Файл: Строительство фундаментов опор малых и средних мостов в суровых климатических условиях..pdf

строенных на монолитных бетонных фундаментах и заглуб­ ленных в вечномерзлые грунты на 1,5—2,5 м, почти все под­ вергались деформациям выпучивания. В мостах, построенных с заглублением фундаментов в вечномерзлые грунты пример­ но на двойную мощность деятельного слоя (4—6 м), выпучи­ вание опор было крайне редким явлением.

Имелись случаи оттаивания вечномерзлых грунтов под фундаментами опор постоянных мостов. Это вызывало как осадку, так и выпучивание опор. Особенно подвергались этим деформациям опоры мостов, расположенных в условиях высо­ котемпературных вечномерзлых грунтов. В этих условиях вы­ пучивание опор происходило по той причине, что понижение верхней границы вечной мерзлоты увеличивало мощность де­ ятельного слоя—тем самым и суммарную силу выпучивания опоры, а заанкеривание фундамента в вечномерзлом грунте уменьшалось.

За последние годы в условиях северной строительно-кли­ матической зоны в районах Сибири и Дальнего Востока на­ блюдались частые случаи деформации фундаментов опор свайно-эстакадных мостов, построенных в пучинистых грун­ тах.

Для устойчивости опор эстакадных мостов в этих районах требовалось, в зависимости от мерзлотно-грунтовых условий и конструктивно-технологических решений фундаментов, обес­ печить необходимую анкеровку свай в грунте ниже глубины деятельного слоя.

Причиной, вызвавшей массовый характер деформаций свайно-эстакадных мостов, является не облегчение конструк­ ций фундаментов опор мостов, а те недостатки конструктивнотехнологического характера, которые имели место при их воз­ ведении.

В настоящее время разработаны специальные проекты свайно-эстакадных мостов для строительства в районах север­ ной строительно-климатической зоны. Однако устойчивость таких фундаментов в большей степени зависит от способов их возведения, чем от конструктивных решений, поэтому тех­ нологии их сооружений в различных геологических и мерз­ лотно-грунтовых условиях должно быть уделено достаточно внимания.

Наименьшую площадь смерзания с деятельным слоем (см. табл. 1 и 2) имеют при низких насыпях и малых пролетах фундаменты стоечно-стаканного, свайного и столбчатого ти­ пов; при высоте насыпи более 4 м и пролетах длиною до 16,5 м—столбчатые фундаменты. Устои и промежуточные опо­ ры массивной конструкции, а также свайные фундаменты с низкими и высокими ростверками имеют сравнительно боль­ шую площадь смерзания с грунтом деятельного слоя.

Заделку фундаментов можно считать обеспеченной, если

15

глубину анкеровки 'принять согласно табл. 3, разработанной в Хабаровском институте инженеров железнодорожного транс­ порта (ХабИИЖТ).

Из этой таблицы следует, что если для свайных и столбча­ тых фундаментов обеспечение глубины анкеровки в вечно­ мерзлые грунты на величину 4 м вполне возможно, то для фундаментов мелкого заложения, требующих в этих же усло­ виях глубины анкеровки, равной 2—2,5 м,—затруднительно из-за необходимости разработки котлованов глубиной до 5—6 м. Если еще учесть производство работ в летнее время и при этом неизбежность оттаивания вечномерзлых грунтов, то применение фундаментов мелкого заложения, сооружаемых «котлованным» способом, возможно лишь в условиях их опирания на скальные породы или на непросадочные при оттаи­ вании грунты. Свайные фундаменты с низкими ростверками хотя и обеспечивают устойчивость фундаментов, но являются многодельными и чрезмерно трудоемкими, требующими, кро­ ме котлованных работ, еще бурения большого количества скважин. Поэтому применение таких фундаментов для опор малых и средних мостов является нерациональным. Подтвер­ ждением оказанному служит отказ от таких фундаментов на строящихся линиях Вам—Тында и Чита—Иркутск и их заме­ на другими типами.

Наиболее устойчивыми против выпучивания можно счи­ тать конструкции бесплитных свайных, столбчатых и анкерных фундаментов. Однако целесообразность применения фунда­ ментов анкерного типа определяется конкретными местными условиями строительства и, следовательно, универсальными они не являются.

Бесплитные свайные и столбчатые фундаменты в более полной мере отвечают требованиям индустриальности строи­ тельства, обеспечивают устойчивость фундаментов в любых мерзлотно-грунтовых условиях и могут применяться в малых и средних мостах, эстакадах и путепроводах.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ФУНДАМЕНТОВ ОПОР МОСТОВ

Устойчивость фундаментов опор мостов в районах вечной мерзлоты и глубокого сезонного промерзания обеспечивается изменением и совершенствованием их конструктивно-техноло-

16

гических решений, а также путем использования специальных, мероприятий, направленных на нейтрализацию и исключение процессов термомеханического взаимодействия фундамента опор с мерзлыми и промерзающими грунтами.

Наиболее эффективными и надежными мероприятиями яв­ ляются:

противопучинные—применение химически стойких обмазок: и покрытий фундаментов в пределах деятельного слоя на осно­ ве эпоксидной смолы, устройство уширений (анкеров) в ниж­ ней части фундаментов, применение дренирующих засыпок: конусов и насыпи в пределах расположения устоев, заполне­ ние пазух и пространств местным грунтом;

защитные от протаивания—достаточное заглубление фун­ даментов в вечномерзлый грунт; заложение фундаментов на плотные непросадочные основания; качественное зимнее про­ изводство фундаментных работ, использование сборного бе­ тона и железобетона, устранение подпора воды и образования наледей в пределах мостов за счет проектирования их с уве­ личенными отверстиями.

