Инженерно-геологические условия реконструкции моста через протоку озера Зашишево
|
ВВЕДЕНИЕ 3
1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ .. 5
1.1. Геоморфологические условия территории 5
1.2. Орогидрография 6
1.2.1. Орогидрография изучаемой территории 7
1.3. Климат 11
2. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ 13
3. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 16
4. АНАЛИЗ ПРИЧИН ВОЗНИКНОВЕНИЯ АВАРИЙНОЙ СИТУАЦИИ 18
4.1. Инженерно-геологические условия участка 18
5. СОСТАВ И СВОЙСТВА ГРУНТОВ 20
5.1. Физико-механические свойства грунтов 20
5.2. Геологические и инженерно-геологические процессы 20
5.3. Гидрогеологические условия 22
5.4. Методы определения коррозионной активности грунта 22
5.5. Защита сооружения от коррозионной активности грунта 22
5.6. Определение коррозионной активности воды к бетону 25
6. СВЕДЕНИЯ О МОСТОВОМ ПЕРЕХОДЕ 27
6.1. Строение железобетонного моста 28
7. ПОВРЕЖДЕНИЯ МОСТОВЫХ ОПОР И СПОСОБЫ ИХ УСИЛЕНИЯ 30
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 33
Список литературы 35
Приложения 37
1. ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ И КЛИМАТИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ .. 5
1.1. Геоморфологические условия территории 5
1.2. Орогидрография 6
1.2.1. Орогидрография изучаемой территории 7
1.3. Климат 11
2. ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ТВЕРСКОЙ ОБЛАСТИ 13
3. ГИДРОГЕОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ 16
4. АНАЛИЗ ПРИЧИН ВОЗНИКНОВЕНИЯ АВАРИЙНОЙ СИТУАЦИИ 18
4.1. Инженерно-геологические условия участка 18
5. СОСТАВ И СВОЙСТВА ГРУНТОВ 20
5.1. Физико-механические свойства грунтов 20
5.2. Геологические и инженерно-геологические процессы 20
5.3. Гидрогеологические условия 22
5.4. Методы определения коррозионной активности грунта 22
5.5. Защита сооружения от коррозионной активности грунта 22
5.6. Определение коррозионной активности воды к бетону 25
6. СВЕДЕНИЯ О МОСТОВОМ ПЕРЕХОДЕ 27
6.1. Строение железобетонного моста 28
7. ПОВРЕЖДЕНИЯ МОСТОВЫХ ОПОР И СПОСОБЫ ИХ УСИЛЕНИЯ 30
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 33
Список литературы 35
Приложения 37
Работа посвящена оценке инженерно-геологических условий участка реконструкции моста через протоку озера Зашишево, расположенного на территории Тверской области Вышневолоцкого района. В настоящий момент мостовой переход находится в аварийном состоянии. Планируются работы по его реконструкции.
Целью дипломной работы является оценка инженерно-геологических условий на участке с выявлением основных факторов, которые имели негативное влияние на сооружение или представляют потенциальную опасность для технического состояния моста в дальнейшем.
В рамках поставленной цели решались следующие задачи:
> сбор и оценка имеющейся информации об инженерно-геологических условиях изучаемой территории (изучение района по архивным материалам, а именно: изучение отчета об ИГИ 1984 г., предоставленный организацией ООО «Вышневолоцкое ДРСУ», изучение учебной литературы по геологии территории);
> выявление современного состояния мостового перехода (планирование и координация проведения рекогносцировки участка с выявлением аварийного состояния моста, обследованием прилегающей территории, а также проведением рекогносцировочного бурения до глубины 15 м мотобуромSHTILL, отбор образцов нарушенного сложения для подтверждения архивных данных);
> уточнение инженерно-геологических условий участка (определение гранулометрического состава песчаных грунтов, влажности, и показателя консистенции для глинистых грунтов; определение коррозионной активности подземных вод и грунтов, степени заторфованности грунтов, проведенные автором в грунтовой лаборатории ООО «КДС-ГРУПП»в 2015 г.);
> определение инженерно-геологических факторов, приведших к аварийной ситуации, а также выявление других факторов, которые могут оказать отрицательное воздействие в дальнейшем (обработка полевых материалов и лабораторных исследований, расчет сезонного промерзания грунта, построение геологического разреза и схемы моста, карты инженерно-геологических условий);
> рассмотрение возможных вариантов улучшения конструкции моста с учетом инженерно-геологических условий (изучение литературы по строительству и эксплуатации мостов, анализ современного состояния моста, расчет несущей способности сваи).
