Изобретение относится к дорожному строительству, а точнее к конструкции водопропускного сооружения под насыпью, выполненного в условиях многолетнемерзлых грунтов на периодически действующем водотоке.
Известно водопропускное сооружение под насыпью, содержащее бетонную трубу с двумя расположенными один над другим каналами. При этом нижний канал (дополнительный) предназначен для пропуска грунтовой воды, способной образовать в верхнем канале (основном) наледь, и этот нижний канал может быть заполнен фильтрующим грунтом [1] или быть свободным [2].
Недостатком такого водопропускного сооружения являются высокие затраты на создание бетонной трубы, особенно в суровых климатических условиях и в отдаленных районах. При этом выполнение нижнего канала под днищем верхнего канала при многолетнемерзлых грунтах основания не технологично, а его близость к полости верхнего канала при отрицательных температурах воздуха может привести к промерзанию нижнего канала, что усложняет эксплуатацию водопропускного сооружения [3].
Известно водопропускное сооружение под насыпью, водопропускная труба которого выполнена из металлических гофрированных листов и сопряжена посредством выполненных из несвязных грунтов подушки и обоймы с основанием и насыпью [4].
Недостатки такого водопропускного сооружения заключаются в следующем.
1. Соединение металлических гофрированных листов между собой осуществляется обычно посредством болтов с образованием продольных и поперечных стыков. Выполнение таких стыков водонепроницаемыми оказалось трудноосуществимым и ненадежным, из-за чего оно не нашло широкого применения в практике. Поэтому для предотвращения вымывания грунта из подушки и обоймы водой, проникшей в них из водопропускной трубы через ее водопроницаемые стенки, а также водой, фильтрующей по подушке и обойме со стороны верхового (напорного) откоса насыпи, рекомендуется по концам конструкции водопропускного сооружения подушку перекрывать противофильтрационным элементом, выполненным из железобетона, бетона, цементогрунтовой или глинощебеночной смеси. Одновременно с этим предлагается предусматривать средства для предотвращения скопления воды в подушке [4, п.4.13] и [5, п.4.13].
Во-первых, надежно осуществить сопряжение такого противофильтрационного элемента непосредственно с многолетнемерзлыми грунтами экономически приемлемыми средствами не представляется возможным, что вызывает интенсивное размораживание многолетнемерзлых грунтов; во-вторых, перекрытие противофильтрационным элементом только подушки не исключает вынос фильтрационным потоком грунта из расположенной над ней обоймы и талой части насыпи. Все это в существенной мере снижает надежность водопропускного сооружения.
2. После наступления отрицательных температур воздуха, в период между прекращением поверхностного стока и полным промерзанием русла периодически действующего водотока (далее: холодный период года), низкотемпературная грунтовая вода, проникшая в водопропускную трубу с верховой стороны через ее входной оголовок и с боков через ее водопроницаемые стенки, может образовать в водопропускной трубе наледь (далее: наледная вода). В водопропускную трубу через ее оголовок может проникнуть наледная вода подземного руслового стока водотока, а через ее водопроницаемые стенки - наледная вода, скопившаяся в теплое время года в подушке и обойме, что в существенной мере может снизить надежность работы водопропускного сооружения и усложнить его эксплуатацию.
Дополнительно, при промерзании подушки вследствие низких температур в полости водопропускной трубы в холодный период года, при отсутствии средств отвода воды из подушки насыщенный водой грунт подушки проявит пучинистые свойства, что может привести к ежегодному накоплению выпучивания водопропускной трубы со всеми вытекающими отсюда негативными инженерно-техническими и эксплуатационными последствиями.
Указанные недостатки явились основанием назначения ряда рекомендаций, сужающих область использования такого водопропускного сооружения и вносящих ограничения в ее конструкцию, а именно:
- размеры отверстия труб в районах с расчетной минимальной температурой воздуха ниже минус 40°С должны быть не менее 1,5 метра [4, п.1.9], [5, п.1.8] и [6, п.4.4.4];
- применение гофрированных труб с размерами отверстия менее 5 метров на водотоках при наличии наледеобразования не допускается [6, п.1.1.3];
- для труб, применяемых в районах с расчетной температурой воздуха ниже минус 40°С и вечной мерзлотой, минимальную толщину стенки следует принимать 2,5 мм [4, п.4.33] и 2,75 мм [5, п.4.32].
