книги из ГПНТБ / Строительство фундаментов опор малых и средних мостов в суровых климатических условиях

Ц Е Н Т Р А Л Ь Н Ы Й И Н С Т И Т У Н О Р М А Т И В Н Ы Х И С С Л Е Д О В А Н И Й И Н А У Ч Н О - Т Е Х Н И Ч Е С К О Й И Н Ф О Р М А Ц И И

„ О Р Г Т Р А Н С С Т Р О Й “

МИНИСТЕРСТВА ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

эк с п р е с с -

ИН Ф О Р М А Ц И Я

Инженеры Г. Н. Гугуцидзе, Л. С. Блинное, нандидаты техн. наун Ю. В. Дмитриев, А. П. Рыженно

СТРОИТЕЛЬСТВО ФУНДАМЕНТОВ ОПОР МАЛЫХ И СРЕДНИХ МОСТОВ В СУРОВЫХ

КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ

Ч»!ТАЯЬгб?ГО ЗАЛА

В работе описан опыт Мостостроя № 8 по со­ оружению фундаментов опор малых и средних мостов в суровых климатических условиях, рас­ смотрены наиболее оптимальные конструкции и даны рекомендации по их применению.

Редактор Д. Я. НАГЕВИЧ

©Центральный институт нормативных исследований

инаучно-технической информации «Оргтраясстрой» Министерства транспортного строительства. 1974

ВВЕДЕНИЕ

Возведение малых и средних мостов в восточных и северовосточных районах страны производится с применением типо­ вых конструкций. При этом фундаменты опор закладывают как на естественном, так и на свайном основании. Однако, строительство опор мостов и, особенно, фундаментов затруд­ няется из-за местных специфических условий. В ряде случаев построенные сооружения подвергаются морозному пучению или неравномерным осадкам, которые связаны как с общим понижением верхней границы вечной мерзлоты, так и местным протаиванием мерзлых грунтов под фундаментами опор.

Применение приемлемых в обычных условиях конструктив­ ных и технологических решений фундаментов опор мостов в районах с.суровыми климатическими условиями не обеспечи­ вает надежности и долговечности указанных сооружений. Кроме того, значительно усложняется процесс производства работ и увеличивается стоимость сооружений.

Мостострой № 8 в настоящее время сооружает фундамен­ ты опор по специальным проектам, разработанным для строи­ тельства мостов в районах северной строительно-климатиче­ ской зоны.

КОНСТРУКЦИИ ФУНДАМЕНТОВ ОПОР

Применяемые в суровых климатических условиях фунда­ менты мостовых опор разделяются по способу их возведения на две группы. К первой группе относятся конструкции фун­ даментов, сооружаемые «котлованным» способом, ко второй—

j «беокотлованным».

«Котлованным» способом возводятся фундаменты мелкого заложения массивной конструкции, свайные с ростверком, рас­ положенным в грунте в пределах деятельности слоя и ниже (рис. 1) и-стоечно-стаканного типа (рис. 2). Такие конструк­ ции фундаментов опор чаще всего применяются при строи­ тельстве железнодорожных мостов.

Ко второй группе относятся бесплитные свайные (рис. 3) и столбчатые (рис. 4, 5) фундаменты, а также плитные фунда­ менты с расположением ростверка над грунтом, не требующие «котлованного» способа производства работ -при их возве­ дении.

3

при высоте насыпи до 4

/—сваи сечением 35x35 см, длиной 8 м\ 2—монолитный ростверк; 3—блоки тела опоры; 4—бетон омоноличивания; ВГВМ—верхний горизонт вечной мерзлоты

Рис. 2. Промежуточная опора стоечно-ста­ канного типа под пролетные строения дли­ ной до 16,5 м при высоте насыпи до 6 м:

1—фундаментные плиты; 2—стаканы; 3—стойки; 4—насадки; 5—бетон омоноличивания

4

1—железобетонные сваи; 2—наголовник; 3— насадка

5

Столбчатые конструкции опор .применяются в условиях се­ верной строительно-климатической зоны подразделениями Мостостроительного треста № 8 при строительстве автодо­ рожных и железнодорожных мостов.

Типы береговых и промежуточных опор с фундаментами монолитной и сборно-монолитной конструкции, а также полно­ сборные конструкции применяются в настоящее время на строительстве новой железнодорожной линии Бам—Тында и на реконструируемой железнодорожной линии Чернышевск— Букачача Забайкальской ж. д. Опоры автодорожных мостов с фундаментами полносборной и сборно-монолитной конструк­ ции сооружаются на строящейся автомобильной дороге Ир­ кутск—Чита.

