В местах сопряжения мостовых сооружений с насыпями подходов часто наблюдается образование трещин в покрытии и просадок грунта. Деформации земляного полотна насыпей подходов к мостам происходят по разным причинам: нарушение технологии строительства, недоуплотнение грунта насыпи подхода до предусмотренного проектом значения, рост интенсивности движения автотранспорта и значения расчетных нагрузок [3].

Насыпи подходов мостовых сооружений на слабом основании особенно подверженным этим отрицательным явлениям.

Известно множество технических решений, направленных на снижение указанных отрицательных эффектов. Одни из таких решений нашли применение на практике, другие остались невостребованными проектировщиками и строителями из-за отсутствия экспериментальной проверки их эффективности. Современное направление в совершенствовании конструкции сопряжения моста с насыпью состоит в применении так называемых интегральных устоев мостовых конструкций малой и средней длины [3].

Анализ реализованных на практике решений по улучшению эксплуатационных качеств узла сопряжения мостов и путепроводов с насыпью показывает, что все они могут быть подразделены на три основных типа, а именно: [3]

1. включение в конструкцию устоев дополнительных элементов;
   
2. применение плит, сопрягающих устой и насыпь;
   
3. улучшение свойств грунтов насыпи.

        а)                                                                                                                      б)

Рисунок 2. Способы улучшения условий сопряжения путепроводов с насыпью подхода:

а – с использованием разгружающей площадки; б – с применением переходной плиты; 1 – покрытие проезжей части; 2 – пролетное строение; 3 – разгружающая площадка; 4 – опорная часть; 5 – переходная плита; 6 – деформационный шов

Достаточно простой и эффективный способ создания ровности в местах сопряжения моста с насыпью состоит в применении железобетонных переходных плит. Такое решение используется в отечественной практике с 70-х годов прошлого века после внедрения рекомендаций, разработанных в Союздорнии [2].

Переходная плита одним концом опирается на шкафную стенку, а вторым концом может опираться: либо на лежень с подушкой из гравия, щебня (Рисунок 3), либо только на подушку из гравия, щебня (Рисунок 4.).

Рисунок 3. Переходная плита опирается одним концом на шкафную стенку, другим концом на лежень с подушкой из гравия, щебня

Рисунок 4. Переходная плита опирается одним концом на шкафную стенку, другим концом на лежень с подушкой из гравия, щебня

В программном комплексе «Plaxis» были проведены расчеты насыпи подхода мостового сооружения, устроенной по типу схемы на Рисунок 4. Нагрузка принята равной 140 кН. В результате расчета на статическую вертикальную нагрузку были получены результаты, приведенные в Таблице 1.

Таблица 1 – Значение вертикального перемещения в сечениях 1-10 насыпи подхода мостового перехода с применением переходных плит

Характеристики грунта насыпи (ПГС) приняты следующие:

Eгр=240 (МПа), c=2 (кПа), φ=40º, удельный вес сухого грунта 16 кН/м3, удельный вес грунта естественной влажности 17 кН/м3.

Характеристики грунта насыпи (суглинок мягкопластичный) приняты следующие:

Eгр=30,3 (МПа), c=10 (кПа), φ=13º, удельный вес сухого грунта 17,5 кН/м3, удельный вес грунта естественной влажности 20 кН/м3.

Характеристики грунта основания (суглинок мягкопластичный) приняты следующие: Eгр=22,0 (МПа), c=24 (кПа), φ=16º, удельный вес сухого грунта 17,5 кН/м3, удельный вес грунта естественной влажности 20,7 кН/м3.

Максимальный изгибающий момент в переходной плите составляет 28,99 кНм, поперечная сила – 28,71 кН. Предельно допустимый изгибающий момент для плиты ПП600.124.30–4АIII составляет 53,8 кН. Это означает, что никаких деформаций и разрушений данного элемента сопряжения насыпи подхода с мостом от воздействия вертикальной нагрузки не происходит.

Далее были проведены расчеты насыпи подхода мостового сооружения, устроенной по типу схему на Рисунок 5.

Рисунок 5. Насыпь подхода мостового сооружения с применением металлических свай.

Сваи выполнены в виде труб d=76 мм с толщиной стенки 6 мм (согласно ГОСТ 8732–78), масса 1 п.м. трубы равна 10,36 кг, шаг свай 350 мм в продольном и поперечном направлении, длина первых 5-ти рядов свай – 5,63 м, следующих 3-х рядов – 4,63 м, следующих 3-х рядов – 3,63 м, следующих 3-х рядов – 2,63 м, следующих 3-х рядов – 1,63 м. Всего 17 рядов свай в продольном направлении. Результаты расчетов приведены в Таблице 2.

Таблица 2 – Значение вертикального перемещения в сечениях 1-10 насыпи подхода мостового перехода с применением армирования грунта

Несущая способность сваи длиной 5,63 м равняется 145,507 кН. Нагрузка от колеса подвижного состава на сваю составляет 8,3 кН, что свидетельствует о большом запасе несущей способности сваи и позволяет уменьшить длину свай.

Данная конструкция насыпи подхода не предусматривает использование специальной и дорогостоящей техники для устройства свайного основания. Погружение сваи производится вибропогружателем или задавливанием ковшом экскаватора. Для этого экскаватор должен создавать усилие на 20% больше, чем несущая способность сваи. Для сваи длиной 5,63м и несущей способностью 145,507 кН для задавливания необходимо приложить нагрузку равную 174,6 кН.

Также отказ от использования переходных плит в данном случае исключает необходимость их транспортировки из города Перми на большое расстояние.

Дорога Красновишерск – Вая – Велс проходит по северу Пермского края- территории богатой нефтяными месторождениями. Относительно недалеко расположены Гежское и Жилинское месторождения. Проложены трассы нефтегазопроводов. В результате эксплуатации нефтяных месторождений неизбежно возникают производственные отходы, в том числе и бывшие в употреблении трубы. Утилизация нефтяных труб, бывших в употреблении, происходит на специальных полигонах либо производствах, куда эти трубы необходимо доставить из удаленных районов севера Пермского края, как правило с плохо развитой инфраструктурой. Поэтому часто можно наблюдать картину, как трубы и другие металлоконструкции остаются лежать и коррозировать на месторождениях.