ТЕПЛОИЗОЛИРУЮЩИЙ СЛОЙ СТРОИТЕЛЬНОЙ КОНСТРУКЦИИ Российский патент 2008 года по МПК E02D17/20 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при укреплении откосов насыпей автомобильных и железных дорог, устройстве обваловки трубопроводов, укреплении кюветов и других малых водостоков, а также при строительстве других сооружений в зоне вечномерзлых грунтов и близких к ней территорий, а также при сооружении временных дорог в сложных условиях (не закрепленные пески, обводненные участки, сложенные глинистыми или органогенными грунтами и т.д.).

Известен слой для теплоизоляции грунтов в теле насыпи, сооруженной на вечной мерзлоте, включающий торф (см., например, «Методические рекомендации по сооружению земляного полотна автомобильных промысловых дорог в районах Ямбургского и Уренгойского газовых месторождений» М., 1986).

Недостатками известного решения являются, во-первых, низкая прочность торфа на сжатие, вследствие чего этот слой может быть расположен только на определенной глубине от поверхности земляного полотна, во-вторых, ограниченность запасов месторождений торфа. Как правило, для сохранения земляного полотна в мерзлом состоянии требуется слой уплотненного торфа толщиной не менее 50-70 см. При уплотнении торфа, связанном с отжатием воды и защемленного воздуха, его теплоизолирующая способность понижается.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является теплоизолирующий слой дорожной конструкции на вечномерзлых грунтах, представляющий собой геотехническую объемную решетку, ячейки которой заполнены волокнистым материалом: торфом или спрессованным мхом (см. буклет «Прудон-494. Армирование пластиковыми георешетками.», 2001).

Известная георешетка с помещенными в нее торфом или спрессованным мхом закрепляется при помощи анкеров на поверхности грунтового сооружения, как на горизонтальной, так и наклонной. Поскольку теплоизолирующий слой не является несущим, степень уплотнения торфа в ячейках может быть уменьшена, например, до 0,7-0,8 от максимальной, тогда теплоизолирующая способность торфа повысится по отношению к торфу с максимальной плотностью.

Недостатком такого теплоизолирующего слоя является достаточно большая вероятность вымывания торфа из георешетки. Так, при укреплении откосов дорожных насыпей в зоне вечной мерзлоты при помощи георешетки с помещенной в нее торфопесчаной смесью в отдельных случаях наблюдалось вымывание заполнителя из георешетки.

Раскрытие сущности изобретения

Задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение является разработка конструкции теплоизолирующего слоя, устойчивого к размыву, для теплоизоляции грунтовых поверхностей и обладающего широкими функциональными возможностями за счет обеспечения функционирования строительной конструкции в широком диапазоне изменения температур, как в минусовом, так и в плюсовом интервалах, и обеспечивающего тем самым ее стабильные свойства и длительный срок эксплуатации, особенно в условиях вечной мерзлоты.

Технический результат заключается в создании теплоизолирующего слоя, обладающего терморегулирующими свойствами, сохраняющими грунт, размещенный под покрытием, в первоначальном состоянии, т.е. замерзшим, что исключает образование неравномерных деформаций.

Для достижения технического результата при решении поставленной задачи в теплоизолирующем слое строительной конструкции, используемой преимущественно в зоне вечной мерзлоты, содержащем геотехническую объемную решетку, в ячейки которой помещен гидрофильный волокнистый материал, волокнистый материал в ячейках находится в слабо уплотненном состоянии с коэффициентом уплотнения 0,7-0,8, ячейки георешетки закрыты геотекстилем, закрепленным на стенках ячеек скрепками, а в качестве волокнистого материала используют природный материал типа торф, или материал искусственного происхождения на основе волокнистого полиэтилена типа синтепон.

Указанные признаки являются существенными и взаимосвязанными между собой причинно-следственной связью с образованием совокупности существенных признаков, достаточных для достижения технического результата, заключающегося в создании теплоизолирующего слоя, обладающего терморегулирующими свойствами, сохраняющими целостность покрытия в условиях образования неравномерных деформаций в его основании в условиях вечной мерзлоты.

