<<
>>

Строительство и эксплуатация транспортных сооружений

  В процессе строительства транспортных сооружений возникают сложные, непредвиденные ранее ситуации, требующие до- изучения природных условий. Нередки и аварии, связанные с недостаточной изученностью инженерно-геологических и гидрометеорологических условий в период изысканий.
Такие ситуации известны из практики строительства сооружений БАМа, ряда линий, построенных на севере европейской части России, Кавказе и др.

Как показал опыт, при возникновении подобных ситуаций на ранних стадиях строительства весьма эффективно для получения дополнительной информации оперативное привлечение экспресс-методов, в частности и МКФС, что позволяет дать оценку условий строительства с учетом возникших трудностей и наметить пути проведения дополнительных специальных детальных изыскательских работ с целью доизучения природных условий. В практике гидротехнического и энергетического строительства такие работы получили наименование этапа активного проектирования [53], в рамках которого выполняются дополнительные проектно-изыскательские работы. Их целью является корректировка проектных решений и обеспечение безопасности строительства с учетом возникших, ранее не предусмотренных критических ситуаций.

Вторым направлением применения МКФС в процессе строительства является развитие вышеназванного аспекта, но уже, на более поздних этапах, связанных с завершением строительного процесса. В этот период резко возрастают техногенные нагрузки на геологическую среду, что приводит к активизации геологических и возникновению новых техногенных процессов, нарушающих устойчивость геологической среды и сооружений.

Переход железнодорожного транспорта на новые условия хозяйствования (эксплуатация тяжеловесных сдвоенных составов, увеличение объема реконструкции старых линий) ставит в ряд первостепенных проблему оперативной оценки состояния железных дорог, эксплуатирующихся в районах с экстремальными природными условиями, последующего прогноза взаимодействия в системе природная среда — инженерное сооружение и предупреждения возможных аварийных ситуаций.

Проведение специальных обследований трасс железных и автомобильных дорог, находящихся в стадии временной эксплуатации, будет способствовать выявлению «больных мест», оценке причин и факторов активизации неблагоприятных процессов, позволит своевременно внести коррективы в имеющиеся прогнозы их развития и более обоснованно подойти к решению вопросов инженерной защиты сооружений. Последнее возможно только путем привлечения материалов аэрокосмических съемок, выполненных в различные периоды создания и функционирования сооружений: до начала строительства, в начальный этап строи

тельства, в завершающий этап строительства (временная эксплуатация). Такой подх-од был применен на центральном БАМе, где осуществлен сравнительный анализ МКФС 1974, 1981, 1985 и 1989 гг. Учитывая протяженность исследованного участка БАМа (около 1500 км), следует отметить, что ни один другой метод не позволяет получить столь точный и полный документальный материал о состоянии транспортных сооружений и геологической среды в их взаимодействии на таком большом отрезке трассы, как это позволяют МКФС.

Подобный ретроспективный анализ помогает определить причины и факторы динамики состояния природной среды на участках строительства под его влиянием и дать оценку устойчивости сооружений, в том числе и количественную, что является необходимыми составляющими прогнозных построений.

В сочетании со ставшими уже традиционными методами аэрофотосъемки, а также новыми видами аэрометодов и в комплексе с наземными экспресс-методами инженерно-геологических изысканий МКФС представляют собой мощный современный комплекс ;методов оперативного управления состоянием системы природная среда — транспортное сооружение. Одной из форм его практической реализации может служить технология геотехнического контроля железных дорог с применением комплекса аэрокосмических методов [5, 65]. Она позволяет осуществлять оперативное слежение за состоянием системы -геологическая среда — инженерное сооружение или геотехнической системы (ГТС) одновременно на всех уровнях структуры управления железной дороги на основе специального картографирования состояний ГТС путем широкого применения материалов аэрокосмических съемок в сочетании с наземными экспресс-методами инженерно-геологических изысканий.

В соответствии с табл. 4 технология предусматривает применение на каждом иерархическом уровне организационной структуры железной дороги (управление дороги, отделение дороги, дистанция пути, околоток) индивидуального комплекса методов оперативного геотехнического контроля, обеспечивающего составление прогнозно-оценочных инженерно-геологических карт, единых по направленности, дополняющих друг друга по содержанию, но различных по степени детализации отображения состояния и прогноза ГТС.

