СПОСОБ ПОЭТАПНОЙ КОМПЛЕКСНОЙ ИНЖЕНЕРНОЙ ЗАЩИТЫ ОБЩЕПЛАНИРОВОЧНОЙ НАСЫПИ Российский патент 2010 года по МПК E02B11/00 

Изобретение относится к области гидротехнического и мелиоративного строительства и предназначено для обеспечения стабильности грунтов общепланировочных насыпей застраиваемых территорий с помощью комплекса мероприятий инженерной защиты от опасных процессов и явлений, а также для сохранения экологии застраиваемой территории в районах со сложными природно-климатическими условиями.

К районам со сложными природно-климатическими условиями относятся:

- районы распространения неустойчивых грунтов (вечномерзлых, просадочных, набухающих, пучинистых, карстующихся, а также торфяников);

- территории развития процессов водно-ветровой эрозии и термоэрозии, оврагообразования, образования оползней и солифлюкции, криогенного пучения и растрескивания, затопления, подтопления, заболачивания;

- территории повышенного снегонакопления;

- районы с непродолжительным летним периодом времени (те, где продолжительность периода времени с положительными температурами воздуха составляет до 5 месяцев);

- районы с отсутствием местных качественных (маловлажных непучинистых и непросадочных) грунтов для создания общепланировочных насыпей.

Одной из основных причин потери устойчивости общепланировочных насыпей является отсутствие местных качественных насыпных грунтов, вследствие чего для создания насыпей используют нестабильные грунты (суглинки, супеси, пески пылеватые и мелкие со значительным содержанием глинистых частиц) повышенной влажности.

Второй причиной неустойчивости насыпей является несовершенство технологии возведения насыпей в районах со сложными природно-климатическими условиями. Так, в соответствии с требованием нормативных документов общепланировочные насыпи в районах распространения вечномерзлых грунтов должны отсыпаться в зимний период времени. Как правило, насыпи возводят на проектную высоту за один зимний сезон. Поэтому насыпи отсыпают мерзлыми грунтами, не поддающимися в процессе отсыпки уплотнению, а при оттаивании переходящими в водонасыщенное состояние. Вследствие короткого и влажного лета, в условиях заболоченности возводимые насыпи не успевают высыхать.

Третьей причиной нестабильности общепланировочных насыпей является их вторичное водонасыщение со стороны прилегающих территорий вследствие подтопления насыпи из-за перегораживания ее телом путей естественного тока поверхностных и грунтовых вод, а также заболачивание территории насыпи из-за неэффективного отвода талых и дождевых вод с поверхности насыпи.

Кроме того, насыпь и инженерные сооружения в ее пределах являются снегоудерживающим фактором, способствующим повышению снегонакопления на территории застройки и по контуру насыпи по сравнению с величиной снегонакопления в естественных условиях.

Переувлажнение насыпных грунтов приводит с одной стороны к развитию пучения в зимний период времени при их сезонном или многолетнем промерзании, с другой стороны - к осадке в летний период времени в связи с многолетней консолидацией насыпного слоя.

В водонасыщенном состоянии насыпные грунты характеризуются слабой устойчивостью к эрозионным процессам, размывам, пластичному деформированию насыпи под нагрузкой и за счет собственного веса, что приводит к образованию оврагов в пределах насыпи, размыванию и оползанию ее откосов.

Помимо этого, на участках с вечномерзлыми грунтами повышение влажности насыпного слоя, а также увеличенное снегонакопление приводят к повышению температур грунтов в основании насыпи, растеплению и оттаиванию вечномерзлых грунтов, сопровождающимися деформированием насыпи и инженерных сооружений в ее пределах.

Изменение водного баланса на прилегающей к насыпи территории ведет к ее заболачиванию, активизации процессов эрозии и термоэрозии, оползнеобразования и солифлюкции, криогенного пучения.

Следствием вышеперечисленного является усложнение проведения на неустойчивых насыпных грунтах строительных работ за счет затруднения или невозможности перемещения строительной техники, трудности в обеспечении устойчивости сооружений, основанием для которых являются насыпные грунты, а также трудности в обеспечении устойчивости насыпи и инженерных сооружений в период эксплуатации, что приводит к увеличению затрат как в период строительства, так и в период эксплуатации всего насыпного объекта, кроме того, часто отмечается ухудшение экологических условий на прилегающей территории.

Из уровня техники известен способ тепловой мелиорации земель в зоне вечной мерзлоты, включающий протаивание вечномерзлых грунтов, причем для сельскохозяйственного использования земель в зоне вечной мерзлоты на пересеченной местности поперек склона отсыпают слой дренирующего материала, а выше по склону рядом с ним выполняют площадку, заглубленную ниже дневной поверхности на величину растительного слоя (авторское свидетельство СССР №1148936, МПК E02B 11/00, опубликованное 07.04.1985).