Сравнение различных конструкций промежуточных опор н устоев автодорожных и железнодорожных мостов, применяе­ мых в суровых климатических условиях, приведено в табл. 1

и 2.

Таблица 1

Технико-экономические показатели промежуточных опор при высоте насыпи до 6 м

I. Фундаменты, сооружаемые «котлованным» способом

6

/. Фундаменты, сооружаемые «котлованным» способом

7

Фундаменты первой группы даже после некоторого конст­ руктивного усовершенствования и выполнения предложений по обеспечению устойчивости сооружения имеют существен­ ные недостатки, так как при их сооружении выполняются мок­ рые процессы (укладка бетона монолитной части, омоноличивание фундаментных блоков, плит, стаканов, стоек и т. д.), а также большой объем земляных работ в вечномерзлых грунтах.

Эти обстоятельства приводят к сезонности выполнения от­ дельных этапов работ.

В условиях вечной мерзлоты разработка котлованов при положительных температурах воздуха вообще не рекоменду­ ется из-за оттаивания грунтов и нарушения при этом темпе­ ратурного режима основания фундаментов.

В связи с тем, что рассматриваемые типы фундаментов первой группы не обладают универсальностью применения в различных мерзлотно-грунтовых условиях, диапазон их ис­ пользования ограничен. Это обстоятельство не позволяет ори­ ентироваться на однотипность решений фундаментов даже в пределах одного района, что вносит серьезные трудности в процесс организации строительства.

Фундаменты опор мостов второй группы не имеют недо­ статков фундаментов первой группы, не требуют «котлованно­ го» способа производства работ и могут применяться в любых мерзлотно-грунтовых условиях (при соответствующей отработ­ ке технологии их устройства и усовершенствовании самих кон­ струкций) .

Бесплитные свайные и столбчатые фундаменты могут со­ оружаться в любое время года практически без нарушений мерзлотно-грунтовых условий мостового перехода и в связи с этим являются весьма перспективными.

Если в мостах с массивными опорами одним из средств бо­ лее эффективного противодействия пучению является увеличе­ ние веса опор, то в мостах с опорами свайного, столбчатого

истоечно-стаканного типов уменьшают периметр фундамента

вдеятельном слое, значительно (не менее 2 м) заглубляют (анкеруют) в вечномерзлом грунте с учетом возможной рабо­

ты фундамента на растягивающие усилия, возникающие вслед­ ствие пучения.

ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ СТРОИТЕЛЬСТВА ФУНДАМЕНТОВ НА ТЕРМИЧЕСКИЙ РЕЖИМ

ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ

Опыт эксплуатации фундаментов мостовых опор в районах вечной мерзлоты показывает, что основными и наиболее рас­ пространенными деформациями мостовых сооружений явля­ ются осадка (просадка) и пучение, которые возникают вслед­ ствие взаимодействия фундаментов опор с вечномерзлыми и промерзающими грунтами. Особенность этого взаимодействия заключается в том, что повышение температуры льдонасыщен­ ных мерзлых оснований фундаментов или их оттаивание, воз­ никающие по каким-либо причинам в процессе строительства и эксплуатации, вызывают осадки опор. Увеличение же слоя промерзания грунта у фундаментов и уменьшение сил смер­ зания с грунтом анкерного слоя вызывают их выпучивание.

На термический режим вечномерзлых грунтов у фундамен­ тов опор оказывают влияние температура вечномерзлой тол­ щи, конструкция опор и фундаментов (массивные фундамен­ ты, свайные или отдельные столбы), а также их геометриче­ ские параметры (глубина заложения, размеры поперечного се­ чения) и теплофизические свойства материала.

Немаловажными внешними факторами являются также температура воздуха, условия пропуска водотока через соору­ жение, перенос тепла фильтрующей водой, наличие наледей и снежных отложений. Одним из важных факторов, влияющих на термический режим вечномерзлых грунтов у фундаментов опор малых и средних мостов, является способ производства работ.

Представляет интерес строительство опор двух мостов с различной конструкцией опор в мерзлотно-грунтовых и кли­ матических условиях.

Первый и второй строительные участки этих мостов харак­ теризуются наличием сплошного распространения низкотемпе­ ратурной вечной мерзлоты (с температурой грунтов минус 2,5°С). Мосты запроектированы по типовому проекту Ленгипротранемоета.

На участке № 1 водоток в летнее время постоянный, с не­ значительным расходом воды, в зимний период он промерза­

9