В источниках [4], [5] и [6] последовательно уточняются и развиваются элементы конструкции водопропускного сооружения. Исходя из этого заявитель составил формулу изобретения без разделения первого пункта на ограничительную и отличительную часть.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение надежности, расширение области использования и упрощение эксплуатации водопропускного сооружения.
Технический результат от использования изобретения заключается:
- в предотвращении оттаивания многолетнемерзлых грунтов основания и насыпи и выноса из них, а также из подушки и обоймы грунта фильтрационным потоком в теплый период года;
- в предотвращении проникновения наледной воды в водопропускную трубу через ее оголовок и водопроницаемые стенки в холодный период года;
- в предотвращении скопления в подушке воды, способной при ее замерзании вызвать морозное выпучивание водопропускной трубы в холодный период года.
Задача решается, а технический результат достигается тем, что водопропускное сооружение под насыпью в условиях многолетнемерзлых грунтов на периодически действующем водотоке содержит водопропускную трубу (основную), выполненную из металлических гофрированных листов и посредством подушки и обоймы сопряженную с основанием и насыпью, и одну или более противоналедную трубу (дополнительную), которая расположена в подушке на расстоянии от водопропускной трубы, перфорирована в пределах центральной части насыпи и снабжена водоприемником, расположенным перед насыпью в фильтрующем водосборнике. Подушка и обойма выполнены из несвязных грунтов и снизу и с боков заключены до заданного уровня в общую для них водонепроницаемую мембрану, а вблизи низового откоса насыпи они до такого же уровня перегорожены диафрагмой (основной), выполненной из геотекстильного полотна и сопряженной с водонепроницаемой мембраной. Размеры отверстий в геотекстильном полотне обеспечивают сначала создание фильтрующей водой в грунте непосредственно перед геотекстильным полотном переходного слоя, в пределах которого поровое пространство в грунте кольматировано частицами несвязного грунта по принципу обратного фильтра, а затем создание перед этим переходным слоем противофильтрационного слоя, в пределах которого поровое пространство в грунте кольматировано частицами связного грунта.
Кроме того, мембрана выполнена из полимерной пленки, заключенной в геотекстиль, а фильтрующий водосборник содержит фильтрующее геотекстильное полотно, которое накрывает сверху водоприемник противоналедной трубы. Вблизи верхового откоса насыпи подушка и обойма перегорожены до заданного уровня дополнительной диафрагмой, выполненной также из фильтрующего геотекстильного полотна и сопряженной с мембраной, а подушка сверху покрыта фильтрующим геотекстильным полотном и также сопряжена с мембраной.
Подушка и фильтрующий водосборник выполнены в таломерзлом основании русла водотока.
Сущность технического решения заключается, прежде всего, в том, что, во-первых, подушка и обойма заключены в водонепроницаемую мембрану и вблизи низового откоса насыпи перегорожены диафрагмой, выполненной из геотекстильного полотна и качественно сопряженной с этой мембраной, что предотвращает интенсивное оттаивание многолетнемерзлых грунтов основания и насыпи на большую глубину и вынос грунта из подушки, обоймы и насыпи в теплый период года; во-вторых, водопропускное сооружение содержит противоналедную трубу, которая расположена в подушке на расстоянии от водопропускной трубы и по длине перфорирована, что в холодный период года предотвращает проникновение наледной воды в водопропускную трубу через ее оголовок и через ее водопроницаемые стенки и дополнительно обеспечивает слив из подушки воды, отжимаемой во время промерзания от водопропускной трубы.
Противоналедная труба наиболее эффективно работает в безнапорном режиме, как при пропуске грунтовой наледной воды в холодный период года, так и при пропуске через водопропускное сооружение поверхностного стока в теплый период года. Безнапорный режим в противоналедной трубе, при достаточной величине ее отверстия, обеспечивается тем, что поступление в нее воды поверхностного стока в существенной мере ограничивает геотекстильное полотно, покрывающее водоприемник, и такое же геотекстильное полотно дополнительной диафрагмы, перегораживающее подушку и обойму вблизи верхового откоса насыпи.