Это стало возможным за счет применения в теплоизолирующем слое строительной конструкции, содержащем геотехническую объемную решетку, в ячейки которой помещен гидрофильный волокнистый материал, волокнистого материала в слабо уплотненном состоянии с коэффициентом уплотнения 0,7-0,8, при этом ячейки георешетки закрыты геотекстилем, закрепленным на стенках ячеек скрепками, а в качестве волокнистого материала может служить природный материал типа торф, или материал искусственного происхождения на основе волокнистого полиэтилена типа синтепон.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 изображен общий вид геотехнической объемной решетки, закрытой геотекстилем;

На фиг.2 - теплоизолирующий слой в конструкции укрепления откоса насыпи;

На фиг.3 - теплоизолирующий слой в конструкции укрепления обваловки трубопровода;

На фиг.4 - теплоизолирующий слой в конструкции укрепления кюветов;

На фиг.5 - поперечный разрез георешетки.

Настоящее изобретение поясняется конкретными примерами выполнения, которые, однако, не являются единственно возможными, но наглядно демонстрируют возможность достижения данной совокупностью существенных признаков заданного технического результата.

Теплоизолирующий слой строительной конструкции (фиг.1, 2, 3, 4, 5), предназначенной для функционирования преимущественно в условиях вечной мерзлоты, содержит георешетку (геотехническую объемную решетку) 1, в ячейки 2 которой помещен гидрофильный волокнистый материал 3. Волокнистый материал 3 в ячейках 2 находится в слабо уплотненном состоянии, т.е. с коэффициентом уплотнения 0,7-0,8. Ячейки 2 георешетки 1 закрыты геотекстилем 4 для препятствия вымывания волокнистого материала 3 из ячеек 2, закрепленным на стенках 5 ячеек 2 скрепками 6.

В качестве волокнистого материала 3 может служить природный материал типа торф, или материал искусственного происхождения на основе волокнистого полиэтилена типа синтепон.

Изобретение осуществляется следующим образом.

На подготовленной поверхности защищаемого грунта растягивают георешетку 1 (фиг.1) в соответствии с общепринятой технологией («Методические рекомендации по применению объемной георешетки типа «Геовеб» при сооружении автомобильных дорог в районах вечной мерзлоты Западной Сибири (для опытного строительства)», Балашиха, 2003). В ячейки 2 георешетки 1 помещают волокнистый материал 3 и закрывают ячейки 2 геотекстилем 4. Геотекстиль 4 прикрепляют к стенкам 5 ячеек 2 скрепками 6 при помощи пневмостеплера, используемого для скрепления смежных секций георешетки в соответствии с принятой технологией, изложенной в указанных выше "Методических рекомендациях...".

Теплоизолирующий слой работает следующим образом. Волокнистый материал 3 в ячейках 2 находится в слабо уплотненном состоянии (коэффициент уплотнения 0,7-0,8).

По этой причине он содержит больше влаги и воздуха, чем уплотненный, и поэтому обладает более низкой теплопроводностью, чем торф в теплоизолирующем слое - аналоге. При этом геотекстиль 4 препятствует вымыванию волокнистого материала.

Пример 1. Для предотвращения увеличения глубины оттаивания грунтов основания под откосными частями насыпи и перемещения верхней границы вечной мерзлоты под насыпью из положения 7 в положение 8 (фиг.2) укладывают теплоизолирующий слой, включающий георешетку 1 с волокнистым материалом 3, закрытую геотекстилем 4.

