СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ АЭРОДРОМНЫХ ПОКРЫТИЙ В УСЛОВИЯХ ЗАСОЛЕННЫХ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ Российский патент 2021 года по МПК E01C3/04 

Изобретение относится к области строительства в условиях многолетнемерзлых грунтов, в частности, плоскостных сооружений аэродромов в условиях засоленных многолетнемерзлых грунтов Арктического побережья.

Известен способ возведения фундаментов в зимних условиях, включающий оттаивание мерзлого грунта, разработку котлована и выполнение в котловане фундаментного блока (Черкашин В.А., Разработка мерзлых грунтов. - Л.: Стройиздат, 1977, с.51, 79-81).

Известен способ возведения фундаментов в зимних условиях, включающий разработку котлована путем дробления и извлечения мерзлого грунта и выполнение в котловане фундаментного блока (Черкашин В.А., Разработка мерзлых грунтов. - Л.: Стройиздат, 1977, с.51, 77-79). Недостаток известных способов заключается в недостаточной несущей способности фундамента.

Известен способ повышения несущей способности мерзлых пластично-мерзлых, засоленно-мерзлых грунтов, включающий приготовление закрепляющего раствора на основе воды, дисперсного грунта, как наполнителя и небольших добавок поливинилового спирта, нагнетание его в пространство между фундаментом и вмещающим грунтом или льдом, внедрение закрепляющего раствора во вмещающие грунты (льды), при необходимости предварительно разрыхленные или протаянные, замораживание закрепляющего раствора и выдержка его до пяти суток при температуре окружающих грунтов (льдов) (патент РФ № 2064555 на изобретение «СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ И СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ И/ИЛИ ЛЬДОВ», опубл. 1996.07.27, МПК E02D 27/35).

Известен способ возведения фундаментов в зимних условиях, включающем разработку котлована путем дробления и перемещения мерзлого грунта и выполнение в котловане фундаментного блока, дробление мерзлого грунта осуществляют на глубину деятельного слоя, а перемещение раздробленного грунта осуществляют в талый грунт сначала в вертикальном и затем в горизонтальном направлениях, причем дробление и перемещение мерзлого грунта можно выполнять одновременно. Кроме того, перед дроблением мерзлого грунта в нем выполняют вертикальные щели для образования блоков, причем щели выполняют глубиной, равной 0,7-0,8 высоты деятельного слоя, и/или заполняют щели веществом положительной температуры с последующей выдержкой во времени (патент РФ № 2043461 на изобретения «СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ», опубл. 10.09.1995, МПК E02D 27/26.

Известен способ укрепления мерзлого грунта в зоне протаивания, включающий погружение в грунт инъектора, подачу уплотняющего и проникающего раствора под давлением, обеспечивающим разрушение структуры грунта в зонах его ослабления с образованием зоны уплотненного грунта по контуру зоны уплотнения, и последующие погружения инъектора для образования примыкающих зон уплотнения. В качестве уплотняющего и проникающего раствора используют охлажденный соленый раствор с наполнителем из материала, теплопроводность которого меньше, чем теплопроводность укрепляемого грунта. Патент РФ № 2275468 на изобретение «СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ МЕРЗЛОГО ГРУНТА В ЗОНЕ ПРОТАИВАНИЯ», МПК E02D 3/12, опубл. 27.04. 2006.

Известен способ возведения малозаглубленных и поверхностных фундаментов, подстилаемых вечномерзлыми или скальными грунтами, включающий вытрамбование котлована в слое сезонного оттаивания и промерзания с образованием в талых грунтах вокруг котлована и под ним уплотненной зоны и сооружение в вытрамбованном котловане фундаментного блока, причем уширенное основание фундаментного блока создают путем втрамбования в нижнюю часть вытрамбованного котлована отдельными порциями непучинистого жесткого грунтового материала. Первоначально вытрамбование производится трамбовкой, имеющей иглообразные элементы длиной чуть меньше глубины талого слоя, затем в образовавшиеся пустоты засыпается непучинистый жесткий грунтовый материал (патент РФ № 2465407 на изобретение «СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ МАЛОЗАГЛУБЛЕННЫХ И ПОВЕРХНОСТНЫХ ФУНДАМЕНТОВ В УСЛОВИЯХ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ», МПК E02D 27/35, опубл. 27.10. 2012).

Недостатком известных способов является высокие трудозатраты и недостаточно высокой несущая способность возводимых сооружений и покрытий, в частности аэродромных.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому способу является способ повышения несущей способности сооружений условиях засоленных многолетнемерзлых грунтов, включающий выемку грунта, укладку на дно основания покрытия, обратную засыпку грунта в котлован с послойным уплотнением, устройство в приповерхностной зоне грунта поверх котлована плиты, монтаж охлаждающих вентиляционных каналов; установку арматурных сеток, поярусный монтаж охлаждающих вентиляционных каналов (патент РФ № 2034955на изобретение «СПОСОБ УСТРОЙСТВА ОСНОВАНИЯ В ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ», МПК E02D 3/12, опубл. 1995.05.10). Известный способ характеризуется высокими затратами, сложностью работ и недостаточной несущей способностью сооружений, в том числе плоскостных сооружений аэродромов в условиях засоленных многолетнемерзлых грунтов Арктического побережья.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является разработка высокоэффективного способа повышения несущей способности аэродромных покрытий в условиях засоленных многолетнемерзлых грунтов.

