СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА Российский патент 2003 года по МПК E01C3/06 

Изобретение относится к области строительства автомобильных дорог и может быть использовано при возведении земляного полотна преимущественно на грунтах с низкой несущей способностью.

Известен способ возведения земляного полотна, состоящий из следующих основных рабочих операций: разработка и выемка грунта из резерва, перемещение грунта в насыпь, разравнивание его и уплотнение. [Проектирование, строительство и эксплуатация лесовозных дорог. Учебник для вузов. /Б.А. Ильин, Б.И. Кувалдин. - М.: Лесная промышленность, 1982, 384 с.].

Недостатком известного способа является то, что в местах с низкой несущей способностью грунта период, в который можно использовать дорожно-строительные машины, сравнительно небольшой.

Существующие способы возведения земляного полотна в летний период (Проектирование, строительство и эксплуатация лесовозных дорог. Учебник для вузов. /Б.А. Ильин, Б.И. Кувалдин. - М.: Лесная промышленность, 1982, 384 с. ), так и в зимний период года (Строительство автомобильных дорог. Т.1. Учебник для вузов. /Н.Н. Иванов, В.К. Некрасов, С.М. Полосин-Никитин, Е.П. Андрулионис, С. В. Коновалов, М.С. Коганзон, Е.И. Богатырева. /Под ред. Некрасова, 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1980, 196-200 с.) имеют ряд общих недостатков. Одним из недостатков строительства в летний период является то, что на участках строительства, где грунты имеют низкую несущую способность, использование дорожностроительной техники затруднено. Для строительства в этих местах необходимо использовать привозной грунт или проводить мелиоративные работы, что влечет за собой дополнительные финансовые затраты.

При возведении земляного полотна в зимний период появляются недостатки другого плана, во-первых, разрабатывать приходится мерзлый грунт, прочность которого значительно выше, чем у талых грунтов, что влечет дополнительные энергозатраты; во-вторых, необходимо разрыхленный мерзлый грунт перемещать в отвал, так как согласно СНИП в земляном полотне можно использовать мерзлый грунт не более 30%. Вышеперечисленные операции и дополнительные энергозатраты приводят к удорожанию дороги.

Наиболее близким к заявляемому решению является способ возведения земляного полотна в зимнее время года, когда вода в грунтах находится в кристаллическом состоянии. При этом способе возникает необходимость в разрушении верхнего мерзлого слоя грунта и удаление его в отвал, после чего следует набор талого грунта из резервов, перемещение его в насыпь, разравнивание и уплотнение [Строительство автомобильных дорог. Т.1. Учебник для вузов. /Н.Н. Иванов, В.К. Некрасов, С.М. Полосин-Никитин, Е.П. Андрулионис, С.В. Коновалов, М.С. Коганзон, Е.И. Богатырева. /Под ред. В.К. Некрасова, 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1980, 196-200 с.].

Известный способ имеет следующие недостатки: во-первых, прочность у мерзлых грунтов выше, чем у талых, и в процессе строительства толщина слоя промерзания будет увеличиваться, следовательно, энергозатраты на разработку мерзлого грунта будут значительно выше, чем в весенне-летний период строительства; во-вторых, требуется перемещать дополнительные объемы мерзлого грунта в отвал, так как использование мерзлого грунта в насыпи допускается в ограниченных объемах; в-третьих, при перемещении грунта из резерва в насыпь происходит его разрыхление и возникает необходимость в его последующем уплотнении. Все вышеперечисленные технологические операции приводят к дополнительным энергозатратам.

Задачей предлагаемого технического решения является снижение затрат на возведение земляного полотна.

Технический результат заключается в снижении энергоемкости процесса строительства дороги с сохранением ее качественных показателей.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе возведения земляного полотна, включающем подготовку грунтовых блоков в резервах, перемещение их в насыпь, формирование земляного полотна, согласно изобретению в летний период осуществляют нарезку вертикальных швов в боковых резервах, изоляцию от атмосферных осадков путем накрытия нетканым синтетическим материалом, а в период с отрицательными температурами снимают укрывной материал, контролируют глубину промерзания блоков до заданной высоты, производят отрыв блоков по линии мерзлого талого грунта и формирование земляного полотна путем укладки грунтовых блоков, имеющих естественную плотность, основанием вверх, а в летний период после оттаивания производят уплотнение земляного полотна.

За счет того, что грунтовые блоки, уложенные в земляное полотно, уже имеют естественную плотность, понижаются энергетические затраты на уплотнение земляного полотна.

Изобретение представляет собой новый способ возведения земляного полотна автомобильной лесовозной дороги на грунтах с низкой несущей способностью.

Процесс подготовки грунтовых блоков включает в себя несколько этапов. В летнее время в боковых резервах производят нарезку вертикальных швов, что позволяет исключить разработку мерзлого грунта, тем самым исключить дополнительные энергозатраты. После того как швы нарезаны, резервы накрывают гидроизолирующим материалом, таким как нетканый синтетический материал, чтобы максимально снизить попадание влаги в нарезанные швы.