Группа признаков, отнесенная к мембране и диафрагме, и группа признаков, отнесенная к противоналедной трубе, каждая может рассматриваться как самостоятельное изобретение. Однако в условиях многолетнемерзлых грунтов (вечная мерзлота) на периодически действующем водотоке практически всегда образуются наледи, поэтому эти два признака среды включены в наименование объекта. При этом мембрана с диафрагмой и противоналедная труба наиболее эффективно решают ранее указанную задачу при их совместной работе. Технический же результат от их совместной работы дополнительно заключается в том, что по противоналедной трубе, снабженной перфорацией, осуществляется отвод (слив) из подушки и обоймы воды, удерживаемой в них мембраной и диафрагмами. Эта вода, если ее не отвести, способна просочиться в водопропускную трубу через ее водопроницаемую стенку и образовать в холодный период года в водопропускной трубе наледь, а также вызвать морозное пучение грунта в подушке и в ее основании при их промерзании. Все это позволяет сделать вывод о соблюдении условия «Единство изобретения».
Сравнение предложенного решения с другими известными техническими решениями показывает: во-первых, водонепроницаемая мембрана и диафрагма из геотекстильного полотна не встречаются в водопроводящих сооружениях под насыпью; во-вторых, противоналедная труба конструктивно выполнена по новым правилам, которые заключаются в том, что противоналедная труба расположена в подушке, удалена от полости водопропускной трубы, а ее функции за счет перфорации расширены - слив воды из подушки и обоймы. Именно эти новые материальные и функциональные признаки, причем в их совокупности, максимально обеспечивают в предложенном техническом решении новый технический результат. Все это позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения, как критерию «Новизна» так и критерию «Изобретательский уровень».
Изобретение иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1-5:
на фиг.1 изображено водопропускное сооружение, продольный разрез;
на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1;
на фиг.3 - участок водопропускной трубы, вид сбоку;
на фиг.4 - противоналедное устройство, схема конструкции;
на фиг.5 - разрез Б-Б на фиг.1 (поперек диафрагмы).
Водопропускное сооружение возведено на многолетнемерзлом основании 1 периодически действующего водотока 2 (далее: водоток) в прогале 3 насыпи 4, выполненной из местных грунтов и промерзающей при эксплуатации до многолетнемерзлого состояния (фиг.2). Водопропускное сооружение содержит водопропускную трубу 5, которая собрана из металлических гофрированных листов 6 (фиг.3) и посредством подушки 7 и обоймы 8 сопряжена с основанием 1 и насыпью 4. Водопропускное сооружение также содержит противоналедное устройство, состоящее из двух противоналедных труб 9. Эти трубы расположены в подушке 7 по одной сбоку от водопропускной трубы 5 на расстоянии 1,5-2,0 метра от нее, перфорированы в пределах центральной части насыпи (фиг.4) и снабжены общим водоприемником 10, расположенным перед насыпью 4 в фильтрующем водосборнике 11. Подушка 7 и обойма 8 и снизу и с боков заключены до заданного уровня 12 в общую водонепроницаемую мембрану 13, а вблизи низового откоса 14 насыпи 4 они до заданного уровня 12 перегорожены диафрагмой 15, выполненной из фильтрующего геотекстильного полотна и сопряженной с мембраной 13.
Мембрана 13 выполнена из полимерной пленки 16, заключенной в геотекстиль 17. Мембрана 13 может быть выполнена на иной основе, например вместо полимерной пленки она может содержать слой бентонитовой глины. Заданный уровень 12 обычно равен расчетному уровню воды 18 перед насыпью 4 или несколько ниже его.
Размеры водопроводящих отверстий (на фиг.5 не показаны) в фильтрующем геотекстильном полотне диафрагмы 15 обеспечивают в процессе фильтрации через него воды сначала создание в грунтах подушки 7 и обоймы 8 непосредственно перед геотекстильным полотном диафрагмы 15 переходного слоя 19 (фиг.5), а затем - создание перед этим переходным слоем 19 противофильтрационного слоя 20. В переходном слое 19 поровое пространство заполнено (кольматировано) частицами несвязного грунта по принципу обратного фильтра, а в противофильтрационном слое поровое пространство заполнено частицами связного грунта.
