Общие положения. Конструкции земляного полотна в I дорожно-климатической зоне назначают с учётом температурного режима толщи грунтов и их физико-механических свойств, определяющих величину осадки основания насыпи при оттаивании в период эксплуатации.
Как правило, земляное полотно проектируют на основе теплотехнических расчётов, исходя из принципов направленного регулирования уровня залегания верхнего горизонта вечномёрзлых грунтов (ВГВМГ) в основании насыпи в период эксплуатации дороги.
Земляное полотно на участках залегания вечномёрзлых грунтов необходимо проектировать, руководствуясь одним из следующих принципов:
первый — обеспечение поднятия ВГВМГ не ниже подошвы насыпи и сохранение его на этом уровне в течение всего периода эксплуатации дороги;
второй — допущение оттаивания грунта деятельного слоя в основании насыпи в период эксплуатации дороги при условии ограничения осадок допустимыми пределами для конкретного типа покрытия.
По первому принципу проектирование осуществляют на участках низкотемпературной вечной мерзлоты, сложенной сильнопросадочными грунтами и глинистыми грунтами с влажностью выше границы текучести в деятельном слое при капитальном типе дорожных одежд.
Второй принцип применяется в качестве основного из конкурирующих вариантов проектирования, оцениваемых по технико-экономическим показателям. Второй принцип проектирования включает обеспечение предварительного оттаивания вечномёрзлых грунтов и осушения дорожной полосы до возведения земляного полотна.
Предварительное оттаивание рекомендуется на участках высокотемпературной вечной мерзлоты островного распространения, когда возможно заблаговременное оттаивание вечномёрзлых грунтов и осушение дорожной полосы.
На участках со скальными крупнообломочными и песчаными породами, не содержащими прослоек и линз льда, в том числе с высокотемпературной вечной мерзлотой (как правило, островного распространения), а также на участках сезонного промерзания без наличия вечномёрзлых грунтов земляное полотно следует проектировать по нормам II дорожно-климатической зоны.
Технология возведения земляного полотна. При возведении земляного полотна необходимо учитывать конкретные мерзлотно-грунтовые и климатические условия, принципы проектирования и соответствующие им дорожные конструкции, а также наличие и состояние грунтов, пригодных для сооружения насыпей. Каждому принятому принципу проектирования земляного полотна, увязанному с мерзлотно-грунтовыми условиями участков строительства, соответствуют свои способы производства земляных работ.
В связи со спецификой и разнообразием мерзлотно-грунтовых условий для производства земляных работ рекомендуется включать в состав отрядов комплекты машин соответствующего назначения:
для проведения подготовительных работ на дорожной полосе и в карьерах;
для разработки грунта в резервах, с необходимым рыхлением механическим или взрывным способом или радиационным оттаиванием;
для погрузки и транспортирования грунта;
для формирования и уплотнения насыпи.
Машины для земляных работ должны быть северного исполнения и с повышенной хладостойкостью базисных узлов.
Особенностью работы автотранспорта в условиях распространения вечномёрзлых грунтов является невозможность проезда по неподготовленным землевозным дорогам в тёплое время года, когда наступает распутица и оттаивает верхний деятельный слой вечномёрзлых грунтов. Поэтому для планирования работ в летний период необходимо предусматривать схему перевозок по специальным дорогам либо на основных участках, где это необходимо, заранее отсыпать сухой песчаный грунт для обеспечения летнего проезда построечного транспорта.
При составлении проекта производства работ (ППР) необходимо учитывать, что основной объём земляных работ выполняют в зимнее время, обеспечивая максимальное использование естественного холода для промораживания грунтов в основании насыпи. В связи с этим должна быть проведена соответствующая заблаговременная подготовка карьеров для заготовки и разработки грунта в зимнее время. Особое внимание должно уделяться этим работам в лесотундровых и тундровых районах со сплошной вечной мерзлотой.
Возведение насыпей с сохранением вечной мерзлоты в основании (первый принцип проектирования). На участках, где предусмотрено сохранить грунты основания насыпей в вечномёрзлом состоянии в течение периода эксплуатации дороги, все подготовительные и основные работы выполняют с таким расчётом, чтобы обеспечить максимальное сохранение существующего водно-теплового режима местности. Подготовительные работы (рубку и удаление леса, кустарника, уборку снега и т.д.) выполняют только в зимний период с незначительным опережением фронта основных земляных работ. Запрещается корчевать пни, нарушать мохорастительный покров и оставлять расчищенную дорожную полосу на летний период, так как это может вызвать оттаивание льдонасыщенных грунтов и образование термокарстовых просадок. Просеку разрешается расчищать только на ширину насыпи понизу.
Нижние слои насыпи на высоту 0,5 м отсыпают способом «от себя», а последующие — продольным способом. Не разрешается отсыпать насыпь на оттаявшее основание. Работы по сооружению земляного полотна на таких участках начинают не ранее, чем грунт промёрзнет на 0,3-0,5 м. Для ускорения промерзания систематически удаляют снег с дорожной полосы.
Насыпь рекомендуется возводить в две стадии: нижнюю часть в зимнее время, а досыпку до проектной отметки — в тёплый период года. Стадийная отсыпка позволяет обеспечить полное промерзание грунта основания под насыпью и повысить темпы зимнего строительства. Кроме того, создаётся возможность круглогодичного возведения земляного полотна. На второй стадии в тёплый период досыпка насыпи должна быть выполнена в такие сроки, чтобы не допустить оттаивания грунтов основания.
Началом периода досыпки насыпи является дата наступления устойчивой среднесуточной температуры воздуха +5°С. В тёплый период на второй стадии можно использовать талый глинистый грунт с влажностью, не превышающей допустимую из условия уплотнения. Рабочий слой (не менее 0,5 м) должен быть отсыпан из крупнообломочного или дренирующего грунта.
Возведение насыпей с допущением оттаивания грунтов основания на требуемую глубину (второй принцип проектирования). При возведении земляного полотна по второму принципу проектирования с допущением оттаивания грунтов основания на ограниченную глубину необходимо обеспечить сохранение мохорастительного слоя в основании и максимально возможное просыхание грунтов в резервах и карьерах.
Подготовительные работы на дорожной полосе выполняют с соблюдением следующих правил:
лес и кустарники удаляют на разделочные площадки в зимнее время;
мохорастительный слой с поверхности резервов удаляют в процессе его оттаивания;
нагорные канавы устраивают одновременно с расчисткой резервов по мере оттаивания или в мёрзлых грунтах с помощью тяжёлых рыхлителей;
не рекомендуется переносить эту работу на более поздние сроки во избежание переувлажнения грунтов за счёт стока осадков с прилегающей площади водосбора.
Разработку и перемещение мохорастительного слоя с полосы резервов выполняют по схеме — в пределах ширины насыпи понизу этот слой сохраняют в ненарушенном состоянии, не допуская наездов на него бульдозеров.
Для оценки возможности использования грунтов боковых резервов необходимо предварительно выполнить прогноз их просыхания, по результатам которого устанавливают возможные сроки разработки грунтов после расчистки (на следующий год или текущим летом). Расчистку резервов выполняют, как правило, за год до начала основных земляных работ (заблаговременная подготовка в задел).
