. Глинистые грунты имеют большую теплопроводность, чем, например, торфяники.

Постройка автомобильной дороги вносит большие изменения в природный режим вечномёрзлых грунтов. Вырубка на придорожной полосе деревьев и кустарников, удаление мохового покрова способствуют увеличению толщины деятельного слоя. При оттаивании пылеватые льдонасыщенные вечномёрзлые грунты из твёрдого состояния переходят в разжиженное, растекаясь под действием собственного веса. Оттаивание вечномёрзлого грунта под невысокими насыпями в зависимости от количества льда, содержащегося в грунте, вызывает дополнительные осадки или полное расползание насыпей. На участках с близким к поверхности расположением погребённого льда, при таянии на полосе отвода могут возникнуть провальные озёра (термокарстовые явления). Откосы выемок, разработанных в вечномёрзлых грунтах, содержащих прослойки льда, при оттаивании подвержены сплывам. Наоборот, средние и высокие насыпи, создавая теплоизоляцию, способствуют поднятию уровня вечной мерзлоты, которая может входить в тело насыпи.

Дорогу проектируют в насыпях с рабочими отметками, гарантирующими снегонезаносимость. Выемки допускают лишь в случаях крайней необходимости и только в сухих грунтах.

Нежелательными для проложения трассы являются участки: заболоченные, осушение которых по условиям рельефа затруднительно; с пылеватыми грунтами, которые при оттаивании приходят в плывунное состояние; с высоким уровнем стояния грунтовых подмерзлотных вод, понижение которых в условиях вечной мерзлоты сопряжено с существенными трудностями; с близким расположением линз ископаемого льда или с интенсивными наледными процессами.

Трассу автомобильных дорог в зоне распространения вечномёрзлых грунтов следует располагать в наиболее благоприятных условиях грунтов и рельефа, отдавая преимущество сухим участкам, на которых изменение режима вечной мерзлоты и оттаивание грунтов не отражается на устойчивости земляного полотна. К их числу относятся участки:

-с близким залеганием коренных скальных пород или сложенные на глубину более 10 метров и более каменистыми, гравелистыми и песчаными сухими грунтами без ледяных прослоек, физико-механические свойства которых не меняются при замерзании и оттаивании;

-с залеганием вечной мерзлоты на глубине более 5 – 6 метров, сложенные из грунтов, которые при оттаивании не переходят в плывунное состояние;

-с обеспеченным водоотводом, склонам южной экспозиции и сухим, хорошо дренированным террасам речных долин.

В зависимости от состава и льдонасыщенности грунтов, режима деятельного слоя, глубины залегания погребённых льдов возможны два принципиально различных метода строительства:оттаивание вечной мерзлоты в основании с заменой неблагоприятных грунтов и сохранение существующего режима мерзлоты.

Первый метод наиболее рационален в южной части зоны вечной мерзлоты. На него следует ориентироваться во всех случаях, когда грунтовые условия района строительства сравнительно благоприятны: грунты малольдисты и их влажность при оттаивании не превышает 0,8 от предела текучести, рельеф позволяет осушить придорожную полосу, грунты относятся к категории непучинистых или слабопучинистых.