Фильтрующий водосборник 11 содержит фильтрующее геотекстильное полотно 21, которое накрывает сверху водоприемник 10 противоналедных труб 9. Вблизи верхового откоса 22 насыпи 4 и до расчетного уровня 18 перед ней подушка 7 и обойма 8 перегорожены дополнительной диафрагмой 23, выполненной также из фильтрующего геотекстильного полотна.
В водопропускной трубе 5 соединение металлических гофрированных листов 6 осуществлено посредством болтов 24 (фиг.3) с образованием нахлесточных стыков продольных 25 и поперечных 26.
Водоприемник 10 выполнен в виде перфорированной трубы 27, расположенной поперек водотока 2 и гидравлически сообщенной с противоналедными трубами 9. При необходимости водоприемник 10 может содержать дополнительную перфорированную трубу 28 (на фиг.4 труба показана пунктиром), расположенную вдоль водотока 2. На свободных торцах труб 27 и 28 водоприемника 10 установлены заглушки 29, а перфорация этих труб 27 и 28, их заглушек 29 и противоналедных труб 9 выполнена в виде щелей 30, шириной, обычно, до 4 мм.
Подушка 7 и фильтрующий водосборник 11 выполнены в таломерзлом слое 31 основания русла водотока 2.
Подушка 7 выполнена из гравия крупностью 5-50 мм, обойма 8 - из песчано-гравийного, щебенисто-галечникового или дресвяно-гравийного, не содержащего обломков размером более 50 мм грунта. При необходимости (устанавливается в проекте расчетом по известным математическим формулам) подушка 7 покрывается фильтрующим геотекстильным полотном 32 (на фиг.2 показано пунктиром), сопряженным с мембраной 13 и предотвращающим перемещение мелких частиц грунта из обоймы в в подушку 7.
В мембране 13 (геотекстиль 17), диафрагмах 15 и 23, фильтрующем водосборнике 11 (геотекстильное полотно 21) и покрытии подушки 7 (геотекстильное полотно 32) используется искусственное фильтрующее геотекстильное полотно типа «Дорнит», стеклоткань, стеклохолст и т.п.
Строительство водопропускного сооружения ведется преимущественно в теплый период года и в пределах таломерзлого слоя 31 основания русла водотока 2, при этом используются известные строительные технологии. Обойма 8, при необходимости, армируется композитными материалами с геотекстилем и в обойме 8 могут быть установлены распорки, выполненные в виде объемных георешеток [4-7].
На чертежах имеются и другие обозначения:
33 и 34 - максимально высокое положение поверхности водонасыщения обоймы в случае работы противоналедных труб соответственно в напорном или в безнапорном режиме;
35 - крепление габионами;
36 - крепление камнем;
37 - максимальный уровень воды в водопропускной трубе;
38 - строительная берма.
Сооружение работает следующим образом.
В теплый период года расчетный поверхностный сток при уровне воды 18 перед насыпью 4 беспрепятственно пропускается по водопропускной трубе 5 и частично по противоналедным трубам 9. Одновременно с этим через водопроницаемые стенки водопропускной трубы 5 и фильтрующую подушку 7 происходит насыщение водой обоймы 8. При этом мембрана 13 предотвращает проникновение напорной воды в мерзлые грунты основания 1 и насыпи 4, что в существенной мере замедляет процесс оттаивания этих грунтов в теплый период года. Мембрана 13 не препятствует восстановлению мерзлоты в холодный период года, а диафрагма 15 предотвращает вынос грунтов из подушки 7 и обоймы 8.
С наступлением холодного периода года перфорированные противоналедные трубы 9 обеспечивают пропуск грунтовой наледной воды в сосредоточенном виде и отвод воды из подушки 7 и обоймы 8, просочившейся в них из водопропускной трубы 5 в теплый период года, что предотвращает образование в водопропускной трубе наледи. Дополнительно, перфорированные противоналедные трубы 9 могут рассматриваться как «геокриологический» дренаж, предотвращающий образование криогенных (в том числе подъемного действия) нагрузок на водопропускную трубу 5.
