Конструктивные решения земляного полотна и искусственных сооружений на автомобильных дорогах для условий Центральной Якутии

Работа посвящена одной из актуальных проблем Республики Саха (Якутия).

Дороги — один из главных факторов развития региона и страны в целом. Социально-экономическое развитие и жизнедеятельность республики с ее огромной территорией, на тысячи километров удаленной от крупных промышленных центров России, во многом определяется состоянием и эффективностью функционирования транспортной системы.

Высокая стоимость перевозок на самолетах и вертолетах, неразвитость сети железных и автомобильных дорог является сегодня реальным ограничивающим фактором в обеспечении свободы перемещения населения и решения жизненно важных социальных задач.

Саха — Якутия является по территории крупнейшим субъектом Российской Федерации (площадь территории составляет 3,2 млн. квадратных километров). В связи с тем, что она расположена в зоне активного влияния геокриологических процессов и вечной мерзлоты, республика имеет протяженность всего 30,2 тысяч километров автомобильных дорог, из которых более половины представлены временными (сезонными) дорогамиавтозимниками, а сеть регулярных автомобильных дорог общего пользования республики составляет 19,8 тысяч км.

На территории Республики Саха (Якутия) протекает 500 тыс. рек и речек общей протяженностью 1,5 млн. км. Густота речной сети Якутии составляет около 0,5 км на 1 кв. км площади. По тем же причинамсложности геокриологических условий, из имеющихся в республике 520 мостов более 70% находятся в неудовлетворительном состоянии. Из имеющихся 3730 труб более 50% находятся также в неудовлетворительном состоянии.

Таким образом, актуальность данной работы определяется, с одной стороны, жизненной необходимостью массового строительства дорог, а, с другой, нерешенностью целого ряда проблем, в том числе, влияния изменения геокриологических условий территории на конструктивные решения земляного полотна и водопропускных сооружений с учетом обеспечения их устойчивости и экономической целесообразности.

Поэтому была поставлена следующая цель: разработать рекомендации по проектированию конструкций земляного полотна и искусственных сооружений, обеспечивающие повышение их надежности и снижение стоимости на основе учета и использования климатических и мерзлотно-грунтовых особенностей региона. Для достижения этой цели было намечено решить следующие задачи:

1) выявить зоны с различными условиями теплообмена, расположенные в пределах самого инженерного сооружения и на прилегающей территории, которая имеет тепловое влияние на это сооружение;

2) выявить особенности формирования расчетной температуры среды (наружного воздуха и воды) в различных зонах;

3) выявить особенности формирования термических сопротивлений на поверхности в различных зонах;

4) выявить закономерности формирования температурного режима грунта в различных зонах и на основании этого определить особенности конструкции сооружений для рассматриваемого регионаu/mc5) разработать конструктивно-технологические решения (искусственных! сооружений в соответствии с выявленными закономерностями формирования температурного режима;

6) определить перспективы и области применения различных разработанных технических решений и их экономическую эффективность.

Методика исследований базировалась на сочетании двух подходов: математического моделирования тепловых процессов на ЭВМ и натурных обследований построенных объектов в Якутии.

Научная^ новизна^" работы определяется выявленными новыми закономерностями формирования температурного режима грунтов тела и оснований земляного полотна и малых искусственных сооружений на автомобильных дорогах в климатических и мерзлотно-грунтовых условиях Центральной Якутии при рациональных конструктивных решениях этих сооружений.