Сначала осуществляют возведение нижней части насыпи 9 на высоту примерно 1 м. Затем георешетку 1 растягивают по поверхности откосов, заводят на горизонтальную поверхность насыпи и на поверхность тундры у подошвы насыпи и заглубляют на расстоянии около 1 м от подошвы насыпи. Георешетку 1 закрепляют анкерами согласно указанным выше «Методическим рекомендациям ...". Затем ячейки 2 георешетки 1, расположенные на откосе 10 и вдоль приподошвенной части 11 насыпи, заполняют волокнистым материалом 3 и закрывают геотекстилем 4. Геотекстиль 4 закрепляют на стенках 5 ячеек 2 скрепками 6 при помощи пневмостеплера. Ячейки 2 георешетки 1, расположенные на поверхности нижней части насыпи, заполняют грунтом, используемым при сооружении насыпи. Дальнейшие работы по сооружению верхней части насыпи 12 и дорожной одежды 13 выполняют в обычном порядке.

Пример 2. Для предотвращения увеличения глубины оттаивания грунтов основания под откосными частями насыпи и перемещения верхней границы вечной мерзлоты под насыпью из положения 7 в положение 8 (фиг.3) при укреплении обваловки трубопровода 13 георешеткой 1, заполненной щебнем, ячейки 2 георешетки 1, расположенные в нижней части откоса 10 насыпи и ее приподошвенной части 11, заполняют волокнистым материалом 3 и закрывают геотекстилем 4. Геотекстиль 4 скрепляют со стенками 5 ячеек 2 георешетки 1 скрепками 6 при помощи пневмостеплера.

Пример 3. Для предотвращения оттаивания мерзлоты под кюветами и ее перемещения из положения 7 в положение 8 (фиг.4), и связанного с этим размывом кювета и деградации вечной мерзлоты, выполняют укрепление русла кювета при помощи теплоизолирующего слоя.

На подготовленную поверхность кювета 14 устанавливают георешетку 1 в соответствии с указанными выше «Методическими рекомендациями...». Затем ячейки 2 георешетки 1 заполняют волокнистым материалом 3 и закрывают геотекстилем 4, закрепляя его скрепками 6. Полученная в результате конструкция теплоизолирующего слоя устойчива к размыву и обладает широкими функциональными возможностями за счет обеспечения возможности функционирования в широком диапазоне изменения температур, как в минусовом, так и в плюсовом интервалах при стабильных свойствах и длительном сроке эксплуатации, особенно в условиях вечной мерзлоты, обладает терморегулирующими свойствами, сохраняющими целостность покрытия в условиях образования неравномерных деформаций.

Полезная модель соответствует условию патентоспособности «промышленная применимость», поскольку его реализация возможна при использовании существующих средств производства с применением известных технологических процессов.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при укреплении откосов насыпей автомобильных и железных дорог, устройстве обваловки трубопроводов, укреплении кюветов и других малых водостоков, а также при строительстве других сооружений в зоне вечномерзлых грунтов и близких к ней территорий, а также при сооружении временных дорог в сложных условиях (не закрепленные пески, обводненные участки, сложенные глинистыми или органогенными грунтами и т.д.). Теплоизолирующий слой строительной конструкции, используемой преимущественно в зоне вечной мерзлоты содержит геотехническую объемную решетку, в ячейки которой помещен гидрофильный волокнистый материал. Волокнистый материал в ячейках находится в слабо уплотненном состоянии с коэффициентом уплотнения 0,7-0,8, а ячейки геотехнической объемной решетки закрыты геотекстилем, закрепленным на стенках ячеек скрепками. В качестве волокнистого материала используют природный материал типа торф, или материал искусственного происхождения на основе волокнистого полиэтилена типа синтепон. Технический результат состоит в обеспечении функционирования строительной конструкции в широком диапазоне изменения температур, как в минусовом, так и в плюсовом интервалах, повышении длительности срока эксплуатации. 5 ил.

Теплоизолирующий слой строительной конструкции, используемой преимущественно в зоне вечной мерзлоты, содержащий геотехническую объемную решетку, в ячейки которой помещен гидрофильный волокнистый материал, при этом волокнистый материал в ячейках находится в слабо уплотненном состоянии с коэффициентом уплотнения 0,7-0,8, ячейки геотехнической объемной решетки закрыты геотекстилем, закрепленным на стенках ячеек скрепками, а в качестве волокнистого материала используют природный материал типа торф или материал искусственного происхождения на основе волокнистого полиэтилена типа синтепон.