Материал: 2458

Технологиистроительства

Рис. 8. Укладка георешётки (на стыке ледовой плиты с берегом) и геосетки

Не всё удалось реализовать должным образом. Основная причина – тёплая погода (от 0 °С до минус 3 °С), из-за которой вмораживание геосетки в лёд на нужную глубину происходило очень медленно.

Открытие переправы осуществлялось 25 декабря 2014 г. (температура воздуха была около 0 °С), средняя толщина льда 25 см. Поэтому переправа пропускала автотранспорт весом до 2 т. Во время открытия переправы мы обнаружили, что стеклосетка хорошо вморожена в лёд, а береговая часть, засыпанная снегом и политая водой, не промёрзла за двое суток и георешётка

местами видна в колее (рис.9).

Рис. 9. Состояние армированных участков во время открытия переправы

Испытания опытного участка производилось два раза: 16 января и 4

марта 2015 г. При первом испытании выполняли разметку, взвешивание грузового автомобиля (5 т), измерение толщины льда (40 см). Затем определяли величину изменения высотных отметок поверхности льда с помощью высокоточного нивелира и рейки, до заезда на точку грузового

автомобиля, после заезда и стабилизации отметки, после разгрузки льда в

контролируемой точке (рис.10).

Техника и технологии строительства,№ 2(2), 2015

Технологиистроительства

Рис. 10. Испытания – измерение прогибов ледяной плиты под нагрузкой и сравнение показателей на армированном и неармированных участках

Осмотр и испытание показало, что имеются существенные различия на армированном и неармированных участках.

На неармированных участках (рис.11): колебания уровня воды в Иртыше и низкие температуры привели к образованию трещин в ледяном покрове; на некоторых участках через сквозные широкие трещины на лёд выступила вода; наибольшие проблемы возникли в местах сопряжения ледяного покрова с берегом – широкие трещины с входом воды на лёд.

Рис. 11. Характерные проблемы на неармированной части ледового покрова

На армированном участке: сопряжение ледового покрова с берегом не вызывало проблем; во льду имелись только тонкие волосяные трещины; воды

на льду не было.

Испытания под нагрузкой (измерение чаши прогибов ледяной плиты от

гружёного автомобиля) показали, что армированный участок ледовой

переправы обладает несущей способность на 30 % больше, чем неармированные. При этом прогиб армированного льда восстанавливается

быстрее, чем неармированного.

Техника и технологии строительства,№ 2(2), 2015

Технологиистроительства

Методика работ при втором испытании не отличалась от первого обследования, за исключением веса грузового автомобиля, который увеличили

до 10 т. Толщина льда на переправе к этому времени возросла до 90 см. Измерения показали, что на армированном участке прогибы меньше

всего на 10 %, по сравнению с неармированными. То есть с увеличением толщины льда с 40 см (при первом испытании) до 90 см эффективность

геосетки, вмороженной в верхнюю часть плиты всего на 5 см, снизилась, что вполне логично. Как и при первом испытании, на армированном участке

сопряжение ледяного покрова с берегом не вызывало проблем, во льду имелись только тонкие волосяные (беззазорные) трещины, вода на льду отсутствовала.

Извлечение геосинтетического материала изо льда на опытных

участках мы выделили в виде отдельной части статьи т.к. этот процесс обычно вызывает наибольшее количество вопросов и сомнений у работников дорожной

отрасли, экологов, сотрудников МЧС.

Первый опыт извлечения геосетки и георешёток изо льда был получен на

первых опытных участках весной 2008 и 2009 гг. и далее подтверждён в 2012 и 2015 гг.

Этот опыт свидетельствует: если геосинтетический армирующий материал вморожен в верхнюю треть толщины ледяной плиты, то весной он

вытаивает изо льда, когда лёд на переправе ещё достаточно крепок. Материал

должен быть свёрнут в рулоны вручную, отбракован (при необходимости) и доставлен к месту хранения для повторного использования.

Если армирующий материал вморожен в пределах нижней трети толщины ледяной плиты, то он вытаивает снизу и удерживается на тросах,

которыми был заведён под лёд. Нужно опять пропиливать во льду «майны» и

вытаскивать ГМ на лёд. При этом мы не рекомендуем использовать для «нижнего» армирования геосетки с геотекстилем. В этом случае геотекстиль не даёт преимуществ, но осложняет извлечение полотнища из подо льда.

В наиболее сложном случае, после закрытия переправы поверхность

льда можно «затемнять», например – песком и т.п. Лёд интенсивно тает

(рис.12), и армирующий материал извлекается вручную (рис.13).

Рис.12. Распределение песка и последующее интенсивное таяние льда

Техника и технологии строительства,№ 2(2), 2015

Технологиистроительства

Рис.13. Удаление геосинтетических материалов

На беспроточных водоёмах (озёра и т.п.) армирующий материал может быть извлечён из воды после таяния ледового покрова.

Выводы

1.Результаты опытного строительства подтвердили возможность и целесообразность применения геосинтетических материалов для усиления

ледового покрова на переправах и автозимниках.