Также известен способ осушения земель в зоне многолетней мерзлоты, включающий отвод в открытые осушительные каналы поверхностных и грунтовых вод по мерзлотному водоупору, которому придают уклон в сторону осушительных каналов, причем для ускорения осушения обработку грунта производят путем сплошного фрезерования с одновременным перемешиванием и аэрацией раздробленного грунта (авторское свидетельство СССР №1467136, МПК E02B 11/00, опубликованное 23.03.1989).

Недостатки вышеприведенных известных способов осушения заключаются в больших объемах работ по выемке, перемещению и обработке грунта, а также в отсутствии мероприятий по отводу поверхностных и грунтовых вод, поступающих с прилегающих территорий, нарушении почвенно-растительного слоя и грунтов естественного сложения, что недопустимо в районах распространения вечномерзлых грунтов.

Кроме того, известен способ строительства осушительной системы в условиях развитого микрорельефа, включающий прокладку закрытой дренажной сети с устройствами для приема и отвода поверхностных вод и подсыпку замкнутых понижений привозным гумусным грунтом, причем вынутый при прокладке дренажной сети грунт укладывают в валик со стороны наинизшей отметки понижения, а привозной грунт складируют на междренных участках замкнутых понижений, после чего производят засыпку траншей и понижений и общую планировку с обеспечением стока к устройствам для приема и отвода поверхностных вод (авторское свидетельство СССР №1583535, МПК E02B 11/00, опубликованное 07.08.1990).

В условиях зоны многолетней мерзлоты недостатки этого известного способа заключаются в значительной сложности и трудоемкости проведения работ по прокладке закрытой дренажной сети с устройствами для приема и отвода поверхностных и грунтовых вод, поступающих с прилегающих территорий, а также в снижении в течение уже первых нескольких сезонов эффективности создаваемой этим способом системы дренирования в связи с кольматацией и образованием ледяных пробок, которые не успевают оттаивать в течение короткого летнего сезона.

Наиболее близким аналогом настоящего изобретения по технической сущности является способ поэтапной комплексной инженерной защиты общепланировочной насыпи, включающий создание общепланировочной насыпи на площади осваиваемой территории и проведение защитных мероприятий в два этапа, первый из которых - в начальном периоде строительства для обеспечения пригодности насыпи для проведения строительных работ в нормальном режиме, а второй - в заключительном периоде строительства для обеспечения стабильности грунтов насыпи в течение всего срока ее эксплуатации (патент РФ №2249072, МПК E02B 11/00, опубликованный 27.03.2005).

В данном известном способе осуществляют создание общепланировочной насыпи на площади осваиваемой территории и организацию мероприятий по отводу поверхностных вод с упомянутой насыпи, планировку поверхности которой производят с уклонами, обеспечивающими сток к устройствам для приема и отвода поверхностных вод, и с прилегающих территорий и производимых во время и/или после создания насыпи мероприятий по отводу грунтовых вод, поступающих со стороны прилегающих территорий, и удалению грунтовых вод из тела насыпи, причем в качестве устройств для приема и отвода поверхностных вод на площади осваиваемой территории используют автомобильные дороги и систему внутриплощадных водоотводных канав, а за пределами площади осваиваемой территории - систему внеплощадных водоотводных канав, которые выполняют по периметру общепланировочной насыпи с откосами, укрепленными со стороны насыпи, при этом на общепланировочной насыпи прокладывают автомобильные дороги с дорожным покрытием, поверхность которого заглубляют относительно поверхности насыпи, имеющей уклоны в сторону автомобильных дорог, и выполняют с продольным и поперечным уклонами, обеспечивающими сток по автомобильным дорогам поверхностных вод в систему внутриплощадных водоотводных канав, по которым поверхностные воды отводят в систему внеплощадных водоотводных канав, причем сток поверхностных вод с поверхности участков насыпи, расположенных по ее периферии на удалении от автомобильных дорог, и с естественной поверхности прилегающих к насыпи территорий направляют в систему внеплощадных водоотводных канав путем придания названным поверхностям уклонов в сторону внеплощадных водоотводных канав, а по последним все поступающие в них воды отводят к очистным сооружениям или в естественные временные или постоянные водотоки, кроме того, для удаления грунтовых вод из тела насыпи в него укладывают дренажный слой с возможностью отвода последним собираемой воды в систему внеплощадных водоотводных канав, которые также используют для отвода грунтовых вод, поступающих со стороны прилегающих к осваиваемой территорий, а при расположении осваиваемой территории в зоне распространения вечномерзлых подстилающих пород под дренажный слой закладывают теплоизоляционный экран.

