СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ РЕМОНТА УЧАСТКОВ ДОРОГИ ИЗ ПЫЛЕВАТЫХ, ОБВОДНЕННЫХ ГРУНТОВ Российский патент 2012 года по МПК E01C3/04 

Изобретение относится к проведению при эксплуатации дорог плановых, внеплановых ремонтов на участках трасс из пылеватых и обводненных грунтов.

Наличие в дорожной насыпи сильно деформируемых грунтов приводит к следующим негативным результатам. В весенние периоды асфальтобетонные (бетонные) покрытия имеют многочисленные трещины и выбоины. Из них автотранспортными средствами удаляются фрагменты песчано-гравийной или щебеночной подготовки. Зимой в верхней части насыпи развиваются процессы морозного пучения и соответственно формирования бугров пучения. Эти переходные периоды года сопровождаются ограничениями по использованию дорог, приводят к систематическим их ремонтам.

Известен способ проведения ремонта бетонных или железобетонных дорожных покрытий, мостов и взлетно-посадочных полос аэродромов, предусматривающий послойное удаление продуктов разрушения покрытия, нанесение связующего, адгезирующего материала, заполнение выбоин строительной отверждающей смесью (Патент РФ №2148690). При этом смесь заполняют на высоту дефектного участка, разравнивают и утапливают в свежеуложенную смесь и в подстилающие слои фибробетонные элементы. За счет этой технологии обеспечивается армирование и упрочнение дорожной одежды с подстилающей щебеночной подготовкой. Однако способ не исключает развитие процессов увлажнения с последующей деформацией пылеватых грунтов верхней части дорожной насыпи, не устраняет систематических ремонтов участков дорожной насыпи и рабочей одежды в процессе эксплуатации дорог в северных регионах России.

Для защиты дорожной насыпи от морозного пучения известен состав, включающий укрупнение пылеватых грунтов насыпи высокомолекулярными вяжущими соединениями, например полиэтиленоксидом, глицерином и др. (Патент РФ №2081249). Однако при высоких уровнях грунтовых вод (УГВ), интенсивных сезонных увлажнениях пылеватых грунтов поверхностными и грунтовыми водами из тела насыпи происходит вымывание вяжущих и восстановление их исходных пучинистых свойств.

Известен состав для стабилизации грунта, содержащий гипс, цемент, известь и минеральные добавки (Патент РФ №2281356). Однако, несмотря на существенные капитальные затраты, при многократных циклах промерзания-оттаивания грунтов в упрочненной верхней части дорожной насыпи происходит разрушение искусственно упрочненных пылеватых грунтов, снижение морозостойкости дорожной насыпи.

Известен способ (Патент РФ 2135680) укрепления грунтов за счет нагрева грунта и «тяжелой» нефти, перемешивания их в специальных установках, внесения в смесь необходимого количества бактериальных культур и удаления из отверждающей грунтовой смеси легких углеводородных фракций. Указанный способ принят за прототип. По данному решению обработанный грунт повторно нагревают и производят послойную укладку, уплотнение его в процессе возведения или ремонта различных по назначению объектов, в том числе и дорог. Способ, предусматривающий в ходе ремонта участков дорог послойное удаление, улучшение строительных свойств пылеватых, переувлажненных грунтов, за счет обезвоживания (гидрофобизации) грунтов в специальных установках, обратную укладку грунтов в тело насыпи, приводит к значительным затратам на выполнение плановых и внеплановых ремонтов дорог.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является снижение затрат на проведение качественного ремонта, продление сроков безопасной эксплуатации дорог, возведенных из обводненных, пылеватых грунтов.

Это достигается тем, что с целью снижения затрат на ремонт щебеночной подготовки, дорожного покрытия, в грунтах насыпи бурят скважины глубиной 0,7…1,2 м, заполняют их под избыточным давлением разогретой, низковязкой «тяжелой» нефтью и восстанавливают щебеночную подготовку, дорожное покрытие.

В случае оттаивания пылеватых, обводненных грунтов в насыпи бурят скважины на глубину 0,7…1,2 м, закачивают в них разогретую, низковязкую «тяжелую» нефть и восстанавливают нарушенные деформациями оттаивания грунты непосредственно в дорожной насыпи, осуществляют ремонт участков щебеночной подготовки и асфальтобетонного (бетонного) покрытия. Аналогичные операции осуществляют и в случаях ремонта разрушенных морозным пучением дорожных насыпей. При этом бурение скважин в буграх пучения выполняют на высоту сезонного промерзания грунтов.

К отличительным признакам решения ремонта участков дороги из пылеватых, обводненных грунтов, относятся следующие.

1. Укрепление деформируемых при промерзании-оттаивании грунтов «тяжелой» нефтью осуществляют непосредственно в теле дорожной насыпи.

