58 ТЕХНОЛОГИИ
Рис . 3 . Анализ взаимосвязи влажности , коэффициента пористости и угла внутреннего трения талых грунтов
Statistika , 3D Surface Plot ) характеристик связных грунтов на участках проектирования новой железной дороги Обская — Салехард . Изменение грунтовых характеристик нужно анализировать только совместно . Так , анализ влажности W , коэффициента пористости Kп и угла внутреннего трения φ при оттаивании мёрзлых грунтов показывает их взаимосвязь — низкую прочность при высокой влажности и пористости ( рис . 3 ). В этом причина крайне негативного явления выдавливания грунта из-под насыпи .
Северные строительные технологии Требованиям по безопасности геотехнических объектов на стадии строительного производства соответствует разработанная специалистами ИПСС и запатентованная интенсивная технология с применением технологического регулирования и бортовых ( на машинах ) автоматизированных систем управления .
В состав регулируемых технологических режимов входят интенсивные нагрузки уплотнения , сроки начала и завершения работ , конструктивно-технологические решения по устройству и функционированию дренажа . В период производства работ эти режимы воздействуют на характеристики мёрзлых и талых грунтов — суммарную влажность , соотношение объёмов незамерзающей воды и льдистости , прочность в процессе и после оттаивания . До начала работ необходимо прогнозировать предельную прочность грунтов и общую осадку мёрзлых и талых слоёв по глубине и во времени . Технологическое регулирование нагрузок позволяет гибко реагировать в режиме реального времени на текущие изменения с учётом возможного предельного состояния грунтов в каждом слое .
Рассмотрим стадии комплексной технологии на примере земляного полотна новой железнодорожной линии Салехард — Надым и автомобильной дороги Надым — Салехард . Первая стадия включает устройство дренажной системы : боковые водоотводные канавы , защитный слой в основании дорог и продольные ( при продольном уклоне местности ) или поперечные прорези . Эти работы необходимо выполнить до отрицательных температур ( осенью ), чтобы использовать эффект миграции воды к холодному фронту в защитный слой . Процесс миграции наиболее активен в глинистых грунтах , где влажность верхней зоны возрастает почти в 2 раза по сравнению с нижним слоем . Особенно важно снизить содержание незамёрзшей воды в активной зоне нагрузок на основание , она является основной причиной ползучести мёрзлых грунтов с образованием наиболее опасной поверхности сдвига при оценке устойчивости насыпи .
Вторая технологическая стадия — интенсивное уплотнение грунтов . Её направленность — отжатие воды виброкатком по прорезям , регулирование максимально допустимой нагрузки на каждый слой с учётом его состояния на момент производства работ . Виброуплотнение следует выполнить непосредственно после оттаивания , пока грунт имеет повышенный коэффициент фильтрации . Отжатие , отвод воды и соответствующее снижение влажности приводят к повышению плотности грунтов .
Вместе с тем в оттаявших слабых грунтах при техногенных нагрузках следует учитывать принцип технологического взаимодействия механических и температурных процессов , по которому в ходе работ могут возникнуть опасные сочетания характеристик грунтов , определяющие наименьшую несущую способность оснований . Режим работы катков следует уточнять по результатам лабораторных испытаний грунтов и расчёта коэффициента безопасности каждого слоя основания .
Технологическому регулированию способствуют возможности современных виброкатков : автоматизированные системы контроля качества уплотнения и бесступенчатого изменения амплитуды от наименьшего к наибольшему значению . Целесообразно применять виброкатки , оснащённые системой непрерывного слежения за степенью уплотнения грунта и бортовой компьютерной системой глобального позиционирования . Система слежения фиксирует полученные данные о работе катка , достигнутой плотности грунтов и передаёт их на офисный компьютер . Бортовой компьютер машины позволяет оптимально регулировать параметры вибрации , осцилляции в диапазоне амплитуд и скорость движения катка .
В соответствии с принципом технологического взаимодействия механических и температурных процессов связь прочностных характеристик и нагрузок во времени и по глубине деятельного слоя нужно оценивать совместно . Если осадка проходит в прогнозируемом режиме , можно наращивать уплотняющую нагрузку . Если же осадка ускорилась , уплотнение следует прекратить , определить несущую способность грунтов . При возведении насыпи на высокотемпературной мерзлоте и увеличении внешнего давления в верхнем слое грунта