Недостатком данного известного способа является то, что реализацию защитных для общепланировочной насыпи мероприятий в полном объеме можно осуществить только на завершающих стадиях строительства или уже на существующем объекте, в связи с чем в большую часть строительного периода, составляющего примерно 1÷3 года и более, общепланировочная насыпь остается недренированной и не защищенной от водонасыщения. Кроме того, не определено, на какую глубину следует укладывать дренажный слой, поэтому есть опасность, что если его уложить слишком глубоко, он не будет оттаивать или оттает в конце летнего периода времени, а если его уложить недостаточно глубоко, то он не будет эффективно дренировать основную толщу тела насыпи, что делает его практически бесполезным. Размещение под дренажным слоем по всей площади насыпи теплоизоляционного экрана, перекрывающего поступление в грунты атмосферного холода, создает условия для оттаивания вечномерзлых грунтов. Более того, постепенное осушение грунтов, которое предполагается при реализации данного способа, будет сопровождаться длительной консолидацией грунтов, выражающейся в развитии осадок насыпи в течение продолжительного срока, что не является стабильным состоянием насыпных грунтов и приводит к деформированию и нарушению функционирования таких инженерных сооружений, как дренажный слой, водоотводные канавы и т.д.

Задачей настоящего изобретения является обеспечение стабильного состояния грунтов общепланировочной насыпи на всех этапах ее существования, т.е., как начиная со строительного периода, так и в течение всего срока ее эксплуатации.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе поэтапной комплексной инженерной защиты общепланировочной насыпи, включающем создание общепланировочной насыпи на площади осваиваемой территории и проведение защитных мероприятий в два этапа, первый из которых - в начальном периоде строительства для обеспечения пригодности насыпи для проведения строительных работ в нормальном режиме, а второй - в заключительном периоде строительства для обеспечения стабильности грунтов насыпи в течение всего срока ее эксплуатации, согласно изобретению на первом этапе отсыпку насыпи осуществляют в несколько стадий, при этом на первой стадии создают пионерный пласт насыпи, отсыпаемый послойно в зимний период времени в первый год строительства на расчищенную от снега поверхность сформировавшейся прослойки сезонного промерзания слоями толщиной, обеспечивающей возможность их доуплотнения строительной техникой; в том случае, если общепланировочную насыпь возводят из водонасыщенных грунтов, отсыпку насыпи на площади осваиваемой территории осуществляют отдельными участками прямоугольной формы в плане, причем отдельные участки насыпи возводят без их взаимного слияния, образуя между отдельными участками насыпи каналы для оттока вод в теплый период года, при этом соседние отдельные участки насыпи соединяют насыпными переездами, располагаемыми поперек упомянутых каналов, для осуществления свободного перевода строительной техники с одного участка насыпи на другой, а в насыпных переездах размещают водопропускные устройства; на второй стадии - в последующий летний период времени второго года строительства после оттаивания пионерного пласта насыпи на глубину, равную 70÷80% его толщины, начинают его доуплотнение с применением катков или другой строительной техники, причем доуплотнение пионерного пласта насыпи завершают к моменту его оттаивания на всю толщину и до начала оттаивания подстилающих пионерный пласт насыпи грунтов естественного сложения, после чего осуществляют отсыпку второго по высоте пласта насыпи с послойным уплотнением и с засыпкой каналов для оттока вод, при этом толщину второго по высоте пласта насыпи выполняют не превышающей разность между значением нормативной глубины оттаивания насыпных грунтов в данном климатическом районе и значением толщины пионерного пласта насыпи; в том случае, если значение общей высоты общепланировочной насыпи превышает значение нормативной глубины сезонного оттаивания для используемых при ее возведении насыпных грунтов, на очередной стадии - следующий по высоте пласт насыпи толщиной не более нормативной глубины оттаивания для насыпных грунтов отсыпают в зимний период времени на очищенную от снега поверхность предыдущего по высоте пласта насыпи после его полного промерзания, отсыпанный пласт насыпи также доуплотняют в летний период времени после его оттаивания на глубину, равную 70÷80% его толщины, при этом последующие очередные стадии повторяют до тех пор, пока общепланировочная насыпь не будет доведена до проектной высоты; на втором этапе, для защиты общепланировочной насыпи в течение всего срока ее эксплуатации от водонасыщения талыми и дождевыми водами, а также водами, поступающими с прилегающей территории, на последних стадиях отсыпки общепланировочной насыпи проводят мероприятия по организации системы долговременных водоотводных и противофильтрационных устройств.

Преимущественно пионерный пласт насыпи создают толщиной 0,9÷1,3 м и отсыпают его на сформировавшуюся прослойку сезонного промерзания толщиной не менее 0,4 м слоями, для песчаных грунтов толщиной 0,4÷0,7 м.