В соответствии со структурой геотехнического контроля, изложенной в табл. 4, первые два уровня реализуются с использованием МКФС, а вторые два — с использованием методов, позволяющих получать более детальную информацию, поскольку масштаб исследований составляет 1:25 000 и крупнее, вплоть до 1:500. Поэтому применение МКФС обеспечивает решение задач по оценке состояния железнодорожных ГТС большой протяженности на уровне дороги в целом и ее отделений. В случае если дистанции пути имеют протяженность 200 км и более, МКФС можно использовать и для оценки состояния ГТС на данном уровне.


CD

Таблица 4. Технология геотехнического контроля железных дорог в условиях интенсивного развития неблагоприятных геологических процессов

Прежде чем рассмотреть сущность технологий, следует подчеркнуть, что данный подход к осуществлению геотехнического контроля целесообразен при исследовании тех ГТС, которые функционируют в условиях интенсивного развития неблагоприятных геологических процессов: 'повышенной активности зон разломов и высокой степени трещиноватости и обводненности горных пород, оползней, обвалов, лавин и селей, карста, золовой дефляции, просадок, подтопления сооружений, мерзлотных явлений, абразии морских берегов. В 'этой связи содержание всех предлагаемых карт локализуется на вопросах, связанных, с одной стороны, с оценкой состояния развития этих процессов и их возможного влияния на инженерные сооружения, а с другой — возможного обратного влияния инженерных сооружений на развитие неблагоприятных геологических процессов.

Получение достоверной информации о прямых и обратных связях между элементами ГТС позволяет обоснованно судить о ее устойчивости на любом этапе функционирования, в том числе и прогнозировать ее состояние.

На I уровне технологии обосновывается создание нормативного документа для организации системы геотехнического контроля железной дороги, который разрабатывается на базе карты районирования зоны пролегания дороги по характеру и степени активности проявления неблагоприятных геологических процессов. В настоящее время значительная часть железных дорог страны, не только эксплуатируемых, но и находящихся на стадии временной эксплуатации, не имеет достаточно обоснованной картины современного состояния ГТС с точки зрения наличия опасных участков, не говоря уже о прогнозных данных. В этой связи оценка подверженности всей зоны пролегания той или иной дороги неблагоприятным ЭГП (протяженность дорог можно варьировать от нескольких сотен до нескольких тысяч километров), которая может быть осуществлена по космическим снимкам разных масштабов на основе вероятностного подхода, является необходимой информацией для разработки нормативных документов, регламентирующих организацию работ по инженерной защите сооружений.

Карту I уровня необходимо составлять для дороги в целом. На определенных отрезках дорог, особенно в горных районах, применение столь мелкого масштаба нецелесообразно. В качестве примера приведен фрагмент одной из подобных карт БАМа в пределах Центрального отделения дороги на участке ст. Хани — ст. Чильчи (рис. 32).

Исследованный участок БАМа пролегает в условиях средне- и низкогорного гольцового рельефа блоков устойчивых поднятий, выработанных в скальных магматических и метаморфических породах е маломощной корой выветривания и эрозионноаккумулятивного рельефа, долин рек со сплошным распространением многолетнемерзлых аллювиальных отложений. В процессе железнодорожного строительства в результате нарушения

Рис.

32. Районирование трассы железной дороги по ее подверженности развитию неблагоприятных геологических процессов (БАМ): Инженерно-геологические области:

/ — среднегорный гольцовый рельеф блоков устойчивых сводовых поднятий, выработанный в магматических и метаморфических скальных породах с маломощной корой выветривания; 2 — низкогорный рельеф блоков замедленных поднятий, выработанный в магматических и метаморфических скальных породах с маломощной корой выветривания; 3 — аккумулятивный рельеф нескомиенсированных межгорных депрессий, выполненных озерно-аллювиальными отложениями большой мощности (до 400 м); 4 — эрозионно-аккумулятивный рельеф долин рек со сплошным распространением многолетне- мерзлых аллювиальных отложений мощностью до 30 м

Характер \тектонической раздробленности:

5 — зоны региональных разломов сбросового типа, развитых по границам морфо- структур; 6 — зоны виугриблокового дробления пород вдоль обводненных локальных разломов и систем оперяющих их крупных трещин

Локализация проявлений неблагоприятных геологических процессов:

