Особенности эксплуатации искусственных сооружений в суровых климатических условиях

Районы с суровыми климатическими условиями, относящие­ся к северной строительно-климатической зоне, характеризуют­ся продолжительной зимой с низкими отрицательными темпера­турами воздуха, снежными заносами, вечномерзлыми грунтами, наледными явлениями и другими мерзлотными процессами. Такие климатические и геофизические факторы отрицательно воздейст­вуют на состояние и работу искусственных сооружений. Способы и приемы содер­жания, цель которых - предупреждение появления и развития повреждений, должны строго увязываться с принципиальными решениями, принятыми при проектировании и строительстве сооружений. Например, для сооружений, возведенных по прин­ципу сохранения мерзлого состояния грунтов основания в про­цессе эксплуатации, работы по текущему содержанию или ремон­ту должны обеспечивать неизменность температуры вечномерзлых грунтов. Для сооружений, возведенных с допущением оттаи­вания мерзлых оснований, применяемые при содержании меро­приятия должны регулировать процесс протаивания мерзлых грунтов и обеспечивать его равномерность во времени.

При содержании искусственных сооружений, эксплуатируе­мых в суровых климатических условиях, особое внимание должно уделяться осуществлению профилактических мер, направленных на обеспечение надлежащего состояния русл и укрепительных устройств.

С целью безопасного пропуска паводковых вод, предотвра­щения застоев, подпоров воды перед мостами и трубами (во из­бежание локального протаивания вечной мерзлоты в пределах расположения сооружений), образования наледей русла регу­лярно расчищают. Перед малыми искусственными сооружениями при необходи­мости для предотвращения засорения и заиливания отверстий устраивают ограждения в виде каменной наброски. Размывае­мые места русла в зоне сооружений (источники наносов и оча­ги образования термокарста) в зависимости от местных условий заполняют камнем, грунтом и укрепляют мохово-растительным покровом, посадкой кустарника и т. д.

На вечномерзлых грунтах водопропускные сооружения воз­водятся в основном по принципу сохранения оснований в мерзлом состоянии - это существенно снижает стоимость строительства. Но мерзлые грунты являются надежным основанием для соору­жений только в том случае, если в них сохраняются расчетные отрицательные температуры. Поэтому при повышении темпе­ратур выше расчетных или оттаивании вечномерзлых грунтов в основании сооружений нужно срочно принимать меры по укреп­лению и консервации мерзлых оснований, восстановлению мерзло­го состояния протаявших вечномерзлых грунтов. Для этих целей разработаны специальные термотехнические мероприятия: 1) уст­ройство термоизоляционных покрытий (термопокрытий) воз­ле опор мостов и оголовков труб, в пределах лотков труб и под­ходных русл мостов и труб; 2) устройство пористых вентили­руемых обсыпок из крупнообломочного материала около опор мостов, звеньев и оголовков труб; 3) промораживание основания опор мостов, секций и оголовков труб при помощи теплообменных устройств системы С. И. Гапеева (жидкостные) и Е. Л. Лонга (парожидкостные), буровых скважин или пустотелых замора­живающих свай-труб, вентилируемых галерей, зероторов и замо­раживающих колонок, выморозочных траншей.

Мерзлые грунты являются надежным основанием для соору­жений только в том случае, если в них сохраняются расчетные отрицательные температуры. Поэтому при повышении темпе­ратур выше расчетных или оттаивании вечномерзлых грунтов в основании сооружений нужно срочно принимать меры по укреп­лению и консервации мерзлых оснований, восстановлению мерзло­го состояния протаявших вечномерзлых грунтов. Для этих целей разработаны специальные термотехнические мероприятия: 1) уст­ройство термоизоляционных покрытий (термопокрытий) воз­ле опор мостов и оголовков труб, в пределах лотков труб и под­ходных русл мостов и труб; 2) устройство пористых вентили­руемых обсыпок из крупнообломочного материала около опор мостов, звеньев и оголовков труб; 3) промораживание основания опор мостов, секций и оголовков труб при помощи теплообменных устройств системы С. И. Гапеева (жидкостные) и Е. Л. Лонга (парожидкостные), буровых скважин или пустотелых замора­живающих свай-труб, вентилируемых галерей, зероторов и замо­раживающих колонок, выморозочных траншей.

Термотехни­ческие мероприятия выбирают с учетом их эффективности в дан­ных мерзлотно-грунтовых условиях, продолжительности работ по укреплению оснований и др.

Термоизоляционные покрытия устраивают в виде подушек и берм из теплоизоляционных материалов (керамзита, пенопласта, минеральной ваты, шлака, торфа, дерева и т. п.). Для сооруже­ний, расположенных на периодических водотоках, термоизоля­ционные покрытия устанавливают на деревянных сплошных настилах из старогодных шпал, на деревянных или железобе­тонных обрешетниках, оконтуренных специальными Г-образными железобетонными блоками против размыва.

Термоизоляционные покрытия у опоры моста из деревянного настила или пенопласта (а) или в виде отсыпки (б):

1 – каменная наброска; 2 –настил; 3 – уровень воды; 4 – верхняя граница вечной мерзлоты после устройства покрытия; 5 – то же до устройства; 6 – теплоизоляционный материал; 7контурный блок.