2809

вий в месте заделки стволов пальмы в грунте. Это снижает возможность поломки и чрезмерной деформации каждого ствола во время сильных порывов ветра [10].

Пешеходный мост также предназначен для визуальной связи центра города с окружающей местностью, чтобы показать его посетителям окрестности и изменение пейзажа при смене сезонов года. Для этого была спроектирована смотровая площадка со спиралевидным пешеходным мостом. Она достигает высшей точки над главной оживленной улицей города (рис. 1).

Рис. 1. Общий вид на конструкцию

В результате проектирования этого сооружения получилась стальная объемная спиралевидная пешеходная конструкция. На выбор варианта конструкции моста сильно повлияли инженерно-геологичес- кие условия и расположение корней дерева, которые должны были быть защищены при производстве работ.

Для того чтобы спроектировать конструкцию основания, были проведены инженерно-геологические изыскания, в результате которых было установлено, что в пределах изученной толщи грунтов (10 м) залегают рыхлый мелкозернистый песок, мягкопластичная глина и ил. Уровень грунтовых вод был зафиксирован на глубине 1,2 м ниже поверхности земли. Он значительно изменяется в зависимости от времени года и доходит до отметки 1 м.

431

Основной проблемой при проектировании фундамента моста было установление месторасположения корней и основания, откуда произрастают стволы дерева. Обнаружение этих элементов корневой системы было решающим фактором, для того чтобы избежать их повреждения во время строительства. Для определения месторасположения корней дерева был применен георадар с использованием антенны, работающей на частоте 500 МГц. Таким образом, было исследовано пространство диаметром 15 м вокруг дерева. Эта система позволяет распознать характеристики материалов на глубине до 2 м.

В результате этих изысканий был спроектирован фундамент глубокого заложения, представляющий собой небольшие сваи, которые были размещены в местах, где исключается повреждение основания дерева и корней. Для обеспечения необходимой несущей способности основания были использованы висячие и железобетонные буронабивные сваи с уширениями. Для объединения свай был применен железобетонный круглый ростверк толщиной 200 мм.

Основная несущая часть конструкции – стальная, в форме объемной спирали. Радиус спирали увеличивается по мере восхождения к ее верхушке. Внешний радиус в основании составляет 3,5 м и достигает 5 м на вершине. Двойная спиральная форма была спроектирована для выдерживания постоянных и временных нагрузок от пешеходов и ветра, воздействующих на конструкцию и пальму. Расстояние между главной двойной спиралью равно 1,15 м. Пространственный каркас конструкции имеет форму, аналогичную перевернутому конусу (рис. 2).

Рис. 2. Пространственный каркас конструкции

432

Для рационализации конструкции были использованы стальные трубчатые элементы одинакового диаметра 63,3×15 мм. Чтобы поддержать спиралевидную конструкцию, были установлены 24 пересекающих стальных элемента в два круга над железобетонным кольцеобразным ростверком по 12 элементов в каждом, которые были разделены на идентичные сегменты по 3 м длиной.

Главная поддерживающая конструкция высотой 9,5 м сделана из соединяющихся друг с другом квазивертикальных элементов. Их концы закреплены в кольцеобразном ростверке, который придает жесткость всей поддерживающей конструкции. Шпренгельная балка, которая формирует пешеходную часть моста, имеет длину 18 м и достигает середины главной улицы города. Она крепится на двух 10-метровых опорах, напоминающих по форме деревья (рис. 3). Таким образом, с пешеходной части моста открывается живописный вид с высоты 11 м над поверхностью улицы, что выше, чем любое здание или сооружение в городе, за исключением церковной колокольни.

Рис. 3. Опоры пешеходной части моста

Стальная пространственная пешеходная конструкция, которая находится в центре небольшого города Дайя-Вьеха на юго-востоке Испании, выполняет одновременно несколько функций: обеспечивает защиту уникального дерева от ветровых нагрузок, своим необычным видом улучшает облик городка и является пешеходным мостом со смотровой площадкой для знакомства с местными достопримечательностями.

433

Список литературы

1.Третьякова П.А., Клевеко В.И. Современные методы повышения эффективности транспортных систем городов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. – 2012. – № 1. – С. 101–108.