Работы выполнялись на основе материалов, полученных автором при прохождении практики в ООО «ВышневолоцкоеДРСУ». Автор принимал непосредственное участие в проведении рекогносцировочных работ на участке, лабораторных работах(в том числе, в дополнительных исследованиях, проведенных автором в лаборатории ООО «КДС- ГРУИН »), комплексном анализе архивных и новых материалов. Работы направлены на предварительную оценку инженерно-геологических условий, которые позволят получить общие представления о состоянии мостового перехода, определить дальнейшую стратегию комплексных работ по реконструкции моста на стадии «рабочий проект».
Целью дипломной работы является оценка инженерно-геологических условий на участке с выявлением основных факторов, которые имели негативное влияние на сооружение или представляют потенциальную опасность для технического состояния моста в дальнейшем.
В рамках поставленной цели решались следующие задачи:
> сбор и оценка имеющейся информации об инженерно-геологических условиях изучаемой территории (изучение района по архивным материалам, а именно: изучение отчета об ИГИ 1984 г., предоставленный организацией ООО «Вышневолоцкое ДРСУ», изучение учебной литературы по геологии территории);
> выявление современного состояния мостового перехода (планирование и координация проведения рекогносцировки участка с выявлением аварийного состояния моста, обследованием прилегающей территории, а также проведением рекогносцировочного бурения до глубины 15 м мотобуромSHTILL, отбор образцов нарушенного сложения для подтверждения архивных данных);
> уточнение инженерно-геологических условий участка (определение гранулометрического состава песчаных грунтов, влажности, и показателя консистенции для глинистых грунтов; определение коррозионной активности подземных вод и грунтов, степени заторфованности грунтов, проведенные автором в грунтовой лаборатории ООО «КДС-ГРУПП»в 2015 г.);
> определение инженерно-геологических факторов, приведших к аварийной ситуации, а также выявление других факторов, которые могут оказать отрицательное воздействие в дальнейшем (обработка полевых материалов и лабораторных исследований, расчет сезонного промерзания грунта, построение геологического разреза и схемы моста, карты инженерно-геологических условий);
> рассмотрение возможных вариантов улучшения конструкции моста с учетом инженерно-геологических условий (изучение литературы по строительству и эксплуатации мостов, анализ современного состояния моста, расчет несущей способности сваи).
Работы выполнялись на основе материалов, полученных автором при прохождении практики в ООО «ВышневолоцкоеДРСУ». Автор принимал непосредственное участие в проведении рекогносцировочных работ на участке, лабораторных работах(в том числе, в дополнительных исследованиях, проведенных автором в лаборатории ООО «КДС- ГРУИН »), комплексном анализе архивных и новых материалов. Работы направлены на предварительную оценку инженерно-геологических условий, которые позволят получить общие представления о состоянии мостового перехода, определить дальнейшую стратегию комплексных работ по реконструкции моста на стадии «рабочий проект».
В процессе написания работы была проведена оценка инженерно-геологических условий реконструкции аварийного моста в Тверской области Вышневолоцкого района, включавшая комплекс исследований, направленный на выявление и идентификацию основных негативных факторов, влекущих за собой нарушение нормального функционирования моста.
Был проведен анализ архивных данных (предоставленных ООО «Вышневолоцкое ДРСУ») и проведено рекогносцировочное обследование территории. В результате работ были подтверждены и уточнены данные, приведенные в архивных данных. В частности: литологический состав пород, их физические свойства, глубина залегания кровли. Кроме того, была отмечена активизация инженерно-геологических процессов, в частности заболачивания.
Анализ полученных данных показал, что основными факторами, способными оказывать значительное влияние на функционирование изучаемого мостового перехода являются:
• наличие в разрезе тугопластичных грунтов, являющимися вмещающими грунтами для одной из свай конструкции. Изначальная переоценка несущей способности данных грунтов, в комплексе с изменившимися условиями эксплуатации перехода (значительно взрос транспортный поток), приведшими к повышению динамических нагрузок на сооружение, является основным фактором, приведшим к аварийному состоянию моста.
Отмечено наличие потенциально опасных инженерно-геологических процессов:
• Подтопление территории, которое наблюдается на отложениях озерно-болотистой супеси пластичной консистенции и торфах в период интенсивного снеготаяния и выпадения значительного количества атмосферных осадков.
• Заболачивание на правом берегу озерной протоки, которое произошло в результате зарастания озера, оно способствовало накоплению торфа, что, в свою очередь, могло привести к образованию коррозии стальных и алюминиевых изделий.
• Коррозионная активность грунтов по отношению к свинцовым, стальным и алюминиевым оболочкам характеризуется как высокая и средняя, и, следовательно, приводит к разрушению металлических изделий.