2.Наблюдения и испытания, выполненные на опытных участках с использованием тяжёлых колёсных и гусеничных машин, позволили впервые

получить опытные данные об эффективности усиления ледового покрова

геосинтетическими армирующими материалами.

3.Установлено, что армирование верхней части ледового покрова ГМ снижает трещинообразование, что является основной причиной повышения несущей способности льда до 30 % (в зависимости от вида ГМ). При увеличении толщины естественного ледового покрова до 90 см и более повышение несущей способности при верхнем армировании снижается до 10 %.

Армирование нижней части ледового покрова менее эффективно с точки

зрения снижения температурного трещинообразования, но в большей степени увеличивает несущую способность ледяной плиты – до 70 %.

Наибольший эффект даст двухслойное армирование верхней и нижней

частей ледяной плиты.

4.Наибольшее увеличение несущей способности даёт применение стеклосеток. Однако, т.к. эти материалы тонут в воде, то их применение для «нижнего» армирования возможно только при условии прикрепления к сетке

поплавков, удерживающих её на плаву, и прижимающих к нижней поверхности

армируемой ледяной плиты для вмораживания в лёд.

Применение для «нижнего» армирования георешёток из полипропилена

менее эффективно с точки зрения увеличения несущей способности ледяного покрова, но более технологично, т.к. эти ГМ обладают положительной

плавучестью и в меньшей степени повреждаются при неаккуратном обращении.

6.Для усиления участка сопряжения ледового покрова с берегом

целесообразно применять плоские решётки с повышенной стойкостью к воздействиям колёсных нагрузок, например, из металлизированного полиэтилена или полипропилена.

Техника и технологии строительства,№ 2(2), 2015

Технологиистроительства

7. Установлено, что геосетки и георешётки экологически безопасны, они могут извлекаться изо льда в весенний период, храниться на тёмном складе и

повторно применяться для армирования ледового покрова.

Библиографический список

1.Якименко, О.В. Армирование ледовых переправ / Якименко, О.В., Сиротюк В.В. // Криосфера Земли. -2014. -т. XVIII. -№ 1. С 88–91.

2.Якименко, О.В. Обоснование конструктивно-технологических решений ледовых переправ, армированных геосинтетическими материалами: дис. канд…. техн. наук: 05.23.11 / Ольга Владимировна Якименко; науч. рук. В.В. Сиротюк; СибАДИ. – Омск, 2011. – 24 с.

3.Песчанский, И.С. Ледоведение и ледотехника / И.С. Песчанский. – Л.: Изд-во «Морской транспорт», 1963. – 321 с.

4.Bearing capacity tests of ice reinforced with geogrid: Special report 92-28 / US Army Corps of Engineers; F. Donald Haynes, Charles M / Collins, Walter W. Olson. – Philadelphia, 1992. – 12 p.

5.Бычковский, Н.Н. Ледовые строительные площадки, дороги и переправы / Н.Н. Бычковский, Ю.А. Гурьянов. – Саратов: Саратовский ГТУ, 2005. – 260 c.

6.Шумский, П.А. Основы структурного ледоведения / П.А. Шумский. – М. : Изд-во АН

СССР, 1955. – 275 с.

7.Паундер, Д. Физика льда / Д. Паундер. – М.: Мир, 1967. – 190 с.

8.Войтковский, К.Ф. Механические свойства льда / К.Ф. Войтковский. – М. : Изд-во АН

СССР, 1960. – 99 с.

9.Бутягин, И.П. Прочность льда и ледяного покрова / И.П. Бутягин. – Новосибирск: Наука, 1966. – 155 с.

10.Строительство и испытание опытного участка ледовой переправы, армированной геосинтетическими материалами / В.В. Сиротюк, О.В. Якименко, Е.Ю. Крашенинин, А.Н. Щербо // Вестник ТГАСУ. – 2008. – Вып. 4. – С. 157 – 165.

11.Сиротюк, В.В. Анализ результатов строительства и испытаний опытных участков ледовой переправы, армированной геосетками и плоскими георешетками / В.В. Сиротюк, О.В. Якименко, А.Н. Щербо // Дороги и мосты / РосдорНИИ. – 2009. – Вып. 2(22). – С 47 – 60.

Якименко Ольга Владимировна (Россия, г. Омск) – кандидат технических наук, доцент кафедры «Проектирование дорог» ФГБОУ ВПО «СибАДИ».

УДК 625.711

АРМИРОВАНИЕ ЛЕДОВЫХ ПЕРЕПРАВ

О.В. Якименко ФГБОУ ВПО «СибАДИ», г. Омск.

Аннотация. Приведены основные результаты

исследований по увеличению несущей способности и безопасности ледовых переправ. Проанализирован опыт

применения разработанных авторами рекомендаций на одной из ледовых переправ в Архангельской области. Обозначены

основные направления дальнейших исследований.

Ключевые слова: ледовая переправа, армирование, геосинтетический материал.

Техника и технологии строительства,№ 2(2), 2015