После наступления периода с отрицательными температурами снимают гидроизолирующий материал. Для получения блоков заданной высоты необходимо контролировать процесс промерзания. Глубину промерзания можно определить по формуле

где λ - коэффициент теплопроводности грунта, Вт/(м•^oС);
Т - время промерзания, ч;
δ_M<- объемный вес скелета грунта, кг/м³;
ρ - теплота кристаллизации льда, ккал/кг;
z - глубина промерзания грунта, м;
w - влажность грунта, доли единиц;
w_нз - количество незамерзшей влаги, доли единиц;
w_М- содержание миграционной влаги, доли единиц;
С_м - объемная теплоемкость грунта, кДж/ (кг•^oС);
t_в - температура воздуха, ^oС;
t_зам - температура замерзания грунта, ^oС.

При необходимости глубину промерзания регулируют с помощью снега. После промерзания грунта на заданную глубину, т.е. на заданную высоту блоков, отделяют нарезанные блоки от основного массива по линии мерзлого талого грунта путем отрыва. Размеры блоков устанавливают из запланированных данных высоты земляного полотна.

Помимо всего, нарезанные вертикальные швы выполняют дренажные функции, что позволяет понизить влажность грунтовых блоков от поверхности к основанию летом. При оттаивании в весенне-летний период грунтовых блоков, уложенных в земляное полотно наиболее влажной частью основанием вверх, происходит равномерное перераспределение оставшейся в блоке влаги. Времени на достижении оптимальной влажности понадобится меньше, соответственно сокращается время стабилизации земляного полотна.

Сущность способа поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображены нарезанные в боковых резервах грунтовые блоки, на фиг. 2 - вид сверху бокового резерва.

Способ возведения земляного полотна заключается в следующем. В летнее время осуществляют подготовку грунтовых блоков 1 путем нарезки в боковых резервах вертикальных швов 2. Затем грунтовые блоки 1 накрывают гидроизолирующим материалом 3, таким как нетканый синтетический материал, до зимнего периода. В зимний период снимают гидроизолирующий материал 3 и осуществляют контроль за глубиной промерзания грунтовых блоков 1 в зависимости от размера готовых блоков. Глубину промерзания можно регулировать с помощью снега. Затем производят отрыв грунтовых блоков 1 с естественной плотностью по линии талого мерзлого грунта, перемещение их в насыпь, укладку основанием вверх и формирование земляного полотна.

Пример. В летний период года в боковых резервах дорожной полосы формируют грунтовые блоки длинной 3 м, шириной 0,6 м, высотой 0,5 м путем нарезки вертикальных швов. Затем резервы накрывают нетканым синтетическим материалом до периода с отрицательными температурами воздуха. С наступлением зимнего периода осуществляют контроль за глубиной промерзания грунтовых блоков 1 в зависимости от размера готовых блоков. Глубину промерзания можно регулировать с помощью снега.

Приняв глубину промерзания равной высоте блока 0,5 м, производим расчет времени, необходимого для промерзания грунтовых блоков на заданную глубину при средней температуре воздуха -10^oС.

При z=0,5м, ρ =80 ккал/кг, δ_м = кг/м³, λ =0,8 Вт/(м•^oС), t_в=-10^oС, t_зам. =-1^oС, w_oс=0,14, w_м=0,08, w_нз=0,12, С_м=0,84 кДж/кг•^oС. Расчетная Т=1198 час, что составляет 50 суток. После промерзания производят экскавацию грунтовых блоков с естественной плотностью и укладку их основанием вверх.

В весенний период после оттаивания производят уплотнение земляного полотна.

Применение заявляемого способа позволяет снизить энергоемкость процесса возведения земляного полотна на грунтах с низкой несущей способностью.

Изобретение относится к строительству автомобильных лесовозных дорог на грунтах с низкой несущей способностью из грунтовых блоков в зимний период. Способ возведения земляного полотна включает подготовку грунтовых блоков в резервах, перемещение их в насыпь, формирование земляного полотна. Новым является то, что в летний период осуществляют нарезку вертикальных швов в боковых резервах, изоляцию от атмосферных осадков путем накрытия нетканым синтетическим материалом, в период с отрицательными температурами воздуха снимают укрывной материал, контролируют глубину промерзания блоков до заданной высоты и производят отрыв блоков по линии мерзлого талого грунта и укладку грунтовых блоков, имеющих естественную плотность, основанием вверх, затем в летний период после оттаивания производят уплотнение земляного полотна. Технический результат изобретения состоит в снижении энергоемкости процесса строительства дороги с сохранением ее качественных показателей. 2 ил.

Способ возведения земляного полотна, включающий подготовку грунтовых блоков в резервах, перемещение их в насыпь, формирование земляного полотна, отличающийся тем, что в летний период осуществляют нарезку вертикальных швов в боковых резервах, изоляцию от атмосферных осадков путем накрытия нетканым синтетическим материалом, в период с отрицательными температурами воздуха снимают укрывной материал, контролируют глубину промерзания блоков до заданной высоты и производят отрыв блоков по линии мерзлого талого грунта и укладку грунтовых блоков, имеющих естественную плотность, основанием вверх, затем в летний период после оттаивания производят уплотнение земляного полотна.