• Сезонное морозное промерзание грунтов, потенциально склонных к морозному пучению, которые промерзая в зимний период, увеличиваются в
объеме, и это, в свою очередь, может привести к деформации насыпи моста, и в дальнейшем - к деформациям в опоре.
По полученным данным можно сделать вывод, что основная причина аварийного состояния моста заключается в потере несущей способности одной из свай вследствие смещения ее по вертикали, вызванного нагрузкой на мостовой переход, наличием толщи пластичных грунтов, в которой свая осталась подвешенной. В качестве возможного технического решения можно предложить:
• заглубление сваи в подстилающую толщу ледниковых отложений;
• увеличение диаметра сваи путем обетонирования;
• замена сваи на сваю большего сечения.
Кроме этого рекомендуется предусмотреть:
- пучение (в качестве метода борьбы может быть использована дополнительная пригрузка);
- коррозия (в качестве метода борьбы могут использоваться лакокрасочные покрытия, а также создание дренажной системы для предотвращения взаимодействия элементов моста с коррозионно-активными водами и предотвращение дальнейшего заболачивания).
С учетом всего вышеперечисленного необходимо подготовить и провести инженерно-геологические изыскания на стадии «рабочий проект» и предусмотреть:
Z бурение 2-4 скважин с отбором проб ненарушеного сложения (т.к. старые данные устарели и не соответствуют современным требованиям);
Z лабораторные исследования (включая полный комплекс физико¬механических свойств);
Z проведение статического зондирования, особенно вблизи территории,
где расположена исследуемая свая;
Z проведение тестирования свай.
Был проведен анализ архивных данных (предоставленных ООО «Вышневолоцкое ДРСУ») и проведено рекогносцировочное обследование территории. В результате работ были подтверждены и уточнены данные, приведенные в архивных данных. В частности: литологический состав пород, их физические свойства, глубина залегания кровли. Кроме того, была отмечена активизация инженерно-геологических процессов, в частности заболачивания.
Анализ полученных данных показал, что основными факторами, способными оказывать значительное влияние на функционирование изучаемого мостового перехода являются:
• наличие в разрезе тугопластичных грунтов, являющимися вмещающими грунтами для одной из свай конструкции. Изначальная переоценка несущей способности данных грунтов, в комплексе с изменившимися условиями эксплуатации перехода (значительно взрос транспортный поток), приведшими к повышению динамических нагрузок на сооружение, является основным фактором, приведшим к аварийному состоянию моста.
Отмечено наличие потенциально опасных инженерно-геологических процессов:
• Подтопление территории, которое наблюдается на отложениях озерно-болотистой супеси пластичной консистенции и торфах в период интенсивного снеготаяния и выпадения значительного количества атмосферных осадков.
• Заболачивание на правом берегу озерной протоки, которое произошло в результате зарастания озера, оно способствовало накоплению торфа, что, в свою очередь, могло привести к образованию коррозии стальных и алюминиевых изделий.
• Коррозионная активность грунтов по отношению к свинцовым, стальным и алюминиевым оболочкам характеризуется как высокая и средняя, и, следовательно, приводит к разрушению металлических изделий.
• Сезонное морозное промерзание грунтов, потенциально склонных к морозному пучению, которые промерзая в зимний период, увеличиваются в
объеме, и это, в свою очередь, может привести к деформации насыпи моста, и в дальнейшем - к деформациям в опоре.
По полученным данным можно сделать вывод, что основная причина аварийного состояния моста заключается в потере несущей способности одной из свай вследствие смещения ее по вертикали, вызванного нагрузкой на мостовой переход, наличием толщи пластичных грунтов, в которой свая осталась подвешенной. В качестве возможного технического решения можно предложить:
• заглубление сваи в подстилающую толщу ледниковых отложений;
• увеличение диаметра сваи путем обетонирования;
• замена сваи на сваю большего сечения.
Кроме этого рекомендуется предусмотреть:
- пучение (в качестве метода борьбы может быть использована дополнительная пригрузка);
- коррозия (в качестве метода борьбы могут использоваться лакокрасочные покрытия, а также создание дренажной системы для предотвращения взаимодействия элементов моста с коррозионно-активными водами и предотвращение дальнейшего заболачивания).
С учетом всего вышеперечисленного необходимо подготовить и провести инженерно-геологические изыскания на стадии «рабочий проект» и предусмотреть:
Z бурение 2-4 скважин с отбором проб ненарушеного сложения (т.к. старые данные устарели и не соответствуют современным требованиям);
Z лабораторные исследования (включая полный комплекс физико¬механических свойств);
Z проведение статического зондирования, особенно вблизи территории,
где расположена исследуемая свая;
Z проведение тестирования свай.