При организации системы долговременных водоотводных и противофильтрационных устройств в качестве водоотводных с поверхностей общепланировочной насыпи и внутриплощадных автомобильных дорог устройств используют взаимосвязанные между собой параллельные и перпендикулярные друг другу водоотводные лотки, прокладываемые вдоль внутриплощадных автомобильных дорог и разделяющие поверхность насыпи на секторы, причем водоотводные лотки укладывают с уклоном в продольном направлении, а в пределах секторов воды с поверхности насыпи направляют в лотки за счет планировки поверхности насыпи и образования уклонов поверхности насыпи в сторону водоотводных лотков.

При этом водоотводные лотки укладывают с уклоном в продольном направлении, составляющим не менее 0,003 для защиты их от заиления, а уклоны поверхности насыпи выполняют не более критических, при превышении которых начинается размыв грунтовой поверхности насыпи, но не менее 0,003, кроме того, исходя из условия наискорейшего отвода поверхностных вод, расстояние между любыми двумя параллельными водоотводными лотками, относящимися к одному сектору поверхности насыпи, выполняют не превышающим 60 м.

При отсыпке общепланировочной насыпи в ее теле выполняют дренажный слой из крупнообломочных материалов, или геотекстиля, или дренажных матов, или дренажных труб, или других средств, причем дренажный слой укладывают в теле насыпи в виде полосы на глубине, обеспечивающей его скорейшее оттаивание в весенний период времени и защиту от механических повреждений с поверхности насыпи, и с уклоном в сторону края насыпи, где дренажный слой выводят из насыпи на ее откос.

Преимущественно дренажный слой размещают в теле насыпи на глубине 0,8÷1,2 м и с уклоном не менее 0,003÷0,006.

При отсыпке общепланировочной насыпи ее тело и откосы закрепляют для предотвращения оползания и пластических деформаций путем армирования укладываемыми одна на другую замкнутыми и/или полузамкнутыми оболочками из геосинтетических материалов, заполняемыми насыпным грунтом, а поверхности откосов насыпи защищают от размыва георешетками, или геосетками, или биоматами, или другими армирующими средствами, позволяющими выполнить рекультивацию откосов с посадкой трав, причем при наличии дренажного слоя его выводят на откос насыпи между упомянутыми оболочками.

Вдоль откосов общепланировочной насыпи прокладывают водоотводные канавы для сбора воды с поверхности насыпи, из тела насыпи, из водоотводных лотков и из дренажного слоя, а также с прилегающей к насыпи территории, при этом дно и стенки водоотводных канав укрепляют армирующими материалами или жесткими конструкциями, а собранную воду из водоотводных канав направляют в сторону естественных водотоков.

Для защиты общепланировочной насыпи от подтопления грунтовыми водами перед насыпью на пути движения грунтовых вод возводят противофильтрационную завесу.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 показана схема создания пионерного пласта насыпи путем отсыпки ее отдельными участками прямоугольной формы в плане; на фиг.2 - схема организации водоотвода и дренажа насыпи, план; на фиг.3 - водоотводная канава и укрепление тела и откоса общепланировочной насыпи армированием, поперечный разрез.

Способ поэтапной комплексной инженерной защиты общепланировочной насыпи включает создание общепланировочной насыпи 1 на площади осваиваемой территории и проведение защитных мероприятий в два этапа, первый из которых - в начальном периоде строительства для обеспечения пригодности насыпи 1 для проведения строительных работ в нормальном режиме, а второй - в заключительном периоде строительства для обеспечения стабильности грунтов насыпи 1 в течение всего срока ее эксплуатации.

На первом этапе отсыпку насыпи 1 осуществляют в несколько стадий. При этом на первой стадии создают пионерный пласт насыпи 1, отсыпаемый послойно в зимний период времени в первый год строительства на расчищенную от снега поверхность сформировавшейся прослойки (на чертежах не показана) сезонного промерзания слоями толщиной, обеспечивающей возможность их доуплотнения строительной техникой.

Преимущественно пионерный пласт насыпи 1 создают толщиной 0,9÷1,3 м, т.к. такая толщина обеспечивает его быстрое полное оттаивание в течение первого летнего месяца, и отсыпают пионерный пласт насыпи 1 на сформировавшуюся прослойку сезонного промерзания толщиной не менее 0,4 м, что позволяет сохранить ненарушенным подстилающий почвенный слой при работе тяжелой строительной техники, слоями толщиной, оптимальной для уплотнения такой строительной техникой, например, для песчаных грунтов толщиной 0,4÷0,7 м.