2. Для восстановления деформированных при оттаивании насыпи участков дорожного покрытия (асфальтобетонной или бетонной рабочей одежды, щебеночной подготовки) в теле насыпи осуществляют бурение скважин глубиной 0,7…1,2 м, диаметром 63…108 мм. В скважины под давлением, превышающим давление грунтов в теле насыпи, закачивают разогретую, низковязкую «тяжелую» нефть и восстанавливают щебеночную подготовку, дорожное покрытие.

3. При ремонте участков дороги, нарушенных пучением пылеватых, обводненных грунтов, укрепление насыпи включает бурение в ней скважин на глубину, превышающую сезонное промерзание грунтов и закачку разогретой, низковязкой «тяжелой» нефти непосредственно в бугры пучения.

При сравнении отличительных признаков предлагаемого способа с прототипом, очевидно, что заявляемое решение исключает удаление пылеватых грунтов из нарушенных участков дороги, обработку пылеватых грунтов «тяжелой» нефтью в специальных установках. Обработка деформируемых грунтов осуществляется непосредственно в теле насыпи. При существенном снижении (на 20…50%) объемов, затрат на выполнение ремонтных работ повышается продолжительность, а также промышленно-экологическая безопасность эксплуатации дорог в сложных природно-климатических условиях Севера. Следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других решениях при изучении данной и смежных областей техники, а также не очевидны специалистам в данной области техники и, следовательно, заявляемое техническое решение соответствуют критерию патентоспособности «изобретательский уровень».

Предлагаемый способ реализуется следующим образом. После завершения деформаций оттаивания пылеватых, переувлажненных грунтов на нарушенных участках верхней части дорожной насыпи мотобуром на глубину 0,7…1,2 м осуществляют проходку скважин диаметром 63…108 мм от поверхности рабочей одежды. В пробуренные скважины под давлением, превышающим на 20…80% давление от грунтов дорожной насыпи, закачивают разогретую, низковязкую «тяжелую» нефть. Затем в выбоины добавляют щебень и восстанавливают асфальтобетонное или бетонное покрытие.

Ремонт участков дороги, нарушенных морозным пучением (буграми пучения), включает удаление разрушенных элементов дорожного покрытия, бурение мотобуром на глубину, превышающую сезонное промерзание грунтов насыпи, скважин диаметром 63…108 мм, а также закачку в них под избыточным давлением разогретой нефти, а также восстановление щебеночной подготовки и дорожного рабочего покрытия. Способ рекомендуется использовать в северных регионах России, при отсутствии качественных песчано-гравийных карьеров, наличии на осваиваемых трассах пылеватых, обводненных грунтов. Предлагаемый способ, обеспечивающий использование местных сильно деформируемые под нагрузкой грунтов, существенно снижает объемы применения дорогостоящих дорожно-строительных материалов (песчано-гравийных смесей, щебня, битума).

Способ проведения ремонта участков дорог из пылеватых, обводненных грунтов относится к ремонту дорог, взлетно-посадочных полос из переувлажненных, пылеватых грунтов и может быть использовано в северных регионах, характеризующихся наличием грунтов с глубоким сезонным промерзанием или вечномерзлых грунтов, высокими уровнями грунтовых вод, выполнением дорожных работ преимущественно в летние периоды года. Изобретение предусматривает укрепление «тяжелой» нефтью пылеватых, обводненных грунтов при обеспечении промышленно-экологической безопасности осваиваемых трасс и прилегающих к ним природных объектов. При проведении ремонта дорог после оттаивания насыпи, просадок щебеночной подготовки, асфальтобетонного (бетонного) покрытия мотобуром осуществляют проходку скважин глубиной 0,7…1,2 м, диаметром 63…108 мм. В скважины под давлением, превышающим на 20…80% бытовое, закачивают разогретую, низковязкую «тяжелую» нефть, добавляют щебень и восстанавливают асфальтобетонное покрытие. В случаях ремонта участков дорог, разрушенных морозным пучением (буграми пучения), мотобуром осуществляют проходку скважин глубиной, превышающей сезонное промерзание грунтов дорожной насыпи. Затем в скважины под избыточным давлением закачивают разогретую нефть и восстанавливают щебеночную подготовку, асфальтобетонное покрытие. Предлагаемое изобретение при снижении на 20…50% затрат на ремонт дорог позволяет повысить качество и сроки ремонтных работ при эксплуатации дорог в сложных природно-климатических условиях. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ проведения ремонта участков дороги из пылеватых, обводненных грунтов, включающий укрепление грунтов «тяжелой» нефтью, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на ремонт щебеночной подготовки, дорожного покрытия, в грунтах насыпи бурят скважины глубиной 0,7…1,2 м, заполняют их под избыточным давлением разогретой, низковязкой «тяжелой» нефтью и восстанавливают щебеночную подготовку, дорожное покрытие.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на ремонт разрушенных пучением участков дороги, в грунтовой насыпи осуществляют проходку скважин на глубину сезонного промерзания грунтов, закачку в бугры пучения разогретой, низковязкой «тяжелой» нефти.