Болотами називають надмірно зволожені ділянки земної поверхні, на яких більшу частину року застоюється вода. Залишки вологолюбної болотної рослинності, які зазнали неповного розкладання при скрутному доступі повітря і великої вологості, утворюють відкладення торфу.
Проектування доріг в болотистих районах вимагає досить уважного попереднього вивчення і дослідження болота.
Будівництво доріг на болотах обходиться в 3-5 разів дорожче, ніж в звичайних умовах. Тому завжди доцільно обходити болота, якщо це не викликає значного подовження і звивистості дороги. Болота слід прагнути перетинати в найбільш вузькому і дрібному місці. При перетині сплазннних боліт слід уникати прокладання траси в місцях, де дно водойми має круті схили і можливо сповзання земляного полотна
Точно дотримати ці рекомендації не завжди вдається. Часто в най-більш вузькому місці болото має велику глибину. Тому завжди повинен бути намічений кілька варіантів траси, з яких промінь-ший вибирають на основі техніко-економічного порівняння.
Необхідно уважно вивчити гідрологічний режим боліт, що перетинаються дорогами, і передбачити його стабільність. При цьому слід враховувати, що насип, прорезающая торф або ущільнююча його своєю вагою, створює перешкоду проходу води, може викликати застій води з верхової сторони і активізувати процеси захворівши-чування.
Найбільш доцільно перетинати болота перпендикулярно напрямку течії води.
Трасу намічають на основі детального вивчення карт великого масштабу - в горизонталях і матеріалів аерофотозйомки з після-дме оглядом на місцевості призначених варіантів. Сучасні методи дешифрування аерофотознімків дають можливість з доста-точної точністю оконтурити болото і, використовуючи контрольні зображення того ж масштабу, визначити умови поверхневого водовідведення з їх площі, а також приблизно оцінити вид та потужність торфу-них відкладень, їх фізико-механічні властивості. Ці відомості дають можливість намітити варіанти переходу. Відоме уявлення про тип болота, стадії його розвитку і можливій глибині можна сос-тавить при дослідженнях на основі візуального огляду.
Для повного уявлення про умови прокладання траси і ви-бору кращого її напрямки повинен бути знятий план болота в гори-зонталях з ізолініями потужності шарів слабких грунтів.
Слабкі ґрунти - сильно водонасичені грунти мають низьку несучу здатність.
До слабких слід відносити грунти мають міцність на зрушення в умовах природного залягання при випробуванні приладом обертального зрізу Суслов <0,075мПа или модуль осадки при нагрузке Р=0,25мПа более 50мм/м (е>50мм / м), модуль деформації менш 5МПа.
При відсутності даних випробувань до слабких грунтах слід відносити торф і заторфованние грунти, мули, сопрапелі, глинисті грунти з коефіцієнтом консистенції понад 0,5; грунти мокрих соланчеков, іольдевие глини.
Типи боліт. Інженерна класифікація
За умовами розташування та харчування водою розрізняють верхові і низові болота.
Верхові болота утворюються на плоских рівних вододілах з незабезпеченим стоком води, такі болота розташовуються в районах з великою кількістю опадів. Вони на всю товщину складаються з торфу.
Низові болота виникають в понижених місцях місцевості, утворюються в результаті заростання водойм.
Інженерна класифікація боліт, прийнята при про-ектировании і будівництві автомобільних і залізних доріг, ділить болота на три основних типи:
I - заповнені торфом і іншими болотними відкладеннями ус-тойчивость консистенції, сжимающимися під вагою насипів висотою до 3 м;
II - заповнені торфом і іншими болотними відкладеннями різної консистенції, в тому числі і видавлюють під вагою триметрових насипів;
III - заповнені мулом і водою, часто мають на поверхні плаває торф'яну кірку (сплавини)
Для визначення типу необхідно встановити величину коефіцієнта безпеки для умов швидкої і повільної відсипання насипу, в залежності від значень Кбез.нач і Кбез.кон. Підстава може бути віднесено до 1,2,3 типу по стійкості:
Рбезоп - граничне навантаження відповідає умовам стійкості
Ррасч - розрахункова (проектна) навантаження
Кбез.нач - встановлюється відповідно в умовах швидкої відсипання насипу
Кбез.кон - встановлюється з урахуванням умов повільної (відповідно до швидкості ущільнення і зміцнення слабкою товщі) відсипання насипу
I тип - Кбез.нач ≥1 стійкість забезпечена при будь-якій швидкості відсипання насипу, деформація грунту-стиснення, слабкий грунт можна використовувати в якості підстави
- болота заповнені торфом перекритим зверху шаром мінерального грунту
- болота суцільно заповнені торфом
II тип - Кбез.нач <1; Кбез.кон ≥1 устойчивость при быстрой отсыпки не обеспечено, происходит сдвиг (выдавливание грунта из под насыпи) при медленной отсыпки устойчивость ЗП на слабых основаниях обеспечена, деформация-сжатие т.е. слабый грунт можно использовать в качестве основания насыпи при медленной отсыпки, должен быть рассчитан режим отсыпки насыпи
- болота включають шар торфу, підстилаючих шаром сапропелі, мергелю, мулу і перекритим шаром зверху мінерального грунту
- болота включають шар торфу підстилаючий шаром сапропелі, мергелю або мулу
III тип - Кбез.кон <1 устойчивость необеспеченна не при каких режимах отсыпки, деформация-сдвиг (выдавливание слабого грунта), без конструктивных мероприятий в качестве основания использовать нельзя.