В том случае, если общепланировочную насыпь 1 возводят из водонасыщенных грунтов, отсыпку насыпи 1 на площади осваиваемой территории, например, превышающей 1 га, осуществляют отдельными участками 2 прямоугольной формы в плане (см. фиг.1), площадь которых не должна превышать 1 га, исходя из условия, что ширина такого участка 2 по наиболее короткой стороне (при самом неблагоприятном соотношении длины и ширины) не превысит 100 м, обеспечивая тем самым длину пути фильтрации грунтовых вод в сторону откосов насыпи 1, равную порядка 50 м, но не более 100 м. Такая длина пути фильтрации грунтовых вод насыпного пласта является достаточной для их отвода из тела насыпи 1 в течение одного летнего сезона даже при использовании для создания насыпи 1 песчаных грунтов с высоким содержанием пылевато-глинистых частиц, снижающих значение коэффициента фильтрации насыпных грунтов до 1-3 м/сут. Отдельные участки 2 насыпи 1 возводят без их взаимного слияния, образуя между отдельными участками 2 насыпи 1 каналы 3 для оттока вод в теплый период года. При этом соседние отдельные участки 2 насыпи 1 соединяют насыпными переездами 4, располагаемыми поперек упомянутых каналов 3, для осуществления свободного перевода строительной техники с одного участка 2 насыпи 1 на другой, а в насыпных переездах 4 размещают водопропускные устройства 5.

Таким образом, создают несколько соседствующих друг с другом отдельных участков 2 насыпи 1, соединяющихся один с другим насыпными переездами 4, шириной порядка 4 м поверху для обеспечения движения автотранспорта. Оптимальное расстояние между соседними участками 2 насыпи 1 составляет 2÷4 м, что позволяет обеспечить сохранность каналов 3 для оттока вод в условиях оползания откосов водонасыщенной насыпи 1 в течение летнего сезона и минимизирует объемы земляных работ при засыпке каналов 3 на последующих стадиях отсыпки общепланировочной насыпи 1.

На второй стадии - в последующий летний период времени второго года строительства после оттаивания пионерного пласта насыпи 1 на глубину, равную 70÷80% его толщины, начинают его доуплотнение до проектных значений плотности с применением катков или другой строительной техники, причем доуплотнение пионерного пласта насыпи 1 завершают к моменту его оттаивания на всю толщину и до начала оттаивания подстилающих пионерный пласт насыпи 1 грунтов естественного сложения. После чего осуществляют отсыпку второго по высоте пласта насыпи 1 с послойным уплотнением и с засыпкой каналов 3 для оттока вод. При этом для обеспечения возможности качественного доуплотнения толщину второго по высоте пласта насыпи 1 выполняют не превышающей разность между значением нормативной глубины оттаивания насыпных грунтов в данном климатическом районе и значением толщины пионерного пласта насыпи 1.

В том случае, если значение общей высоты общепланировочной насыпи 1 превышает значение нормативной глубины сезонного оттаивания для используемых при ее возведении насыпных грунтов, на очередной стадии - следующий по высоте пласт насыпи 1 толщиной не более нормативной глубины оттаивания для насыпных грунтов отсыпают в зимний период времени на очищенную от снега поверхность предыдущего по высоте пласта насыпи 1 после его полного промерзания. Отсыпанный пласт насыпи 1 также доуплотняют в летний период времени после его оттаивания на глубину, равную 70÷80% его толщины. При этом последующие очередные стадии повторяют до тех пор, пока общепланировочная насыпь 1 не будет доведена до проектной высоты.

Такая технология возведения общепланировочной насыпи 1 позволяет добиться более высоких показателей плотности грунтов в теле насыпи 1 в процессе укладки, что делает ее пригодной для нормальной эксплуатации в период проведения строительных работ и практически снимает проблему возникновения осадок в процессе ее эксплуатации.

На втором этапе, для защиты общепланировочной насыпи 1 в течение всего срока ее эксплуатации от водонасыщения талыми и дождевыми водами, а также водами, поступающими с прилегающей территории, на последних стадиях отсыпки общепланировочной насыпи 1 проводят мероприятия по организации системы долговременных водоотводных и противофильтрационных устройств.

При организации системы долговременных водоотводных и противофильтрационных устройств в качестве водоотводных с поверхностей общепланировочной насыпи и внутриплощадных автомобильных дорог 6 устройств используют взаимосвязанные между собой параллельные и перпендикулярные друг другу водоотводные лотки 7, прокладываемые вдоль внутриплощадных автомобильных дорог 6 и разделяющие поверхность насыпи 1 на секторы 8 (см. фиг.2). Водоотводные лотки 7 укладывают с уклоном в продольном направлении, а в пределах секторов 8 воды с поверхности насыпи 1 направляют в лотки 7 за счет планировки поверхности насыпи 1 и образования уклонов поверхности насыпи 1 в сторону водоотводных лотков 7.