При работе в теплый период года противоналедных труб 9 в напорном режиме в обойме 8 устанавливается максимально высокое положение поверхности водонасыщения 33 - на фиг.2 эта поверхность показана пунктиром. Предпочтительным является постоянно безнапорный режим в противоналедных трубах 9, при котором они работают в дренирующем (водоприемном) режиме и при котором в обойме 8 устанавливается более низкое положение поверхности водонасыщения 34. Такой режим обеспечивается тем, что существенно ограничивается поступление сверху поверхностного стока 18 в водоприемник 10 за счет кольматации фунта перед геотекстильным полотном 21, а в подушку 7 - за счет кольматации грунта перед геотекстильным полотном дополнительной диафрагмы 23.
На возможность создания противофильтрационного слоя путем кольматации грунта перед геотекстильным полотном с верховой (напорной) стороны указано в [8], однако механизм и условия создания противофильтрационного слоя 20 в источнике не раскрыт. Поэтому для наглядности этот механизм представляем на следующем примере.
Пусть исследованием установлена величина расчетного диаметра водопроводящего отверстия в геотекстильном полотне Do расч г=0,1 мм. После подъема уровня воды перед геотекстильным полотном создание переходного слоя 19 происходит по принципу обратного фильтра очень тонкими слоями (далее: микрослоями), размеры частиц несвязного грунта в которых последовательно уменьшаются по мере удаления микрослоя от геотекстильного полотна. При этом в первом (считая от геотекстильного полотна) микрослое содержатся частицы с минимальным диаметром
dмин i=Do расч г=0,1 мм.
В каждом последующем i-м микрослое, используя известные формулы ВНИИГ [9, с.76], из условия непросыпаемости определяем минимальные диаметры
dмин i=0,77Dо макс i-l
где Dо макс i-l - максимальный диаметр фильтрационных пор в предыдущем i-l микрослое.
Максимальный диаметр фильтрационных пор в каждом i-м микрослое Dо макс i по формуле ВНИИГ [9]:
где для каждого микрослоя переходного слоя 18 с учетом особенностей его создания принимаем коэффициент разнозернистости грунта η=d60/d10=2, пористость n=0,4, диаметр частиц слоя 17%-ной обеспеченности d17=1,2dмин i.
Результаты расчета по микрослоям сведены в таблицу.
Из таблицы следует, что при переходе от одного микрослоя из несвязного грунта к другому их параметры dмин i и Dо макс i уменьшаются в 1/0,77×0,45=2,9 раза. Уже в 6-м микрослое присутствуют глинистые частицы с диаметром менее 0,001 мм. Такие частицы являются коллоидными и при наличии их в грунте около 2,5-3% и более они придают кольматанту, следовательно, и грунту в целом структурную прочность. Сумма диаметров dмин i пяти микрослоев около 0,15 мм. Несмотря на вынужденные допущения и условности, приведенные расчеты показывают, что суммарная толщина несвязных микрослоев, следовательно, и всего переходного слоя 19, покрывающего геотекстильное полотно, всегда менее 1 мм. При этом создание несвязных микрослоев переходного слоя 19 осуществляется преимущественно путем выноса из него фильтрационным потоком мелких частиц грунта и их перемещения через геотекстильное полотно. В дальнейшем осуществляется создание непосредственно перед переходным слоем 19 противофильтрационного слоя 20 путем заполнения (кольмататирования) порового пространства в грунте, прилегающем к геотекстильному полотну, коллоидными частицами связного грунта, перемещаемыми фильтрационным потоком.