Однако наилучшим вариантом является такой тип фунда­ мента, который не требует осуществления мероприятий, обла­ дающих большой стоимостью и не являющихся достаточно надежными при длительной эксплуатации сооружения. С этой точки зрения наиболее оптимальными оказываются столбча­ тые фундаменты, которые в наибольшей мере удовлетворяют поставленным условиям.

Процесс возведения одного столба слагается из следующих операций:

установки в проектное положение и заглубления инвентар­ ного патрубка в слой сезонного промерзания и оттаивания грунта;

разработки и удаления грунта из скважины с применением бурового станка;

установки в пробуренную скважину столба и выверки его положения по проектным осям;

заполнения цементно-песчаным раствором зазора между стенками скважины и столбом на высоту вечномерзлого слоя;

. заполнения местным грунтом оставшегося зазора между стенками скважины и столбом выше цементного раствора до дневной поверхности.

В случае наличия грунтовых вод применяют инвентарные обсадные трубы. После возведения всех столбов опоры уста­ навливается и омоноличивается насадка.

Заполнение скважин цементно-песчаным раствором произ­ водится после установки столба в скважину на проектную от­ метку. Раствор в скважину подается по трубе диаметром 75—100 мм растворонасосом. При наличии в скважине воды раствор рекомендуется укладывать по методу ВПТ. В случае

17

применения обсадной трубы последнюю извлекают по мере нагнетания цементно-песчаного раствора в скважину.

Сравнение столбчатой опоры моста, построенной -на авто­ дороге Улан-Удэ—Чита, с другими типами опор приведено в табл. 4.

Рассматриваемая столбчатая опора состоит из располо­ женных в один ряд трех столбов диаметром 60 см, длиной 17 м, заглубленных в грунт на 14 ж и объединенных поверху насадкой толщиной 60 см.

Столбчатая опора имеет наиболее низкую сметную стои­ мость по сравнению с другими типами опор, возводимых в тех же условиях.

* В объем кладки столбчатой опоры включен цементно-песчаный рас­ твор для заполнения нижней части скважины (10,7 ж3).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании обобщения опыта строительства и эксплуа­ тации мостов в условиях северной строительно-климатической зоны можно сделать следующие выводы.

При строительстве фундаментов опор малых и средних мо­ стов по принципу сохранения мерзлого состояния грунтов основания следует отказаться от широкого применения фун­ даментов, сооружаемых на естественном основании «котло­ ванным» способом.

Береговые и промежуточные опоры с массивной или об­ легченной надфундаментной частью и монолитными или сбор-

18

но-монолитными фундаментами на естественном мерзлом осно­ вании не удовлетворяют требованиям индустриально-скорост­ ного строительства, характеризуются низкими технико-эконо­ мическими показателями и предрасположены к возникновению деформаций и повреждений в случае деградации вечно­ мерзлых грунтов. Использование для этих опор различных за­ щитных мероприятий является нетехнологичным и в большин­ стве случаев малоэффективным.

Столбчатые опоры с фундаментами анкерного типа, а так­ же стоечно-стаканные, при всех своих достаточно высоких технико-экономических показателях, не могут широко исполь­ зоваться в строительстве на вечномерзлых грунтах, поскольку имеют недостатки, присущие массивным монолитным фунда­ ментам.

Возможность деградации вечномерзлых грунтов в зоне та­ ких фундаментов будет примерно одинаковой с массивными, вследствие «котлованного» способа производства работ и при­ менения монолитной кладки. Поэтому такие фундаменты ре­ комендуются для применения только в условиях неглубокого залегания скальной породы или других плотных непросадочных при оттаивании грунтов.

Опоры различного типа на свайных фундаментах с низким ростверком (см. рис. 1) могут применяться для строительства средних и больших мостов при глубоком залегании верхней границы вечной мерзлоты. Однако следует учесть, что техни­ ко-экономические показатели таких фундаментов низкие.

Для опор малых и средних мостов наиболее приемлемыми из применяемых типов являются бесллитные свайные фунда­ менты. Такие конструкции (см. рис. 3) рациональны при дли­ не пролетов до 11,5 ж для железнодорожных мостов и до 16,5 м— для автодорожных. При больших пролетах и высокой насыпи эффективность их применения снижается из-за резко­ го увеличения количества свай под опорами.

Опоры мостов с фундаментами столбчатого типа (см. рис. 4, 5) по своим конструктивно-технологическим решениям и технико-экономическим показателям являются наиболее перспективными в различных условиях строительства. Такая опора состоит из наименьшего количества элементов, проста в возведении и надежна в эксплуатации. Эффективность та­ ких опор тем выше, чем меньше количество столбов и разме­ ры их поперечного сечения.

Применение столбчатых опор позволяет исключить произ­ водство трудоемких котлованных работ, в меньшей мере на­ рушается мерзлое состояние грунтов в процессе строительст­ ва, восстановление мерзлоты происходит сравнительно быст­ ро, еще в период строительства мостового перехода.

Опоры автодорожных малых и средних мостов рекоменду-

19