При этом водоотводные лотки 7 укладывают с уклоном в продольном направлении, составляющим не менее 0,003 для защиты их от заиления, а уклоны поверхности насыпи 1 выполняют не более критических, при превышении которых начинается размыв грунтовой поверхности насыпи 1, но не менее 0,003 для недопущения застоя поверхностных вод. Кроме того, исходя из условия наискорейшего отвода поверхностных вод, расстояние между любыми двумя параллельными водоотводными лотками 7, относящимися к одному сектору 8 поверхности насыпи 1, выполняют не превышающим 60 м, что обеспечивает скорость отвода поверхностных вод с частей насыпи 1, расположенных между лотками 7, существенно превышающую значение скорости инфильтрации вод в грунты насыпи 1, и значительно снижает водонасыщенность грунтов насыпи 1. При пересечении трассами водоотводных лотков 7 внутриплощадных автомобильных дорог 6 лотки 7 вдоль трассы соединяют водопропускными устройствами 9, выполненными под автомобильными дорогами 6.

В случае если водоток по поверхности общепланировочной насыпи 1 в направлении водоотводных лотков 7 в пределах застроенной территории предположительно будет затруднен, при отсыпке насыпи 1 в ее теле выполняют дренажный слой 10 из крупнообломочных материалов, или геотекстиля, или дренажных матов, или дренажных труб, или других средств. Дренажный слой 10 укладывают в теле насыпи в виде полосы 11 (см. фиг.2) на глубине, обеспечивающей его скорейшее оттаивание в весенний период времени и защиту от механических повреждений с поверхности насыпи 1, и с уклоном в сторону края насыпи 1, где дренажный слой 10 выводят из насыпи 1 на ее откос. По названным причинам дренажный слой 10 размещают в теле насыпи 1 на глубине 0,8÷1,2 м и с уклоном не менее 0,003÷0,006, который обеспечивает движение вод по дренажному слою 10 со скоростями, не допускающими его заиление.

При отсыпке общепланировочной насыпи 1 ее тело и откосы закрепляют для предотвращения оползания и пластических деформаций путем армирования укладываемыми одна на другую замкнутыми оболочками 12 и/или полузамкнутыми оболочками 13 из геосинтетических материалов, заполняемыми насыпным грунтом, а поверхности откосов насыпи 1 защищают от размыва георешетками, или геосетками, или биоматами, или другими армирующими средствами 14, позволяющими выполнить рекультивацию откосов с посадкой трав, причем при наличии дренажного слоя 10 его выводят на откос насыпи 1 между упомянутыми оболочками 12 и 13.

Вдоль откосов общепланировочной насыпи 1 ниже поверхности 15 грунтов естественного сложения прокладывают водоотводные канавы 16 для сбора воды с поверхности насыпи 1, из тела насыпи 1, из водоотводных лотков 7 и из дренажного слоя 10, а также с прилегающей к насыпи 1 территории. Дно и стенки водоотводных канав 16 укрепляют армирующими материалами (георешетками, геосетками или т.п.) или жесткими конструкциями (бетонными плитками или плитами, металлическими или пластиковыми полутрубами или др.). Собранную воду из водоотводных канав 16 направляют в сторону естественных водотоков, не нарушая тем самым естественный водный баланс территории.

В случае необходимости защиты общепланировочной насыпи 1 от подтопления грунтовыми водами перед насыпью 1 на пути движения грунтовых вод возводят противофильтрационную завесу (на чертежах не показана). Противофильтрационная завеса может быть выполнена с помощью инъектируемых в грунт вяжущих составов, забивки шпунтовых ограждений, промораживания грунтов и т.д.

Таким образом, данное изобретение позволяет на первом этапе, т.е. в начальном периоде строительства, путем усовершенствования технологии возведения общепланировочной насыпи добиться более стабильного ее состояния за счет уплотнения грунтов и их промораживания при поэтапном послойном возведении насыпи. На втором этапе, т.е. в заключительном периоде строительства, реализуются технические мероприятия по организации системы устройств для отвода поверхностных и грунтовых вод, функционирование которых предусматривается на протяжении всего периода эксплуатации общепланировочной насыпи для обеспечения ее стабильного нормального состояния.

Настоящее изобретение представляет собой совокупность технических мероприятий, последовательно реализуемых на этапах строительства и эксплуатации общепланировочной насыпи, обеспечивающих сохранение водного баланса на прилегающей территории, осушение и стабилизацию насыпного слоя в период строительства, защиту насыпи в период эксплуатации от водонасыщения, размывов, эрозии, пучения, осадки, обеспечение устойчивости грунтов оснований насыпи и инженерных сооружений, улучшение экологической обстановки в пределах общепланировочной насыпи и на прилегающей территории.