- болта з торф'яним шаром плаваючий на поверхні води (сплавини болота)
Конструкція ЗП на болотах
Земляне полотно па болотах проектують в насипах відповідно до вимог до підвищення брівки земляного полотна в міс-тах з тривалим стоянням поверхневих вод.
Найбільш надійними, але і дорогими в будівництві є насипу, що зводяться на міцному мінеральному дні болота. Їх будують на дорогах з удосконаленими капітальними типами покриттів при глибині болота до 4 м і на дорогах з удосконаленими об-легченнимі покриттями на болотах глибиною до 2 м (рис. А). Торф видаляють екскаваторами, вибухами на викид або іншими спо-собами. Крутизну укосів земляного полотна нижче поверхні бо-лота призначають в залежності від щільності торфу, 1: 0,5 до вертикаль-них. При м'якому, легко деформується торфі, можливо ополза-ня крутих схилів з ушкодженнями земляного полотна.
На дорогах з перехідними і нижчими типами покриттів на болотах з стійкими торфами можна зводити земляне полотно з використанням несучої здатності торфу про частковим виторфовуванням (рис. Б) або без виторфовування (рис. В).
Торф є пружним матеріалом і при проїзді автомобілів стискається під насипом, яка прогинається. Щоб прогин дорожнього одягу сягав небезпечною для її міцності величини, товщина шару торфу, що залишається під насипом, не повинна після ущільнення перевищувати при перехідних покриттях 1/3, а при нижчих 1/2 товщі-ни мінеральної частини насипу (ріс.б).
При необхідності забезпечення на дорозі через болота поздовж-ного водовідведення канави глибиною 0,6-0,8 м, влаштовують не ближче 2 м від насипу з поздовжнім ухилом не менше 5 ° / 00 і обов'язковим виводи-будинок води в понижені місця.
Для насипів, під якими вставлений торф, повинні бути про-Верени стійкість і розрахована осаду. Якщо коефіцієнт устої-чивости недостатній, повинні бути передбачені заходи щодо його підвищення шляхом влаштування привантажувальної берм, попереднього осушення підстави, часткового виторфовування і інших меро-ємств.
Конструкції земляного полотен-на з залишенням торфу під наси-пямі отримують в останні роки при будівництві доріг на болотах все більшого поширення. Вони вимагають меншого обсягу земляних робіт і не створюють труднощів, пов'язаних про плануванням на по-лося відведення вичавленого з під на-висипу торфу. У той же час вдається забезпечити завершення опади насипів в задовольняють вимогам організації робіт терміни.
Вартість зведення земляного полотна автомобільних доріг на болотах залежить від способу виробництва робіт і глибини боліт.
На болотах з торф'яної кіркою, підстильному рідким торфом або сапропелем, а також на болотах сплавини типу насипу зводять із зануренням на мінеральне дно болота після того, як верхній шар торфу буде вилучений за допомогою вибухів або перевантаження.
Можлива відсипання насипу з зануренням сплавини на дно (див. Рис. Е).
Глибокі болота іноді буває доцільно перетинати залізо-бетонними естакадами. В окремих випадках при значній глу-біне болота пристрій естакад із збірних залізобетонних конструк-цій дозволяє значно скоротити терміни будівництва авто-більной дороги.