Изложенный механизм позволяет сформулировать условия, которые при определении (назначении) расчетного диаметра водопропускных отверстий в геотекстиле Do расч г каждого конструктивного элемента, необходимые для создания естественным путем сначала переходного слоя 19, а затем противофильтрационного слоя 20 в следующем виде:
- во-первых, в прилегающем к геотекстильному полотну с верховой (напорной) стороны грунте, или, по меньшей мере, во взвешенном твердом стоке водотока должно быть достаточное количество мелких частиц, размеры которых обеспечивают создание слоев переходного 19 и противофильтрационного 20;
- во-вторых, размеры пор в грунте, прилегающем к геотекстильному полотну с верховой стороны, должны обеспечить возможность перемещения указанных мелких частиц к геотекстильному полотну;
- в третьих, на каждой стадии создания переходного слоя 18 и противофильтрационного слоя 19 и по всей экранируемой рабочей площади геотекстильного полотна параметры фильтрационного потока должны обеспечить возможность перемещения к геотекстильному полотну необходимого количества мелких частиц требуемых размеров.
Выполнимость этих условий проверяется исследованием с использованием известных математических формул, а необходимость выполнения и их достаточность устанавливается проектом.
Для геотекстильного полотна диафрагмы 15 (вблизи низового откоса) и геотекстильного полотна 32 (покрывает подушку) может оказаться достаточным выполнение только первого условия. Для геотекстильного полотна дополнительной диафрагмы 23 (вблизи верхового откоса) и геотекстильного полотна 21 (в фильтрующем водосборнике) предпочтительным является выполнение всех трех условий.
В естественных условиях в теплый период года в русле водотока 2 грунт оттаивает обычно на глубину 2-3 метра и образует таломерзлый слой 31. Поэтому этот слой 31 не содержит включений льда, является качественным основанием и в нем несложно выполнить подушку 7 и фильтрующий водосборник 11.
В холодный период года происходит постепенное прекращение стока грунтовых вод, а трубы 27 и 28 в водоприемнике 10 промерзают. При этом избыточная вода, в случае нахождения ее в этих трубах, выдавливается из них через щели 30. Одновременно с этим вокруг водопропускной трубы 5 происходит промерзание грунтов подушки 7 и обоймы 8. Однако это не является опасным, так как вода из них отжимается в перфорированные противоналедные трубы 9, которые расположены на расстоянии от водопропускной трубы 5 и которые, если и промерзают, то только в конце холодного периода года, когда они гарантированно находятся в опорожненном состоянии.
Предложенная конструкция водопропускного сооружения под насыпью обеспечивает сохранение многолетнемерзлых грунтов в их естественном состоянии, предотвращает образование наледи в водопропускной трубе и ее морозное выпучивание, что повышает надежность водопропускного сооружения, расширяет область использования и упрощает его эксплуатацию.
Источники информации
1. Водопропускные трубы для железных и автомобильных дорог при расчетной температуре -40°С и ниже, глубоком сезонном промерзании и наледях. Типовые конструкции 3.501-65: Прямоугольные бетонные трубы. Вып.III. Минтрансстрой, Главпроект, с.58-59.
2. Руководство по проектированию, строительству и эксплуатации искусственных сооружений автомобильных дорог на водотоках с наледями. / Воронежский инж. строит, ин-т. - М.: Транспорт, 1989.
3. Авторское свидетельство СССР №1548311, кл. Е01F 5/00, опубл. 07.03.90.
4. Инструкция по проектированию и постройке металлических гофрированных водопропускных труб: ВСН 176-78. Минтрансстрой СССР. - М., 1979.
5. Методические рекомендации по применению металлических водопропускных гофрированных труб. / ОАО ЦНИИС. - М., 2001.
6. Методические рекомендации по применению металлических труб большого диаметра в условиях наледеобразования и многолетнемерзлых грунтов (для опытно-экспериментального строительства)/ФГУП «СоюздорНИИ». - М., 2003. Приняты и введены в действие распоряжением Министерства транспорта Российской Федерации от 25.08.2003.
7. Патент Российской Федерации №2280124, кл. E01F 5/00, опубл. 20.07.2006.
8. Патент Российской Федерации №2272095, кл. E01F 5/00, опубл. 20.03.2006.
9. Гольдин А.Л., Рассказов Л.Н. Проектирование грунтовых плотин: Учеб. пособие для вузов. - М.: Энергоатомиздат, 1987.