Изобретение относится к области гидротехнического и мелиоративного строительства и предназначено для обеспечения стабильности грунтов общепланировочных насыпей застраиваемых территорий. Способ включает создание общепланировочной насыпи на площади осваиваемой территории и проведение защитных мероприятий в два этапа, первый из которых - в начальном периоде строительства для обеспечения пригодности насыпи для проведения строительных работ в нормальном режиме, а второй - в заключительном периоде строительства для обеспечения стабильности грунтов насыпи в течение всего срока ее эксплуатации. На первом этапе отсыпку насыпи осуществляют в несколько стадий. На первой стадии создают пионерный пласт насыпи, отсыпаемый послойно в зимний период времени в первый год строительства на расчищенную от снега поверхность сформировавшейся прослойки сезонного промерзания слоями толщиной, обеспечивающей возможность их доуплотнения. Если общепланировочную насыпь возводят из водонасыщенных грунтов, отсыпку насыпи на площади осваиваемой территории осуществляют отдельными участками прямоугольной формы в плане. Отдельные участки насыпи возводят без их взаимного слияния, образуя между отдельными участками насыпи каналы для оттока вод в теплый период года. Соседние отдельные участки насыпи соединяют насыпными переездами, располагаемыми поперек упомянутых каналов, для осуществления свободного перевода строительной техники с одного участка насыпи на другой. В насыпных переездах размещают водопропускные устройства. На второй стадии - в последующий летний период времени второго года строительства после оттаивания пионерного пласта насыпи на глубину, равную 70-80% его толщины, начинают его доуплотнение, причем доуплотнение пионерного пласта насыпи завершают к моменту его оттаивания на всю толщину и до начала оттаивания подстилающих пионерный пласт насыпи грунтов естественного сложения. Осуществляют отсыпку второго по высоте пласта насыпи с послойным уплотнением и с засыпкой каналов для оттока вод. Толщину второго по высоте пласта насыпи выполняют не превышающей разность между значением нормативной глубины оттаивания насыпных грунтов в данном климатическом районе и значением толщины пионерного пласта насыпи. Если значение общей высоты общепланировочной насыпи превышает значение нормативной глубины сезонного оттаивания для используемых при ее возведении насыпных грунтов, на очередной стадии - следующий по высоте пласт насыпи толщиной не более нормативной глубины оттаивания для насыпных грунтов отсыпают в зимний период времени на очищенную от снега поверхность предыдущего по высоте пласта насыпи после его полного промерзания. Отсыпанный пласт насыпи также доуплотняют в летний период времени после его оттаивания на глубину, равную 70-80% его толщины. Последующие очередные стадии повторяют до тех пор, пока общепланировочная насыпь не будет доведена до проектной высоты. На втором этапе, для защиты общепланировочной насыпи в течение всего срока ее эксплуатации от водонасыщения талыми и дождевыми водами, а также водами, поступающими с прилегающей территории, на последних стадиях отсыпки общепланировочной насыпи проводят мероприятия по организации системы долговременных водоотводных и противофильтрационных устройств. Изобретение обеспечивает стабильное состояние грунтов общепланировочной насыпи на всех этапах ее существования. 8 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ поэтапной комплексной инженерной защиты общепланировочной насыпи, включающий создание общепланировочной насыпи на площади осваиваемой территории и проведение защитных мероприятий в два этапа, первый из которых - в начальном периоде строительства для обеспечения пригодности насыпи для проведения строительных работ в нормальном режиме, а второй - в заключительном периоде строительства для обеспечения стабильности грунтов насыпи в течение всего срока ее эксплуатации, отличающийся тем, что на первом этапе отсыпку насыпи осуществляют в несколько стадий, при этом на первой стадии создают пионерный пласт насыпи, отсыпаемый послойно в зимний период времени в первый год строительства на расчищенную от снега поверхность сформировавшейся прослойки сезонного промерзания слоями толщиной, обеспечивающей возможность их доуплотнения строительной техникой; в том случае, если общепланировочную насыпь возводят из водонасыщенных грунтов, отсыпку насыпи на площади осваиваемой территории осуществляют отдельными участками прямоугольной формы в плане, причем отдельные участки насыпи возводят без их взаимного слияния, образуя между отдельными участками насыпи каналы для оттока вод в теплый период года, при этом соседние отдельные участки насыпи соединяют насыпными переездами, располагаемыми поперек упомянутых каналов, для осуществления свободного перевода строительной техники с одного участка насыпи на другой, а в насыпных переездах размещают водопропускные устройства; на второй стадии - в последующий летний период времени второго года строительства после оттаивания пионерного пласта насыпи на глубину, равную 70÷80% его толщины, начинают его доуплотнение с применением катков или другой строительной техники, причем доуплотнение пионерного пласта насыпи завершают к моменту его оттаивания на всю толщину и до начала оттаивания подстилающих пионерный пласт насыпи грунтов естественного сложения, после чего осуществляют отсыпку второго по высоте пласта насыпи с послойным уплотнением и с засыпкой каналов для оттока вод, при этом толщину второго по высоте пласта насыпи выполняют не превышающей разность между значением нормативной глубины оттаивания насыпных грунтов в данном климатическом районе и значением толщины пионерного пласта насыпи; в том случае, если значение общей высоты общепланировочной насыпи превышает значение нормативной глубины сезонного оттаивания для используемых при ее возведении насыпных грунтов, на очередной стадии - следующий по высоте пласт насыпи толщиной не более нормативной глубины оттаивания для насыпных грунтов отсыпают в зимний период времени на очищенную от снега поверхность предыдущего по высоте пласта насыпи после его полного промерзания, отсыпанный пласт насыпи также доуплотняют в летний период времени после его оттаивания на глубину, равную 70÷80% его толщины, при этом последующие очередные стадии повторяют до тех пор, пока общепланировочная насыпь не будет доведена до проектной высоты; на втором этапе для защиты общепланировочной насыпи в течение всего срока ее эксплуатации от водонасыщения талыми и дождевыми водами, а также водами, поступающими с прилегающей территории, на последних стадиях отсыпки общепланировочной насыпи проводят мероприятия по организации системы долговременных водоотводных и противофильтрационных устройств.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что пионерный пласт насыпи создают толщиной 0,9÷1,3 м и отсыпают его на сформировавшуюся прослойку сезонного промерзания толщиной не менее 0,4 м слоями для песчаных грунтов толщиной 0,4÷0,7 м.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что при организации системы долговременных водоотводных и противофильтрационных устройств в качестве водоотводных с поверхностей общепланировочной насыпи и внутриплощадных автомобильных дорог устройств используют взаимосвязанные между собой параллельные и перпендикулярные друг другу водоотводные лотки, прокладываемые вдоль внутриплощадных автомобильных дорог и разделяющие поверхность насыпи на секторы, причем водоотводные лотки укладывают с уклоном в продольном направлении, а в пределах секторов воды с поверхности насыпи направляют в лотки за счет планировки поверхности насыпи и образования уклонов поверхности насыпи в сторону водоотводных лотков.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что водоотводные лотки укладывают с уклоном в продольном направлении, составляющим не менее 0,003 для защиты их от заиления, а уклоны поверхности насыпи выполняют не более критических, при превышении которых начинается размыв грунтовой поверхности насыпи, но не менее 0,003, кроме того, исходя из условия наискорейшего отвода поверхностных вод, расстояние между любыми двумя параллельными водоотводными лотками, относящимися к одному сектору поверхности насыпи, выполняют не превышающим 60 м.