Эти закономерности выражаются следующим:

— выявлены особенности влияния различных видов поверхностных покровов (лес, поле, граница между лесом и полем, оголенная от растительности поверхность) на формирование температурного режима грунтов в естественных (ненарушенных) условиях теплообмена;

— определен характер снегоотложений в пределах водопропускных труб, мостов и тела земляного полотна- - получены зависимости величины снегоотложений на откосе выемки или насыпи от крутизны откосаполучены зависимости изменения основных параметров температурного режима грунтов оснований и тела насыпей от ширины и вида солнцеи осадкозащитных навесоввыявлен эффект понижения температуры грунтов при устройстве навеса с разрядкой;

— получена зависимость изменения в течение года температуры воздуха в полости водопропускных труб от температуры наружного воздуха вне трубысформулированы расчетные значения среднемесячных приведенных температур воздуха с учетом солнечной радиации и испарения и термических сопротивлений теплообмену на поверхности для различных расчетных зон;

— разработаны расчетные схемы расположения зон различных граничных условий для проведения прогнозных мерзлотных расчетов;

— выявлен эффект понижения температуры грунтов при применении ступенчатого профиля откосов земполотна;

— сформулирован и всесторонне обоснован один из основных принципов рационального использования климатических и мерзлотно-грунтовых условий Центральной Якутии при разработке конструктивных мер по обеспечению устойчивости земляного полотна и малых искусственных сооружений — принцип формирования оголенных от снега поверхностей.

Практическая значимость. На основании выполненных автором исследований разработаны научные основы осуществления прогноза и регулирования температурного режима вечномерзлых грунтов тела и оснований земляного полотна и искусственных сооружений автодорог применительно к климатическим и мерзлотно-грунтовым условиям Центральной Якутии: разработаны схемы расположения зон граничных условий и для каждой из них даны расчетные значения приведенных температур воздуха и коэффициентов теплопередачи. Сформулированы основные принципы подхода к разработке конструктивных мероприятий для рассматриваемого региона. Разработан комплекс конструктивных мероприятий.

В результате созданы предпосылки для снижения стоимости и повышения надежности автомобильных дорог.

Апробация работы. Основные положения диссертации докладывались на секции «Комплексные проблемы транспортного строительства (изыскание, проектирование, строительство и реконструкция дорог, систем энергоснабжения, гидротехнических и защитных сооружений, обследования и испытания, экологическая безопасность, чрезвычайные ситуации)» Ученого совета ОАО ЦНИИС (2007 г.), на Третьей конференции геокриСщогов России (МГУ, Москва, 2005 г.), на научно-практической конференции «Проектирование и строительство транспортных объектов в условиях Республики Саха (Якутия) (Якутск, 2003 г.), на III евразийском симпозиуме по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата (Якутск, 2006 г.), на семинаре-совещании «Обеспечение надежности строящихся сооружений ж. д. линии Томмот — Кердем на участке «Ледового комплекса» (Якутск, 2007. г.). Достоверность полученных результатов подтверждается удовлетворительной сходимостью результатов численных расчетов и непосредственных измерений в натуре.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 25 работ, в том числе получено 12 патентов на изобретение и полезные модели. Результаты работы автора отражены кроме того в 11 научных отчетах ОАО ЦНИИС, где диссертант являлся соисполнителем, а также в проектах строительства или ремонта более чем 2000 км автомобильных дорог Центральной Якутии, выполненных с участием или под руководством диссертанта.

5.4. Выводы по главе 5.

1. Разработано несколько конструктивных решений земляного полотна, использующие сформированные искусственно оголенные от снега поверхности. Применение этих конструкций позволяет существенно понизить температуру грунтов оснований и предотвратить деградацию мерзлоты даже при возможном глобальном потеплении.

2. Проведенные опытно-конструкторские работы показали, что технические решения, отраженные в главе 5, являются лишь начальной стадией целого направления, по которому может быть получен еще целый ряд решений.

3. Ряд технических решений, отраженных в главе 5, использован при проектировании ж. д. линии Якутск — Томмот.

6. ПЕРСПЕКТИВЫ, ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ, ВНЕДРЕНИЕ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВЫПОЛНЕННЫХ РАЗРАБОТОК 6.1. Возможные пути управления температурным режимом грунтов оснований и перспективы использования сделанных разработок.

Для успешного развития транспортного строительства Якутии необходима разработка комплекса направлений строительства.