7 — обвалы, осыпи, курумообразование; 8 — термокарст, подтопление сооружений; — наледсобразование

Вероятность развития неблагоприятных геологических процессов: — 0,7—0,9; И — 0,2—0,5; 12 -- трасса железной дороги; 13 — границы инженерно- геологических областей; 14 — местоположение участка, отраженного на рис. 33 и 34

(см. цветную вклейку)

строительной технологии при сооружении искусственных выемок и в скальных породах буровзрывным способом (что выразилось в значительном превышении мощности зарядов при взрывах по сравнению с проектной), резко активизировались процессы физического выветривания, обваливания, осыпании и оползания откосов выемок. Это привело к возникновению критических ситуаций в состоянии ГТС в целом. Под влиянием строительного процесса произошла также активизация мерзлотных явлений в долине р. Нюкжа.

На представленном фрагменте карты отображено состояние активности- проявления опасных ЭГП ,в зоне функционирования железной дороги на участке ст.

Хани - - ст. Чильчи в масштабе

96              6*

1:1 000 ООО. Вся информация, отраженная на фрагменте, получена по МКФС .масштабов 1:200 Ю00 — 1:1 000 ООО. Карта дает представление о характере локализации опасных ЭГП на всей протяженности отображенного па ней отрезка трассы, позволяет определить участки для более детальных обследований и обосновать необходимые укрупненные нормативные показатели для обеспечения финансовых и технических средств по инженерной защите опасных участков трассы, где вероятность проявления неблагоприятных процессов 0,7—0,9.

На II уровне технологии обосновывается финансирование комплекса защитных мероприятий по предотвращению аварийных ситуаций, что осуществляется на базе карты состояния ГТС в условиях техногенной интенсификации неблагоприятных ЭГП. НА данном уровне картографирования используются крупномасштабные МКФС в сочетании с наземными обследованиями. В основу карты положен кадастр проявлений ЭГП, оценка их активности и прогноз характера воздействия на инженерные сооружения путем специального районирования ГТС по степени опасности. Такие карты необходимо составлять на участки активного проявления ЭГП, определяемые по карте I уровня.

На рис. 33 и 34 (см. цветную вклейку) представлен фрагмент карты состояния ГТС БАМа на участке ст. Дюгабуль—ст. Чиль- чи масштаба 1:100 000. Этот участок отмечен на карте I уровня специальным знаком. Содержание дайной карты подразделяется на два блока информации. В первом отражена статическая инженерно-геологическая ситуация на момент картографирования по традиционной схеме, но с учетом дополнительных возможностей, представляемых с использованием крупномасштабных КФС, а также существующие и функционирующие инженерные сооружения. Во втором блоке дана специфическая оценочная ситуация с количественными параметрами, отражающими активность и динамичность гравитационных процессов и термокарста. Эти оценочные показатели позволили осуществить районирование ГТС по опасности се состояния.

В рамках следующих уровней технологии (см. табл. 4) осуществляется решение задач по оценке конкретного состояния инженерной защиты сооружений в пределах опасных и относительно опасных участков, выделяемых но карте II уровня. Эти работы осуществляются/в масштабном диапазоне 1:10 000—1:25 000 и 1:5000—1:500 на основе использования различных видов аэросъемок и наземных детальных исследований.

В комплексе все четыре уровня технологии представляют собой систему управления состоянием железной дороги на основе разномасштабного прогнозно-оценочного картографирования ГТС, что позволяет обосновать мероприятия по инженерной защите железнодорожных сооружений в пределах всей дороги. Последнее достигается комплексным применением МКФС, аэрофотоматериалов и данных наземных обследований.


Рис. 33. Состояние железнодорожной ГТС в условиях техногенной ин-

тенсификации геологических процессов (одно из отделений БАМа)

Инженерно-геологическая ситуация. Характеристика типов поверхностей: — залесенные пологонаклонные (до 20°) вершины поверхности междуречий с пятнами курумов и полным разрезом коры выветривания (дисперсная, щебнистая, глыбовая, монолитная зоны); 2 — залесенные склоны средней крутизны (20—30°) со спорадическим развитием курумов, с деградированной дисперсной зоной коры выветривания; — крутые (30—40°) залесенные склоны с площадным и линейным распространением курумов в виде сплошного чехла обломков с отсутствием дисперсной зоны коры выветривания; 4 — техногенные обнаженные обрывы прижимов рек (крутизной более 40°) с преобладанием глыбовой зоны коры выветривания; 5 — то же — естественные обрывы; б — пологие заболоченные поверхности долин рек, выработанные в непросадочных грунтах;

7 — то же с мерзлотной переработкой, выработанные в просадочных грунтах.