Обозначения
1 - многолетнемерзлое основание (далее: основание),
2 - периодически действующий водоток (далее: водоток),
3 - прогал,
4 - насыпь,
5 - водопропускная труба,
6 - металлические гофрированные листы,
7 - подушка,
8 - обойма,
9 - противоналедная труба,
10 - водоприемник,
11 - фильтрующий водосборник,
12 - заданный уровень (мембраны, диафрагмы),
13 - водонепроницаемая мембрана (то же: мембрана),
14 - низовой откос (насыпи),
15 - диафрагма (вблизи низового откоса),
16 - полимерная пленка,
17 - геотекстиль (мембраны),
18 - уровень воды (перед насыпью),
19 - переходный слой,
20 - противофильтрационный слой,
21 -геотекстильное полотно (фильтрующего водосборника),
22 - верховой откос,
23 - дополнительная диафрагма (вблизи верхового откоса),
24 - болты,
25 - продольный стык,
26 - поперечный стык,
27 - перфорированная труба (водоприемника),
28 - дополнительная перфорированная труба (водоприемника),
29 - заглушка,
30 - щели,
31 - таломерзлый слой (слой сезонного оттаивания-замерзания),
32 - геотекстильное полотно,
33 и 34 - максимально высокое положение поверхности водонасыщения обоймы в случае работы противоналедной трубы соответственно в напорном или в безнапорном режиме,
35 - крепление габионами,
36 - крепление камнем,
37 - максимальный уровень воды в водопропускной трубе,
38 - строительная берма (в прогале).
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| ВОДОПРОПУСКНОЕ СООРУЖЕНИЕ ПОД НАСЫПЬЮ В УСЛОВИЯХ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ НА ПЕРИОДИЧЕСКИ ДЕЙСТВУЮЩЕМ ВОДОТОКЕ | 2008 |
|
RU2381327C1 |
| ВОДОПРОПУСКНОЕ СООРУЖЕНИЕ ПОД НАСЫПЬЮ В УСЛОВИЯХ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ НА ПЕРИОДИЧЕСКИ ДЕЙСТВУЮЩЕМ ВОДОТОКЕ | 2008 |
|
RU2375519C1 |
| РУСЛООТВОДНОЕ СООРУЖЕНИЕ СЕЗОННОДЕЙСТВУЮЩЕГО ВОДОТОКА НА ВЕЧНОЙ МЕРЗЛОТЕ | 2008 |
|
RU2382139C1 |
| ВОДОВОД В ФИЛЬТРУЮЩЕМ ГРУНТОВОМ СООРУЖЕНИИ | 2008 |
|
RU2377364C1 |
| СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ НАМЫВНОЙ ПЛОТИНЫ НА ВОДОПРОНИЦАЕМОМ ОСНОВАНИИ | 2008 |
|
RU2368728C1 |
| ГРУНТОВАЯ НЕОДНОРОДНАЯ НАСЫПНАЯ ПЛОТИНА | 2008 |
|
RU2376416C1 |
| ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЙ КАНАЛ, ЗАГЛУБЛЕННЫЙ В МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫЕ ГРУНТЫ СКЛОНА, И СПОСОБ ЕГО СОЗДАНИЯ | 2009 |
|
RU2385986C1 |
| УЧАСТОК АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ С ВОДОПРОПУСКНОЙ ТРУБОЙ ПОД НАСЫПЬЮ В УСЛОВИЯХ СЕВЕРНОЙ СТРОИТЕЛЬНО-КЛИМАТИЧЕСКОЙ ЗОНЫ | 2009 |
|
RU2385983C1 |
| ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЙ КАНАЛ НА МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ СКЛОНА | 2009 |
|
RU2385985C1 |
| ГРУНТОВАЯ ПЛОТИНА НА МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛОМ ОСНОВАНИИ | 2006 |
|
RU2307891C1 |
Изобретение относится к дорожному строительству, а точнее к конструкции водопропускного сооружения под насыпью. Водопропускное сооружение содержит водопропускную трубу, выполненную из металлических гофрированных листов и сопряженную посредством подушки и обоймы с основанием и насыпью, и две перфорированные противоналедные трубы, расположенные в подушке по одной сбоку от водопропускной трубы и на расстоянии от нее. Противоналедные трубы в пределах насыпи перфорированы и снабжены водоприемником, расположенным перед насыпью в фильтрующем водосборнике. Подушка и обойма выполнены из несвязных грунтов и снизу и с боков заключены до заданного уровня в общую водонепроницаемую мембрану, а вблизи низового откоса насыпи они перегорожены диафрагмой, выполненной из фильтрующего геотекстильного полотна и сопряженной с