В рамках данной работы произведено изучение и обоснование принципа использования оголенных от снега поверхностей при разработке конструкции земляного полотна и искусственных сооружений. Само по себе использование оголенных от снега поверхностей известно. В данной работе качественно и количественно доказано, как и какими средствами этого можно достигнуть применительно к автодорогам в Центральной Якутии. Это выражается в следующем:

— показано, что при возможном потеплении в естественных условиях возможно существенное растепление грунтов, вплоть до деградации. Поэтому автодороги должны быть рассчитаны в тепловом отношении таким образом, чтобы была возможность формирования локальной мерзлоты;

— показано, что оголенная от снега поверхность может с большим запасом формировать мерзлоту, несмотря на потепление. Применение элементов поверхностей частично в пределах общей поверхности теплового влияния может существенно улучшить температурный режим грунтов оснований. Для получения количественных характеристик соотношения указанных площадей нужны теплофизические расчеты;

— натурными обследованиями выявлены зоны поверхности в пределах г земляного полотна и искусственных сооружений, где естественным путем обеспечивается оголенная от снега поверхность или' поверхность с уменьшенным снежным покровом. Такими зонами являются: проезжая часть дороги, подмостовое пространство, полость водопропускных труб, вертикальная поверхность или поверхность с крутым уклоном;

— разработаны принципиальные схемы технических решений, обеспечивающих искусственно создаваемые оголенные поверхности: навесы различных схем и ступенчатые поверхности откосов с вертикальными или крутыми поверхностями. Исследованы эти принципиальные схемы и выявлены закономерности, определяющие области применимости и правила применения этих решений;

— обоснованы исходные данные для проведения подобных расчетов (расчетные температуры воздуха и расчетные коэффициенты теплопередачи);

— разработаны некоторые предложения по обеспечению оголенных поверхностей технологическим путем, в частности, путем расчистки снега на проезжей части;

— по выявленным принципиальным схемам технических решений разработан комплекс конкретных конструкций навесов и откосов насыпей и выемок с элементами вертикальных и крутых откосов;

— осуществлено опытное внедрение разработанных конструкций в проектах.

Кроме этого в постановочном плане выявлена необходимость разработки также других направлений:

1) Значительная часть длины автодорог в Центральной Якутии имеют малую высоту насыпи (до 1 м). Особенно это касается различных местных дорог, подъездных путей и др. В этих условиях непосредственно температурный режим грунтов и прочностные свойства грунтов насыпи существенно зависят от условий обводненности территории и непосредственно тела земляного полотна. В зоне полотна проезжей части, которая не защищена от летних тепловых воздействий растительным покровом имеет место повышенная глубина протаивания, при этом подошва протаявшего под дорогой слоя зачастую расположена ниже подошвы деятельного слоя в соседней с дорогой зоне. Это приводит к избыточному водонасыщению грунтов, снижению их прочности, размягчению и «выдавливанию» их в сторону под колесами транспорта. Все это приводит к существенному нарушению эксплуатационных характеристик дороги. Таким образом, проблему можно сформулировать следующим образом: Разработка систем водоотвода и особенно расположенных непосредственно в пределах земляного полотна на вечномерзлых грунтах оснований.

Основными требованиями для этих систем являются, с одной стороны, сохранение необходимых для устойчивости дороги мерзлотных условий, с другой стороны — обеспечение необходимых прочностных свойств грунтов тела земляного полотна. Следует отметить, что нормами минимальный диаметр водопропускных труб ограничен величиной 1,5 м, т. е. когда возможен осмотр труб изнутри. Такие трубы не могут быть устроены при малых насыпях. Поэтому нужно ввести специальный класс искусственных сооружений — микросооружения. Одной из основных характеристик таких сооружений — возможность их осмотра сверху. Одна из схем таких сооружений разработана автором в коллективе [81]. Схема описана в разделе 6.2. Кроме того к этому виду можно отнести фильтрующие прорези. Одна из схем таких прорезей разработана коллективом с участием автора [82];