При прокладанні траси по болотах, дно яких має великий поперечний ухил, для запобігання сповзання насипу, що супроводжується зазвичай бічним випиранням торфу, необхідно вироб-дить повне виторфовування і вирівнювати дно болота. При поперечного-ном ухилі більше 100 ° / о0 рекомендується робити на дні болота уступи або розпушувати його вибухами. Іноді з низової сторони насипу від-сипатися кам'яну наполегливу призму - банкет, що утримує насип від сповзання.
Насипу на болотах слід, як правило, відсипати з дренуючих-чих ґрунтів. При відсутностей їх в районі будівництва при зна-ве дальності візки в нижній частині насипів дозволяється використовувати глинисті грунти за умови, що організація будівництва забезпечує їх відсипання в сухий котлован і ущільнення.
Верхня частина насипу в усіх випадках повинна задовольняти вимогам до земляного полотна в місцях тривалих застоїв води.
На ділянках перетину боліт для пропуску постійних струмків і поверхневих вод, а також для зрівнювання горизонтів води, на-накопичуються з обох сторін насипу, повинні бути побудовані ис-кусственние споруди. При визначенні розрахункових витрат вчи-ють особливості стоку з боліт. Заболоченість зменшує річний обсяг стоку басейну в зв'язку з тим, що випаровування Q поверхні мо-хового покриву на 15-20% перевищує випаровування про водної поверхні.
Крім того, поверхня болота через велику кількість дрібних нерівностей, купин і рослинності акумулює значну кількість вологи.
При виборі типу штучних споруд на болотах предпоч-тение віддають мостам.
Найбільш доцільно штучні споруди розташовувати на краю болота, що зменшує і спрощує роботи по влаштуванню опор і зведення насипу на підходах. Для води проривають підхідні русла.
Якщо дорога перетинає сплавини болото, в якому є течія води, розміри штучної споруди призначають в за-лежно від глибини і швидкості потоку. При малих витратах можна влаштовувати фільтруючі насипи.
Насипу на підходах зводять після побудови мостів. Якщо мінеральне дно болота має ухил до мосту, торф в межах моста повністю видаляють, замінюючи його мінеральним грунтом, щоб уникнути поздовжнього сповзання насипу і вичавлювання торфу під мостом.
Нормативними документами встановлюється, що на насипах в підставах яких залишені слабкі грунти, капітальні покриття можна влаштовувати тільки після завершення не менше 90% розрахункової величини опади насипу, або за умови що середня інтенсивність опади за місяць, що передує влаштуванню покриття не перевищувала 2 см / рік.
Вдосконалені і полегшені покриття допускається влаштовувати після завершення не менше 80% опади, або при інтенсивності осідання не більше 5 см / рік.
Існує ДВА основні принципи рішення конструкції земляного полотна:
1. Видалення слабкого грунту і його заміна або використання залізобетонних естакад.
2. Використання слабкого грунту в якості основи насипу із застосуванням заходів, що забезпечують стійкість підстав, прискорення його опади.
Для прискорення опади насипу на слабкій основі застосовують такі методи:
1. Бічні привантажувальної берми
2. Тимчасову пригрузку
3. Дренірующіе прорізи (на болотах 1 типу глибиною до 3 метрів)
4. Вертикальні дрени (болота 1-2 типу глибиною понад 3 метрів)
Посадка на мінеральне дно: Технологія передбачає витіснення болотного грунту під масою насипу з посадкою на хв дно. Занурення сплавини разом з насипом відбувається в міру її нарощування. Процес опускання може сповільнитися або припинитися. В цьому випадку необхідне очищення торфопріемніков від болотної маси. Прискорити опускання насипу на дно можна шляхом збільшення навантаження на підставу. Після опади насипу на дно болота зайвий грунт знімають і використовують для розширення насипу.
Зведення насипу виторфовуванням: Можливо на болотах 1 і 2 типів. В ідеалі виробляють в зимовий період. Виторфовування може проводитися бульдозером, екскаватором або вибуховим способом. Відвали торфу розміщують з боків виробки. Траншею, що утворюється при виторфовуванням необхідно швидко заповнювати грунтом, тому що укоси швидко запливають болотної масою.
Глибокі болота іноді буває доцільно перетинати ж / б естакадами, що в ряді випадків дає можливість значно скоротити терміни будівництва а / д.
Для насипів, під якими залишено торф, д.б.н. перевірена стійкість і розрахована осаду. Якщо коеф-т стійкості недостатній, передбачають заходи щодо його підвищення шляхом пристрої привантажувальної берм, попереднього осушення підстави, часткового виторфовування і ін