водонепроницаемой мембраной, которая выполнена из полимерной пленки, заключенной в геотекстиль. Фильтрующий водосборник содержит фильтрующее геотекстильное полотно, которое накрывает сверху водоприемник противоналедной трубы. Вблизи верхового откоса насыпи подушка и обойма перегорожены дополнительной диафрагмой, выполненной из фильтрующего геотекстильного полотна и сопряженной с мембраной, а подушка сверху покрыта фильтрующим геотекстильным полотном, сопряженным с мембраной. Размеры отверстий в геотекстильном полотне обеспечивают в процессе фильтрации через него воды сначала создание в грунте непосредственно перед геотекстильным полотном из несвязного грунта переходного слоя, а затем создание перед этим переходным слоем из связного грунта противофильтрационного слоя. Технический результат изобретения заключается в сохранении многолетнемерзлых грунтов в естественном состоянии, предотвращении наледи в водопропускной трубе и ее морозного выпучивания. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.
1. Водопропускное сооружение под насыпью в условиях многолетнемерзлых грунтов на периодически действующем водотоке, характеризующееся тем, что оно содержит водопропускную трубу, выполненную из металлических гофрированных листов и посредством подушки и обоймы сопряженную с основанием и насыпью, и одну или более противоналедных труб, которые расположены в подушке на расстоянии от водопропускной трубы, перфорированы в пределах центральной части насыпи и снабжены водоприемником, расположенным перед насыпью в фильтрующем водосборнике, при этом подушка и обойма выполнены из несвязных грунтов и снизу и с боков заключены до заданного уровня в общую водонепроницаемую мембрану, а вблизи низового откоса насыпи они до такого же заданного уровня перегорожены диафрагмой, выполненной из геотекстильного полотна и сопряженной с водонепроницаемой мембраной, причем размеры отверстий в геотекстильном полотне обеспечивают в процессе фильтрации через него воды сначала создание в грунте непосредственно перед геотекстильным полотном переходного слоя, в пределах которого поровое пространство в грунте кольматировано частицами несвязного грунта по принципу обратного фильтра, а затем создание перед этим переходным слоем противофильтрационного слоя, в пределах которого поровое пространство в грунте кольматировано частицами связного грунта.
2. Водопропускное сооружение по п.1, отличающееся тем, что мембрана выполнена из полимерной пленки, заключенной в геотекстиль.
3. Водопропускное сооружение по п.1, отличающееся тем, что фильтрующий водосборник содержит геотекстильное полотно, которое накрывает сверху водоприемник противоналедной трубы.
4. Водопропускное сооружение по п.1, отличающееся тем, что вблизи верхового откоса насыпи подушка и обойма перегорожены до заданного уровня дополнительной диафрагмой, выполненной из геотекстильного полотна и сопряженной с мембраной.
5. Водопропускное сооружение по п.1, отличающееся тем, что подушка сверху покрыта геотекстильным полотном, сопряженным с мембраной.
6. Водопропускное сооружение по п.1, отличающееся тем, что подушка и фильтрующий водосборник выполнены в таломерзлом основании русла водотока.
| ВОДОПРОПУСКНОЕ СООРУЖЕНИЕ В АРМОГРУНТОВОЙ ОБОЙМЕ | 2004 |
|
RU2280124C1 |
| ВОДОПРОПУСКНАЯ ТРУБА НА АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГЕ С ПУЧИНИСТЫМ ОСНОВАНИЕМ | 2004 |
|
RU2272095C2 |
| RU 2004111391 А, 20.10.2005 | |||
| GB 190904441 А, 05.08.1909 | |||
| САЛАМАХИН П.М | |||
| Мосты и сооружения на дорогах | |||
| - М.: Транспорт, 1991, с.192-196. | |||