2.Телегин В.Г., Бурдина С.В., Клевеко В.И. Анализ проблем, вызванных автомобильными заторами и дефицитом парковочных мест

вцентральной части крупных городов (на примере города Перми) // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. – 2014. –

№ 4 (16). – С. 18–26.

3.Телегин В.Г., Клевеко В.И. Проблемы транспортной системы города Перми и пути их решения // SWorld: сб. науч. тр. – 2014. – Т. 1,

№ 1. – С. 11–17.

4.Телегин В.Г., Клевеко В.И. Проблемы транспортной системы больших городов на примере города Перми и возможные пути их решения // Экология и научно-технический прогресс. Урбанистика. – 2014. – № 1. – С. 374–380.

5.Половникова А.Э., Клевеко В.И. Выбор рационального типа пешеходных переходов с учетом безопасности движения пешеходов // Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе. – 2012. – Т. 2. – С. 356–361.

6.Телегин В.Г., Бурдина С.Г., Клевеко В.И. Анализ возможности повышения безопасности дорожного движения на существующей развязке «Сосновый бор» в городе Перми // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. – 2015. – № 1. – С. 120–134.

7.Кашапова К.Р., Клевеко В.И., Моисеева О.В. Экономическое обоснование технологии устройства котлована для сооружения подземного пешеходного перехода // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная эко-

логия. Урбанистика. – 2014. – № 4 (16). – С. 59–70.

8.Телегин В.Г., Клевеко В.И. Пример проектирования застройки квартала кластерного типа // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная эко-

логия. Урбанистика. – 2014. – № 2 (14). – С. 37–45.

434

9.Ivorra S., Alvado J., Crespo M.A. Steel pedestrian bridge to protect a unique tree, Spain // Structural Engineering International. – 2015. – Vol. 25, № 3. – Р. 345–350.

10.Wind loads on trees integrated with a building envelope / A.M. Aly, F. Fossati, S. Muggiasca, T. Argentini, G. Bitsuamlak, A. Franchi, N. Longarini, P. Crespi, A.G. Chowdhury // Wind Struct. – 2013. – 17 (1). – Р. 69–85.

Об авторе

Козлова Наталья Игоревна – студентка кафедры строи-

тельного инжиниринга и материаловедения, Пермский государственный национальный исследовательский университет, e-mail: natalya_kozlova94@mail.ru.

435

УДК 624.131.137

Б.С. Юшков, А.С. Сергеев, А.Л. Корепов

ПРОБЛЕМЫ СТРОИТЕЛЬСТВА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ НА ПУЧИНИСТЫХ ГРУНТАХ

Рассмотрены характеристики и свойства пучинистых грунтов. Описаны проблемы строительства автомобильных дорог на данных почвах.

Ключевые слова: пучинистый грунт, морозное пучение, глинистые грунты, разновидности пучин.

B.S. Yushkov, A.S. Sergeev, A.L. Korepov

PROBLEMS ON CONSTRUCTION

OF HIGHWAY HEAVING SOILS

We consider the characteristics and properties of soil heaving. Also describes the construction of highways in the heaving soils.

Keywords: heaving soils, frost heave, clay soils, varieties depths.

Пучинами называют деформации дорожных одежд и земляного полотна, проявляющиеся зимой во взбугривании и потере ровности покрытия, а в период оттаивания при проезде автомобилей – в проломах одежды, вызванных снижением прочности переувлажненных грунтов.

В Пермском крае широко распространены водонасыщенные глинистые грунты, вызывающие трудности при проектировании, возведении и эксплуатации тех или иных инженерных сооружений, в которых под воздействием внешних факторов возникают значительные вертикальные деформации. Грунты Пермского края также подвержены сезонному промерзанию. Сооружения, установленные на такие почвы, подвергаются неравномерным деформациям [1].

Пучинистыми (морозоопасными) называют такие грунты, которые при промерзании обладают свойством увеличивать свой объем.