2) Не менее значительной частью дорог в условиях Якутии являются автозимники и ледовые переправы. Однако далеко не всегда достигаются нужные скорости их ввода в эксплуатацию в осенний период и их сохранности в весенний период. Поэтому важной проблемой является разработка конструкций и технологий возведения и сохранения автозимников и ледовых переправ. Диссертантом сделан ряд разработок по ледовым переправам, в частности, получен патент;

3) Движение по городским дорогам существенно усложняется в связи с трудностью создания подземных пешеходных переходов. Объясняется это обводненностью в летнее время деятельного слоя, что затрудняет существенно их эксплуатацию. Поэтому одной из важных проблем является разработка конструкции пешеходных переходов для условий Якутии. Диссертантом в этом направлении сделан ряд разработок [80]. Техническое решение приведено в разделе 6.2.

4) Хотя системы поверхностного охлаждения и используются широко в условиях Якутии (проветриваемые подполья, пространства под пролетными строениями мостов и т. п.), в ряде случаев этого оказывается недостаточно, и необходимо переходить к глубинному охлаждению. В этом отношении целесообразно в дальнейшем направление следующее: разработка методов глубинного охлаждения с использованием термоопор ННИИС. 1.

6.2. Новые конструктивные решения по перспективным направлениям управления температурным режимом грунтов основания.

В данном разделе рассмотрены два технических решения по направлениям, охарактеризованным в разделе 6.1:

— конструктивное решение микросооружения;

— конструктивное решение пешеходного перехода на вечной мерзлоте.

Конструктивное решение микросооружения [81]. Переход дороги через микроводоток (рис. 6.1) содержит водопропускной лоток 1, подходные части 2 насыпи и полотно 3 проезжей части. Водопропускной лоток 1 и подходные части 2 насыпи расположены на грунтах оснований 4, а полотно 3 проезжей части расположено на водопропускном лотке 1 и подходной части 2 насыпи. Водопропускной лоток 1 состоит из одного или расположенных параллельно друг другу нескольких трубчатых элементов 5, в поперечном сечении содержащих полость 6, не замкнутую снизу, и опертых на опорную подушку 7. Трубчатые элементы 5 могут быть выполнены раздельно, но лучше, если они объединены в единую конструкцию. Опорная подушка выполнена бетонной или железобетонной, но может быть выполнена и из уплотненного песчано-гравийного грунта или другого материала. Полость 6 целесообразно выполнять в поперечном сечении в форме полукруга, хотя возможно прямоугольное и другое сечение. Общая высота полости 6 предусматривается порядка 20 — 40 см.

Водопропускной лоток может быть выполнен в продольном направлении из отдельных, стыкуемых друг с другом звеньев 8, при этом каждое звено в плане в продольном для лотка направлении с одной стороны содержит паз 9, а с другой — выступ 10, заходящий в паз смежного звена. Звенья 8 содержат строповочные петли 11, расположенные в выемках 12. Полотно 3 проезжей части может быть выполнено из асфальтобетона или из слоя песчано-гравийной смеси.

Переход дороги через микроводоток работает следующим образом. Вода проходит сквозь полости 6, которые в смежных по длине звеньях совмещены. Поскольку высота полости незначительная, периодически возможно засорение отверстий. В этом случае (ориентировочно — раз в несколько лет) полотно 3 проезжей части разбирают, за строповочные петли 11 поднимают звенья и осуществляют прочистку. После этого снова монтируют на опорной подушке 7 звенья 8 и укладывают полотно 3 проезжей части.

Предлагаемая конструкция не требует увеличения высоты подходной насыпи, устойчива на динамические воздействия, поскольку тело лотка расположено не под легкой крышкой, а над ней. Устойчивость к динамическим воздействиям обеспечивается также большей массивностью в а).

А-А, а. i. w" *'"VK 'i е, а 'Л'1 * • i i ¦ ipw^f.

Li-с-:—— *.

Ж/>/у////л.

Б-Б.

6).

Рис. 6.1. Переход дороги через микроводоток: а-разрез А-А, б — разрез Б-Б.

