Методы инженерного освоения заторфованных территорий

Йального грунта; 2 — торф; 3 — минеральное дно: и — отметка проектной поверхности; Н_б — то же, торфа; Я_д — то же, минерального дна болота Инженерная подготовка заторфованных территорий, используемых для города, включает комплекс общих и специальных мероприятий в сочетании с особыми методами, характерными только для болот. Такими методами, направленными на устранение большой сжимаемости заторфованных под нагрузкой грунтов, являются пригрузка залежи слоем минерального грунта, частичное или полное выторфовывание (рис. 7.2). Требования к инженерной подготовке обусловлены характером использования территории. Для каждой функциональной зоны города необходим соответствующий комплекс общих и специальных мероприятий (табл. 7.3).

На участках селитебной зоны, объединенных в первую группу, для стабилизации поверхности необходимо использование метода пригруз;

Таблица 7.3.

ки. Здесь же следует обеспечить повышенную по сравнению с другими городскими зонами норму осушения и специальные условия для зеленых насаждений. Участки, представленные во второй группе, осваивают не только методом пригрузки. В отдельных случаях возникает потребность и выторфовывания. Это объясняют необходимостью исключения сверхнормативных упругих деформаций дорожных покрытий при движении транспорта. Кроме того, на городских улицах размещают подземные коммуникации, для которых требуются надежные основания. На территориях промышленных предприятий и коммунально-складских зон применяют те же методы. Выбор метода или мероприятия зависит от конкретных условий отдельных участков. Инженерная подготовка на внегородских территориях, принадлежащих к второй группе, может быть ограничена лишь осушением торфяных грунтов.

В инженерном освоении заторфованных территорий немалую роль отводят благоустройству естественных водоемов, которое проектируют в общем комплексе с разработкой решений осушения, поэтому наряду с очисткой водоемов и обеспечением нормативной чистоты воды предусматривают понижение ее уровня на глубину, необходимую для усиления дренирования прилегающих территорий.

Мероприятия по инженерной подготовке заболоченных территорий позволяют наряду со стабилизацией поверхности создать условия для формирования культурного и растительного покрова, обеспечить соблюдение санитарных и градостроительных норм осушения.

Методы пригрузки болот аналогичны методам подсыпки пойменных территорий (см. 6.2). Следует только учесть, что водопроницаемость торфяной залежи при ее уплотнении резко снижается. В результате фильтрационная консолидация пригрузки из глинистых грунтов на торфах при гидронамыве требует значительно больших сроков, чем при намыве на несжимаемое основание из проницаемых минеральных грунтов. Для сокращения сроков консолидации торфяной залежи при пригрузке используют предварительное осушение заторфованных территорий. Если же освоение территории не лимитирует сроки консолидации торфяных грунтов, то устройство временной осушительной сети необязательно.

Методы пригрузки так же, как и частичного выторфовывания, позволяют ликвидировать просадочность торфяной залежи за счет создания насыпи, воспринимающей динамические нагрузки при движении транспорта и статические — от различных сооружений. При возведении зданий торфяной слой прорезают фундаментами, которыми передают нагрузку на прочные подстилающие слои.

Толщину насыпного слоя устанавливают специальным расчетом с учетом величины осадки поверхности торфяного пласта. На затопляемых пойменных территориях толщину слоя пригрузки определяют не только условием ликвидации просадочности, но и в соответствии с требованиями защиты от затопления (см. 6.2). Мощность насыпного слоя должна быть достаточна и для организации рельефа, прокладки подземных коммуникаций с обеспечением условий для удаления дождевых дренажных и хозяйственно-бытовых вод.

Определение оптимальной толщины насыпи, необходимой для достнжения требуемой стабилизации поверхности болот на городских территориях, — задача довольно сложная. Эмпирические данные показывают, что при толщине слоя пригрузки менее 0,7…0,8 м прочность оснований недостаточна для использования в градостроительстве. Естественно, что при увеличении мощности насыпи можно достичь ббльшего уплотнения торфяных грунтов, что способствует повышению их устойчивости и снижению деформации под действием временных нагрузок.

Однако такой путь оказывается часто экономически нецелесообразным и ведет к увеличению сроков стабилизации поверхности, поэтому рекомендации по выбору минимального слоя толщины пригрузки должны быть обоснованы тщательным анализом материалов исследований о строении торфяной залежи и ее мощности.

Для более точных расчетов величины конечной осадки 5_Р насыпи имеется несколько формул.' Научно-исследовательский институт оснований и подземных сооружений рекомендует к использованию формулу.

где Р — удельное давление пригрузки на поверхность торфяного грунта, Па/м²; Н — мощность слоя торфяной залежи в бытовых условиях (до пригрузки), м; Е₀ — модуль начальной линейной деформации при полной влагоемкости торфа, Па/м² (см. табл. 7.2).