Горные породы и их раздробленность:

8 - - болотные и аллювиальные четвертичные отложения; 9 — граниты и гранодиори-

ты верхней юры и нижнего мела; 10 — кристаллические сланцы нижнего протерозоя; -- кристаллические сланцы и гнейсы архея; 12 — осевые линии локальных разломов взбрососдвигового типа, создающие внутриблоковое дробление, обводненные за счет подтока трещино-жильных вод (глубинные дрены).

Современные геологические процессы:

18 --- обвалы; 14 — осыпи; 15 — оползни; 16 — сели; 17 — термокарст

Инженерные сооружения*

18 — железнодорожный путь; 19 — карьеры; 20 —¦ мосты

Районирование ГТС по степени 'опасности ее состояния:

21 — опасное [высота обрывов более 15 м, скорость выветривания 0,6—0,83 м9У(м-год), среднегодовая частота камнепадов более 10 1/(км-год), термокарстовые озера глубиной более 0,5 м]; 22 — относительно опасное [соответственно 10 — 15 м, 0,005—0,5 м3/(м-год), 1 — 10 1/(км год), термокарстовые озера глубиной более 0,5 м];              23 — безопасное

[соответственно менее 10 м, менее 0,005 м3Цм*год), камнепадов нет, термокарстовых озер глубиной более 0,5 м нет]; 24 — границы типов поверхностей; 25 — границы комплексов горных пород

Техникоэкономическая эффективность работ этого аспекта исследований может быть связана с возможностью предупреждения аварийных ситуаций и снижения ущерба от их возникновения в период строительства, временной и постоянной эксплуатации транспортных сооружений большой протяженности, что приведет к повышению их эксплуатационной надежности. 

<< | >>
Источник: Ревзон А. Л.. Космическая фотосъемка в транспортном строительстве. 1993

Еще по теме Строительство и эксплуатация транспортных сооружений:

  1. § 3. Планирование, прогнозирование и анализ себестоимости сооружения водозаборных скважин
  2. 3.2. СТРОИТЕЛЬСТВО ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ. РАЗВИТИЕ ДРУГИХ ВИДОВ ТРАНСПОРТА
  3. 11.2. СТРОИТЕЛЬСТВО ДОРОГИ
  4. 14.1. СТРОИТЕЛЬСТВО МОСТОВ
  5. 14.2. СТРОИТЕЛЬСТВО ТОННЕЛЕЙ
  6. 19.1. ТРАНСПОРТНЫЕ ВУЗЫ СТРАНЫ
  7. 31.3. ОРГАНИЗАЦИЯ ЗАГРАЖДЕНИЯ И ТЕХНИЧЕСКОГО ПРИКРЫТИЯ НА ТРАНСПОРТЕ. СТРОИТЕЛЬСТВО И УСИЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ
  8. 32.2. ТРАНСПОРТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ КОНТРНАСТУПЛЕНИЯ ПОД МОСКВОЙ
  9. 2. ГОСУДАРСТВЕННОЕ И ХОЗЯЙСТВЕННОЕ СТРОИТЕЛЬСТВО НА УКРАИНЕ
  10. НАЧАЛО СТРОИТЕЛЬСТВА
  11. География транспортного машиностроения мира
  12. ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОСМИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ В ТРАНСПОРТНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
  13. Обоснование схем развития транспортной сети
  14. Строительство и эксплуатация транспортных сооружений
  15. Глава 6 ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ КОСМИЧЕСКОЙ ФОТОСЪЕМКИВ ТРАНСПОРТНОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ
  16. ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ КОМПЛЕКСНОГО АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ПРИ ИЗЫСКАНИЯХ, СТРОИТЕЛЬСТВЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРАНСПОРТНЫХ СООРУЖЕНИЙ
  17. Журналы, посвященные строительству и обустройству быта
  18. 20. На пути к единой транспортной системе Европы
  19. 10. ТРАНСПОРТНЫЙ КОМПЛЕКС