S.01 связи с возможностью устройства круглых отверстий: при подъеме тела лотка во время чистки грязь остается на подушке 7 и легко убирается.

Эффективность предлагаемой конструкции определяется большей ее долговечностью по сравнению с существующими лотками и простотой содержания. Это позволяет отказаться от дорогостоящих конструкций водопропускных труб. Область рационального применения предлагаемого технического решения — насыпи малой высоты, различные съезды и т. п.

Конструктивное решение пешеходного перехода на вечной мерзлоте [80]. Подземный пешеходный переход под дорогой на вечной мерзлоте (рис. 6.2, 6.3, 6.4) содержит земляное полотно 1, полотно 2 проезжей части, подземный тоннельный участок 3 перехода, входные сооружения 4. В прилегающем к переходу участке выполнена теплозащита, которая представляет собой слой теплоизоляции 5, уложенный на глубине 20−60 см от поверхности. Для механической защиты теплоизоляции необходима засыпка ее грунтом. По физической сущности (с точки зрения эффективности работы) засыпка должна стремиться к нулю, но из технологических соображений она не может быть меньше определенной величины. При ручной укладке грунта глубина засыпки составляет 20−30 см, а при механической — слой грунта должен быть не меньше 60 см. Слой теплоизоляции в плане представляет собой кольцеобразную фигуру замкнутого очертания постоянной ширины «с», внутренний контур 6 которой в плане совпадает с внешним контуром подземного тоннельного участка вместе с входными сооружениями. Таким образом, внешний контур теплоизоляции ограничен линией 7. Указанный слой теплоизоляции 5 размещен в пределах дороги в земляном полотне 1, а по краям дороги для этого отсыпана площадка 8, хотя могут быть и другие решения. Для предотвращения попадания дождевых вод в подземный переход предусмотрена гидроизоляция, содержащая навес 9 над входными сооружениями 4 и слой гидроизоляции 10, уложенный непосредственно над.

Рис. 6.3. Подземный переход (разрез Б~Б) на рис. 6.2.

Рис. 6.2. Подземный переход (план). Разрез А-А на рис. 6.3. ттт.

Рис. 6.4. Подземный переход (сечение В-В на рис. 6.2). подземным пешеходным переходом и в пределах территории теплоизоляционного слоя 5. Поверхность слоя гидроизоляции 10 и поверхность площадки 8 должны иметь уклон во внешнюю сторону. Для снижения глубины летнего протаивания грунта под подземным тоннельным участком 3 может быть предусмотрена теплоизоляция И, устанавливаемая по расчету. Положение верхней границы вечной мерзлоты в момент окончания теплого периода года показано позицией 12. Вход и спуск в переход показаны соответственно позициями 13 и 14. Теплоизоляция может быть выполнена в виде слоя пенопласта или слоя керамзита, или каким-либо другим способом. Гидроизоляция при наличии гидравлических напоров далеко не всегда надежна, в результате чего происходит попадание вод в подземный переход и резко снижаются его эксплуатационные качества. В данном техническом решении теплоизоляционный слой 5 позволяет обеспечить перемычку из мерзлого грунта, защищающую от попадания грунтовых вод в подземный переход с внешней стороны.

6.3. Внедрение разработок.

Внедрение разработок осуществлялось по нескольким направлениям.

Во-первых, результаты исследования граничных условий (температуры воздуха и коэффициенты теплопередачи) для различных зон сформулированы в виде рекомендательного документа (проект), которым проектировщики могут пользоваться в дальнейшем.

Во-вторых, технические решения, охарактеризованные в главе 5, использованы в проекте при проектировании ж. д. линии на участках Томмот — Кердём, Кердём — Якутск особенно в зоне ледового комплекса.

В-третьих, выявленные в главе 4 закономерности формирования температурного режима широко использованы при проектировании и сооружении конструкций подходной части и конструкций труб-мостов из гофрированных стальных элементов: мост через р. Тырын, р. Татта 3×12,6 м, р. Нимидэ 4,3 м, р. Негюэттэ 4,9 м, р. М. Кетеме 5,9 м.