На предварительных стадиях проектирования.

где Я, — относительная деформация и ее определяют по натурным наблюдениям.

Если же нагрузки на торфяной слой находятся в пределах от 2 до 6 Па, что соответствует толщине пригрузки порядка 1…3 м, значение Я, ориентировочно можно принять по данным табл. 7.4.

Таблица 7.4

Таблица 7.5

На основе расчетов осадок, выполненных по формулам (7.1) и (7.2), следует сделать вывод, что толщины насыпи под местными дорогами, прокладываемыми на торфах, можно принять не менее указанных в табл. 7.5.; На магистралях с интенсивным движением транспорта прочность покрытий можно обеспечить, приняв толщину подстилающей насыпи в пределах величин, приведенных в табл. 7.6.

Значения величин в табл. 7.5 и 7.6 весьма приближенны. В практике имеются случаи успешной эксплуатации дорог на насыпях меньшей, чем указано в таблицах, толщины и, наоборот, разрушение покрытий.

Таблица 7.6 на насыпях, величина которых превышает рекомендуемую. Трещины в дорожных одеждах появляются в результате неодинаковых по частоте и амплитуде колебаний, вызванных скоростным и интенсивным движением транспорта различной грузоподъемности. Поэтому при определении толщины насыпи под магистралями в каждом конкретном случае необходимы поверочные динамические расчеты.

На межмагистральных территориях толщину подсыпки выбирают по специальным нормам, разработанным для осваиваемых районов страны, а ориентировочно принимают по данным табл. 7.5, но с поправочным коэффициентом 0,7. Здесь, как и на магистралях, толщину слоя пригрузки увеличивают, руководствуясь не только прочностными характеристиками дорожных одежд. Насыпи выполняют, обеспечивая уклоны, необходимые для поверхностного водоотвода. На местности с равнинным рельефом возникает необходимость создания слоя переменной толщины. Однако отметки повышают до экономически оправданного предела, поскольку такое решение приводит к увеличению объемов земляных работ. Этого достигают продуманной организацией рельефа (см. 7.3), а при использовании подсыпки, как защиты от затопления — рациональным сочетанием основных методов защиты (см. 6.2).

Метод полного выторфовывания заключается в изъятии торфяного грунта с последующей его заменой минеральным. В таких случаях мощность насыпи определяют как разность планировочных отметок поверхности территории и отметок минерального дна болота. Этот метод радикальный и его достоинство заключается в том, что при использовании песчаных грунтов практически исключены резкие деформации оснований зданий. Однако метод имеет и недостатки.

Во-первых, как показывает практика выторфовывания, при мощности слоя торфа более 2,0 м объемы земляных работ резко возрастают по сравнению с объемами, необходимыми при методе пригрузки. Обычно затраты на увеличение объемов работ оправдывают тем, что отпадает необходимость устройства дорогостоящих свайных фундаментов зданий. Однако в слабых грунтах минерального дна болота приходится проектировать такие фундаменты, тем более, что само тело насыпи является безусадочным только тогда, когда ее возводят из песчаных грунтов.

Во-вторых, выемка и складирование торфа являются довольно сложной задачей, особенно если осваивают участки в черте города. Правда, когда торфяная масса пригодна для использования в качестве удобрения или топлива, этот недостаток компенсируют ее утилизацией.

Основание под городскими улицами укрепляют двумя методами. По первому предусматривают устройство усиленного основания на проезжей части улиц по сохраняемому слою торфяных грунтов (рис. 7.3).

Дополнительно предусматривают устройство временных покрытий проезжей части улиц из сборных плит.

Рис. 7.3. Устройство искусственного основания: а, б — дорог; в — внутримикрорайонной территории; 1 — подземные коммуникации; 2 — насыпь минерального грунта; 3 — проезжая часть улицы; 4 — торф; 5 — минеральное дно; 6 — коллектор; 7 — водосток Деформации оснований за период стабилизации осадки торфяных грунтов относительно легко устраняют, так как покрытия заменяют постоянными. Для инженерных сетей делают искусственные основания из песчаных и щебеночных подушек или свай.

Второй метод песчаных коридоров коммуникаций заключается в устройстве насыпи по всей ширине улицы с предварительным выторфовыванием. По верху возведенной насыпи укладывают постоянные покрытия проезжих частей улиц, а инженерные сети прокладывают в теле насыпи. Этот метод может обеспечить определенный эффект в местах, где заторфованные территории представлены неглубокими болотами с относительно плотными грунтами минерального дна. Для повсеместного использования сплошного выторфовывания по всей ширине улиц и на всю глубину торфяной залежи целесообразность его требует особого подтверждения. В дорожном строительстве этот метод используют обычно при глубине болот 2,0…2,5 м.