Около 65 % территории России представляет собой зону многолетнемёрзлых грунтов, освоение которой невозможно без создания надежной транспортной инфраструктуры. Многолетнемерзлый грунт является сложной и неустойчивой основой, теряющей несущую способность при оттаивании, что приводит к деформациям и разрушению дорожного полотна.

Многолетнемерзлым называется грунт, находящийся в мёрзлом состоянии более 1–2 лет. В зависимости от текстуры он подразделяется на массивный, слоистый и сетчатый. Для целей проектирования в зоне ММГ выделяют три типа местности: сухие, сырые и переувлажненные. Выбор трассы следует осуществлять по наиболее сухим участкам с устойчивыми грунтами.

В практике дорожного строительства на ММГ применяются три основных принципа проектирования земляного полотна:

— Сохранение грунтов в мерзлом состоянии на весь период эксплуатации.

— Расчет и допуск определенных деформаций при частичном оттаивании.

— Предварительное оттаивание и осушение грунта основания до начала строительства.

Выбор принципа зависит от типа местности, температурного режима ММГ и свойств грунта. Как влияет тип местности на использование принципов строительства на многолетнемерзлых грунтах можем увидеть по таблице 1.

Таблица 1

Сравнительная характеристика принципов строительства на ММГ

Высоту насыпи следует назначать на основе расчетов на устойчивость и снегонезаносимость. На локальных по протяженности участках, проектируемых по первому и по второму принципам, где не представляется возможным обеспечить устойчивость насыпи традиционными способами, должны использоваться природные ресурсы холода: конструктивно-технологические решения с защитными навесами, ступенчатыми откосами, вертикальными ступенями, боковыми охлаждающими грунтовыми массивами, системой охлаждающих труб и т. д.

Водоотводные канавы следует проектировать на устойчивых основаниях, сложенных непросадочными грунтами. При этом дно и откосы канав (кюветов), устраиваемых в легкоразмываемых грунтах, должны быть укреплены.

На участках с подземными льдами, а также с сильнопучинистыми грунтами, залегающими в пределах двойной мощности сезонно-тающего слоя, следует избегать применения водоотводных и нагорных канав. В таких случаях для отвода воды на косогорных участках следует предусматривать бермы или нагорные валики, а на равнинных участках — фильтрующие водоперепуски (дрены).

Дорожные одежды должны проектироваться с учетом стадийности строительства. Следует устраивать дорожную одежду в одну стадию при первом принципе проектирования и в две стадии — при втором принципе проектирования.

Для участков с особо сложными мерзлотно-грунтовыми условиями (наличие термокарста, крупных включений подземного льда, бугров пучения, солифлюкции, наледей, подтопляемых речных пойм и термокарстовых озер) следует разрабатывать варианты индивидуального проектирования. [1]

На особо сложных участках, помимо традиционных методов, применяются природные ресурсы холода: защитные навесы, ступенчатые откосы, системы охлаждающих труб и термосифоны.

Зарубежный опыт, в частности китайский проект Цинхай-Тибетской железной дороги, демонстрирует успешное применение современных технических решений. Для стабилизации земляного полотна использовались солнцеосадкозащитные навесы (рис. 1) и насыпи с поперечными охлаждающими трубами с автоматическими заслонками (рис. 2), что позволило понизить температуру грунта на 3–5°C. Однако массовая установка термосифонов (около 5 млн шт.) не всегда обеспечивает надежную стабилизацию из-за ограниченного радиуса их действия (1,5–2 м). [2]

Рис. 1. Солнцеосадкозащитные навесы на откосах земляного полотна Цинхай-Тибетской ж. д. на участке льдистых грунтов в основании, 12 августа 2006 г.

Рис. 2. Поперечные вентилируемые трубы в основании земляного полотна Цинхай-Тибетской ж. д. на участках ладистых грунтов: а — пластиковые, б — железобетонные, автоматически закрывающиеся крышками (фото профессора Ню Фуджина)

Таким образом, развитие методов дорожного строительства в зоне ММГ является стратегически важной задачей для России. Накопленный отечественный и международный опыт, включая как традиционные, так и инновационные подходы, создает прочную основу для надежного освоения арктических и северных регионов страны.

Литература:

1. ГОСТ 33149–2014. Дороги автомобильные общего пользования. Правила проектирования автомобильных дорог в сложных условиях. — Введ. 2015–12–01. — Москва: Стандартинформ, 2015. — 44 с.

2. Кондратьев В. Г. Опыт строительства и проблемы стабильности земляного полотна Цинхай-Тибетской железной дороги на участках вечной мерзлоты // Транспорт Российской Федерации. — 2009. — № 6 (25). — С. 52–55.