Запроектированы и находятся в стадии реализации водопропускные микросооружения на улично-дорожной сети на объектах в г. Якутске, п. Моксоголлох.

6.4. Перспективы дальнейшего внедрения разработок и экономическая эффективность.

Экономический эффект в автомобильные дороги имеет многосторонний характер ввиду широкого круга отраслей народного хозяйства, предприятий, организаций и групп населения, получающих выгоды и преимущества в результате улучшения дорожной сети или ее отдельных звеньев. Наиболее точный экономический эффект определяется путём сравнения вариантов по критерию минимума приведённых затрат, учитывающих расходы на их строительство и содержание, а также потери на транспорте и в социальной сфере в период строительства.

Внедрение разработанных технических решений позволит получить значительный экономический эффект, который рассматривается в данной главе лишь как единовременный и ежегодный для видения резервов улучшения состояния существующей сети дорог и эффективного освоения денежных средств на перспективу.

Во-первых, технические решения, связанные с применением местных навесов в насыпи и выемке, и внутренних навесов в качестве несквозных труб в откосной части увеличивают межремонтный сроков автомобильной дороги c-f, 4 до 8 лет. При стоимости 1 км. дороги в среднем 30 млн. руб (в ценах 2008 г.), затратах на дополнительные технические мероприятия 8 млн руб. на 1 км. и затратах на ремонт/ (восстановление) 15 млн руб. прямой экономический эффект (Эн) составит:

Э&bdquo- = 30 + 15−30 + 8 =7 млн руб. на 1 км.

Во-вторых, технические решения, связанные с применением вертикальных откосов дают прямой экономический эффект (Э в.о.) при сокращении протяжённости трассы используя заболоченные участки местности на 25%, стоимости 1 км. дороги в среднем 30 млн. руб (в ценах 2008 г.) и затратах на дополнительные технические мероприятия 8 млн руб. на 1 км. прямой экономический эффект составит:

Эв.о. = 30- (30 + 8) х 0,75 = 1,5 млн руб. на 1 км. Соответственно при условии нового строительства автодорог протяжённость 100 кмдв год прямой экономический эффект составит 150 млн руб. в год.

В-третьих, технические решения, связанные с применением микросооружений на микроводотоках дают прямой экономический эффект от устройства одного сооружения (Эм):

Эм =-х 2400 = 1,92 млн руб. м 25 000™ где 20 — затраты на реконструкцию 1 км. дороги, млн.руб. (без учета стоимости сооружения и дорожной одежды);

25 000 — объем земляных масс на 1 км дороги, м3;

2400 — объем земляных масс на 1 км дороги, м3 (требуемый для устройства подходов).

Для обеспечения необходимых прочностных свойств грунтов и соответственно сохранности низких насыпей, а при определённых условиях и уменьшения высоты земляного полотна только на ремонтируемых ежегодно 90 км дорог территориальной сети — 25% от всей протяжённости можно эффективно отремонтировать с применением микросооружений прямой экономический эффект составит 43,2 млн руб. в год.

Соответственно при новом строительстве автодорог протяжённость 100 км. в год с применением в возможных условиях одного микросооружения на 2 км прямой экономический эффект составит 96 млн руб. в, год.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

1. Обобщение опыта проектирования, строительства, эксплуатации и реконструкции автомобильных дорог Республики Саха (Якутия) позволили установить следующее.

Вечномерзлые грунты в основаниях дорожных сооружений на значительной территории Центральной Якутии являются высокольдистыми, просадочными при оттаивании, а зачастую содержат погребенные льды. Протаивание грунтов оснований приводит к нарушению эксплуатационных характеристик дороги, а иногда может привести к крупным авариям. Тем не менее среднегодовые температуры воздуха достаточно низкие и даже в случае глобального потепления могут обеспечить вечномерзлое состояние грунтов оснований, но при соблюдении комплекса требований при строительстве и эксплуатации. Разработка этих требований, и задача учета и использования температурного фактора при проектировании автомобильных дорог является одной из главных задач транспортного строительства Якутии.