5. Способ по п.3, отличающийся тем, что при отсыпке общепланировочной насыпи в ее теле выполняют дренажный слой из крупнообломочных материалов или геотекстиля, или дренажных матов, или дренажных труб, или других средств, причем дренажный слой укладывают в теле насыпи в виде полосы на глубине, обеспечивающей его скорейшее оттаивание в весенний период времени и защиту от механических повреждений с поверхности насыпи, и с уклоном в сторону края насыпи, где дренажный слой выводят из насыпи на ее откос.

6. Способ по п.5, отличающийся тем, что дренажный слой размещают в теле насыпи на глубине 0,8÷1,2 м и с уклоном не менее 0,003-0,006.

7. Способ по п.3 или 5, отличающийся тем, что при отсыпке общепланировочной насыпи ее тело и откосы закрепляют для предотвращения оползания и пластических деформаций путем армирования укладываемыми одна на другую замкнутыми и/или полузамкнутыми оболочками из геосинтетических материалов, заполняемыми насыпным грунтом, а поверхности откосов насыпи защищают от размыва георешетками или геосетками, или биоматами, или другими армирующими средствами, позволяющими выполнить рекультивацию откосов с посадкой трав, причем при наличии дренажного слоя его выводят на откос насыпи между упомянутыми оболочками.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что вдоль откосов общепланировочной насыпи прокладывают водоотводные канавы для сбора воды с поверхности насыпи, из тела насыпи, из водоотводных лотков и из дренажного слоя, а также с прилегающей к насыпи территории, при этом дно и стенки водоотводных канав укрепляют армирующими материалами или жесткими конструкциями, а собранную воду из водоотводных канав направляют в сторону естественных водотоков.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что для защиты общепланировочной насыпи от подтопления грунтовыми водами перед насыпью на пути движения грунтовых вод возводят противофильтрационную завесу.