436

К ним относятся глинистые грунты с показателем текучести I L > 0, пески пылеватые и мелкие со степенью влажности Sr > 0,6

и крупнообломочные грунты с заполнителем (глинистым, песком пылеватым и мелким) [2]. Степень пучинистости зависит от величин I L

и Sr и характеристик, по которым они вычисляются: влажности грунта перед промерзанием w, влажности на границах текучести wL и раскатывания wp , числа пластичности I p . На последние величины

влияет гранулометрический состав грунта, а также минералогический и химический составы слагающих его частиц. Таким образом, потенциальное морозное пучение грунта, вероятность его возникновения определяются в значительной мере гранулометрическим составом.

Процесс пучения зависит от содержания влаги в промерзающем грунте земляного полотна автомобильной дороги и взаимодействием ее с поверхностью минеральных частиц, которое приводит к миграции влаги в зону замерзшего грунта. Таким образом, пучинистость грунта земляного полотна будет зависеть как от формы и размеров минеральных частиц, так и от физико-химической природы их поверхности, определяемой главным образом минералогическим составом частиц мелких (тонких) фракций и составом поглощенных ими катионов.

Миграция влаги к границе промерзания, как отмечено выше, обусловлена ее взаимодействием с твердыми минеральными частицами, главным образом с глинистой и пылеватой фракциями [3].

Морозное пучение образуется при одновременном сочетании трех факторов:

1) интенсивным морозным влагонакоплением, при котором максимальная относительная влажность грунта в верхней части земляного полотна Wmax 0,75 WT;

2)промерзанием грунта под дорожной одеждой на глубину hnp hnp 0,5 м;

3)наличием мелких пылеватых песков и супесей, пылеватых суглинков или других пучинистых грунтов.

По относительному превышению пучинистых участков их делят на бугры, впадины, перепады (рис. 1).

Внешними признаками пучинистых мест в зимний период являются неравномерное поднятие участков покрытия, образование отдельных бугров или группы бугров на покрытии. Значительная часть

437

из них имеет сетку трещин, концентрирующуюся у вершины бугров пучения, которые разрушают покрытие на отдельные куски различной величины и формы (рис. 2) [4].

Рис. 1. Разновидности пучин: а – равномерное пучение; б – бугор пучения; в – впадина; г – перепад; 1 – положение дорожной одежды после пучения; 2 – то же, до пучения; lр, lб, lв, lп – величины соответственно равномерного пучения, бугра пучения, впадин, перепада

Рис. 2. Бугор пучения

В весенний период после схода снега на пучинистых участках в результате оттаивания грунта могут появляться влажные пятна, а также волнообразные колебания дорожной конструкции при наезде тяжелых транспортных средств (рис. 3). Эти участки имеют, как правило, значительно пониженную прочность и интенсивно разрушаются (образование выбоин, просадок и т.д.).

В летний период выявление пучинистых участков возможно по наличию характерных трещин или их сетки, так как в результате неравномерного оттаивания грунта происходит неравномерная осадка основания (рис. 4).

438

Список литературы

1.Мащенко A.В., Пономарев А.Б. К вопросу использования армированных сезоннопромерзающих пучинистых грунтов в качестве оснований фундаментов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архи-

тектура. – 2012. – № 1. – С. 64–80.

2.ГОСТ 25100–95. Грунты. Классификация. – М., 1995.

3.Методические рекомендации по восстановлению дорожных одежд на участках с пучинистыми грунтами. Способы ликвидации пучинообразований. – Пермь: Изд-во Перм. нац. исслед. политехн. ун-та, 2013.

4.Рекомендации по совершенствованию методов борьбы с пучинами при ремонте автомобильных дорог / НПО Росавтодор. – М.: Изд-во ЦБНТИ Государственного концерна Росавтодор, 1991.

Об авторах

Юшков Борис Семенович – кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой автомобильных дорог и мостов, Пермский национальный исследовательский политехнический университет, e-mail: admpnipu@mail.ru.

Сергеев Андрей Сергеевич – ассистент кафедры автомобильных дорог и мостов, Пермский национальный исследовательский по-

литехнический университет, e-mail: Zzverdvd@mail.ru.

Корепов Александр Леонидович – магистр кафедры автомо-

бильных дорог и мостов, Пермский национальный исследователь-

ский политехнический университет, e-mail: alek-korepov@yandex.ru.

440