2. В результате многолетних натурных обследований существующих в Центральной Якутии автомобильных дорог выявлены закономерности формирования снежных отложений и растительного покрова в пределах земляного полотна и искусственных сооружений, а также температуры грунтов в различных условиях. Выявлен характер изменения температурного режима фунтов оснований в пределах прилегающей к дороге территории, но влияющей на температурный режим грунтов непосредственно под дорогой. В результате была разработана расчетная схема расположения зон различных граничных условий для указанных сооружений, которая рекомендуется для прогнозирования температурного режима грунтов и для разработки новых конструктивно-технологических решений.

3. На основании анализа особенностей теплообмена в каждой зоне определены численные значения расчетных приведенных температур воздуха с учетом солнечной радиации и испарений и численные значения расчетных коэффициентов теплопередачи на поверхности. Это позволило обеспечить необходимые исходные данные для проведения математического моделирования процессов теплообмена и прогнозирования температурного режима вечномерзлых грунтов тела и оснований сооружений.

4. Исследование природных условий Якутии с учетом возможного глобального потепления позволило выявить основные пути регулирования температурного режима грунтов оснований.

Показано, что под оголенной от снега поверхностью формируется устойчивая мерзлота, несмотря на потепление. Применение элементов таких поверхностей частично в пределах общей поверхности теплового влияния может существенно улучшить температурный режим грунтов оснований.

Натурными обследованиями выявлены зоны поверхности в пределах земляного полотна и искусственных сооружений, где в условиях Центральной Якутии естественным путем обеспечивается оголенная от снега поверхность или поверхность с уменьшенным снежным покровом. Такими зонами являются: проезжая часть дороги, подмостовое пространство, полость водопропускных труб, вертикальная поверхность или поверхность с крутым уклоном.

Разработаны принципиальные схемы технических решений, обеспечивающих искусственно создаваемые оголенные поверхности: навесы различных схем и ступенчатые поверхности откосов с вертикальными или крутыми поверхностями. Исследованы эти принципиальные схемы и выявлены закономерности, определяющие области применимости и правила применения этих решений.

По выявленным принципиальным схемам технических решений разработан комплекс конкретных конструкций навесов и откосов насыпей и выемок с элементами вертикальных и крутых откосов. Осуществлено опытное внедрение разработанных конструкций.

5. В постановочном плане выявлена необходимость разработки также и других путей регулирования температурного режима грунтов оснований:

— разработка систем водоотвода и водопропускных сооружений для насыпей малой высоты (до 1 м).

Введение

нового элемента классификации искусственных сооружений — водопропускные микросооружения;

— разработка конструкций и технологий возведения и сохранения автозимников и ледовых переправ;

— разработка конструкций пешеходных подземных переходов для городских дорог;

— разработка методов глубинного охлаждения с использованием термоопор ЦНИИС.

По этим направлениям предложен ряд принципиальных схем.

6. Внедрение разработок осуществлялось по нескольким направлениям. Во-первых, результаты исследования граничных условий (температуры воздуха и коэффициенты теплопередачи) для различных зон сформулированы в виде рекомендательного документа (проект) для проектировщиков.

Во-вторых, разработанные технические решения, использованы в проекте железной дороги Якутск — Томмот.

В-третьих, установленные закономерности формирования температурного режима широко использованы при сооружении земляного полотна и труб-мостов из гофрированных стальных элементов, в том числе мост ч. р. Тырын, ч. р. Татта, ч. р. Нимидэ и др.

7. Технические решения с применением оголенных от снега поверхностей позволяют получить экономический эффект 700 — 900 тыс. руб. на 1 км за счет повышения длительности межремонтных сроков. Применение водопропускных микросооружений дает возможность снизить стоимость строительства 1 км дороги на 10 — 12 млн руб.