Меловые капвложения

Строительство дорог в районах распространения мергельно-меловых пород требует специальных технологий

Меловые грунты, образовавшиеся де­сятки и даже сотни миллионов лет назад, коварны — они имеют свой­ства, которые становятся причиной головной боли для строителей. Ка­жется, что мел — достаточно твердый мате­риал, но стоит ему соединиться с водой, и он разбухает, теряет форму и становится рас­сыпчатым. Там, где есть большие меловые массивы, образуются карсты — подземные пустоты, которые могут обрушиться и образовать поверхностные провалы. Поэтому мел — весьма ненадежное основание. Так, например, в Белгородской области есть рай­оны, где залегают меловые грунты. Там не­редки случаи деформации зданий, появле­ния трещин и разрывов на стенах, осадки и провалов грунта.

Размещение линейных объектов, прежде всего, дорог, на участках с развитием карста, допускается только в случае невозможности или технико-экономической нецелесообраз­ности их обхода. Тогда в ход идут определенно­го рода технологические мероприятия по укреплению несущей способности меловых грунтов. Именно с такими сложностями стол­кнулись дорожники, строящие сейчас обход села Лосево и города Павловска на трассе М-4 «Дон» (633-й—715-й км) в Воронежской обла­сти. Как же решается там эта проблема?

После получения положительного заклю­чения Госэкспертизы были утверждены некоторые нормативные документы, в частности, отраслевая дорожная методика (ОДМ) 218.2.078-2016 «Методические рекомендации по выбору конструкции укрепления откосов земляного полотна автомобильных дорог об­щего пользования», а также ОДМ 218.2.049-2015 «Рекомендации по проектированию и строительству габионных конструкций на ав­томобильных дорогах». Согласно этим доку­ментам, для предупреждения нарушения местной устойчивости откосов и склонов, сло­женных водонеустойчивыми грунтами, пере­ходящими при увеличении влажности в теку­чее состояние (мел низкой прочности), а так­же для защиты их от водно-ветровой эрозии, рекомендуется укрепление их с помощью га­бионных конструкций. А в случаях, когда тре­буется предотвратить фильтрацию поверх­ностных вод через габионные конструкции, необходимо укладывать водонепроницаемую полимерную пленку, защищенную с обеих сто­рон.

Таким образом, конструкция, применяе­мая для укрепления откосов земляного по­лотна на участках залегания мела низкой прочности, состоит из выравнивающего слоя песко-цементной смеси средней толщиной 0,35 м, гекомпозитного мата (гидромат) с предельной продольной прочностью на раз­рыв не менее 20 кН/м и матраца «Рено» толщиной 0,17 м. Устойчивость конструкции обеспечивается за счет упоров и верховых удерживающих элементов.

Комментарий:

Эдуард Исаенко, доктор технических наук, профессор кафедры «Автомобильные и железные дороги» Белгородского государственного технологического университета: «Меловые основания могут размываться постоянными подземными водотоками, которые часто встречаются при трассировании дорог по долинам рек. Образуются подземные полости, а грунтовый свод над ними не всегда прочен и не может выдерживать динамическое воздействие. На участке Горьковской железной дороги между Нижним Новгородом и Петушками есть немало карстовых полостей в основании насыпей. Скорость поездов на них ограничивалась до 40-60 км/ч, что не позволяло выполнить задание МПС СССР — доехать на поезде из Нижнего Новгорода в Москву за 3 часа.

Чтобы обеспечить безопасное и бесперебойное движение над карстовыми полостями, было решено заложить в верхнюю часть деформирующихся насыпей сборное мостовое пролетное строение, которое мы назвали «противокарстовым лежнем». В случае карстового провала лежень не должен был прогибаться более чем на 2 мм при длине волны прогиба около 10 м. Мне довелось быть одним из исполнителей расчетов напряженно-деформированного состояния элементов железнодорожного пути и его карстоопасного основания, которые были выполнены численными методами научно-инженерным центром ГЖД с использованием программного комплекса «Космос-М». Сегодня скоростные поезда на этих карстоопасных участках проходят со скоростями 150-175 км/ч. Деформации пути под поездами соответствуют расчетным».

Справочно:

Габионы — объемные изделия из проволочной крученой сетки, заполненной камнями или другими материалами, которые применяются для различных габионных конструкций. Более ста лет назад габионы были запатентованы как инженерные сооружения, укрепляющие береговую линию рек.