Техническими результатами предлагаемого изобретения являются: повышение температуры замерзаний грунтового основания, исключение перерасхода воды и вторичного загрязнения подстилающих грунтов солевым раствором.

Указанные технические результаты достигаются тем, что способ повышения несущей способности аэродромных покрытий в условиях засоленных многолетнемерзлых грунтов включает выемку грунта, укладку на дно основания покрытия, обратную засыпку грунта. Выемку производят оттаявшего в летний период засоленного грунта на толщину проектной глубины. Дно освобожденного от грунта основания покрывают водонепроницаемой мембраной с проектным уклоном и возможностью стока в водоприемник. После чего осуществляют планировку отсыпанного грунта; фильтрование отсыпанного грунта посредством дождевания; сбор растворенных грунтовых солей с последующим обессоливанием путем продавливания через фильтр по принципу обратного осмоса; разделение на крепкий солевой раствор и обессоленную часть; направление обессоленной части в систему дождевания, а крепкого солевого раствора - на утилизацию.

Предпочтительно чтобы окончание процесса обессоливания контролировалось датчиком плотности раствора на входе в систему обессоливания.

Сопоставительный анализ заявляемого изобретения с прототипом показал, что во всех случаях исполнения, оно отличается от известного, наиболее близкого технического решения:

- осуществлением выемки оттаявшего в летний период засоленного грунта на толщину проектной глубины;

- покрытием дна освобожденного от грунта основания водонепроницаемой мембраной с проектным уклоном и возможностью стока в водоприемник;

- осуществлением планировки отсыпанного грунта;

- фильтрованием отсыпанного грунта посредством дождевания;

- сбором растворенных грунтовых солей;

- обессоливанием собранного раствора грунтовых солей путем продавливания через фильтр по принципу обратного осмоса;

- разделением раствора грунтовых солей на крепкий солевой раствор и обессоленную часть;

- направлением обессоленной части в систему дождевания;

- направлением крепкого солевого раствора на утилизацию.

В предпочтительном случае исполнения изобретение отличается от известного, наиболее близкого технического решения контролированием окончания процесса обессоливания датчиком плотности раствора на входе в систему обессоливания.

Осуществление выемки в летний период оттаявшего засоленного грунта снижает себестоимость работ за счет отсутствия необходимости затрат на оттаивание грунта. Покрытие дна освобожденного от грунта основания водонепроницаемой мембраной с проектным уклоном и возможностью стока в водоприемник; фильтрование отсыпанного грунта посредством дождевания; сбор растворенных грунтовых солей с последующим обессоливанием путем продавливания через фильтр по принципу обратного осмоса, разделение на крепкий солевой раствор и обессоленную часть; направление обессоленной части в систему дождевания обеспечивает высокую степень обессоливания, снижает расход воды, используемой для дождевания, не допускает его перерасхода. Направление крепкого солевого раствора на утилизацию исключает вторичное загрязнение подстилающих грунтов солевым раствором. Обессоливание грунта улучшает физико-механические свойства грунта естественного основания, поскольку обеспечивает повышение температуры замерзания грунтового основания, что в свою очередь способствует повышению несущей способности грунтового на многолетне-мерзлых грунтах (ММГ).

Способ повышения несущей способности аэродромных покрытий в условиях засоленных многолетнемерзлых грунтов обессоливания ММГ заключается в том, что засоленный оттаявший в летний период грунт вынимается на толщину проектной глубины. Далее подложка – дно «корыта», освобожденного от грунта основания застилается с проектным уклоном, обеспечивающим сток воды в специальный водосборный лоток, водонепроницаемой мембраной. Затем выполняется обратная засыпка вынутого грунта. После планировки отсыпанного грунта на нем монтируется система дождевания (искусственного полива). В ходе последующего дождевания вода, фильтрующаяся через грунтовый массив, растворяет грунтовые соли и стекает по гидроизоляционной мембране в лоток. По лотку рассол поступает в систему обессоливания, в которой солевой раствор продавливается через фильтр по принципу обратного осмоса и происходит ее разделение на крепкий рассол и обессоленную часть. Обессоленный поток воды направляется обратно в систему дождевания. Крепкий солевой состав утилизируется в отдельной емкости. Окончание процесса обессоливания контролируется датчиком плотности раствора на входе в систему обессоливания.

Изобретение относится к области строительства в условиях многолетнемерзлых грунтов, в частности плоскостных сооружений аэродромов в условиях засоленных многолетнемерзлых грунтов Арктического побережья. Способ повышения несущей способности аэродромных покрытий в условиях засоленных многолетнемерзлых грунтов включает выемку грунта, укладку на дно основания покрытия, обратную засыпку грунта. Выемку производят оттаявшего в летний период засоленного грунта на толщину проектной глубины, дно освобожденного от грунта основания покрывают водонепроницаемой мембраной с проектным уклоном и возможностью стока в водоприемник, после чего осуществляют планировку отсыпанного грунта, фильтрование отсыпанного грунта посредством дождевания, сбор растворенных грунтовых солей с последующим обессоливанием путем продавливания через фильтр по принципу обратного осмоса, разделение на крепкий солевой раствор и обессоленную часть, направление обессоленной части в систему дождевания, а крепкого солевого раствора - на утилизацию. Технический результат состоит в повышении несущей способности аэродромных покрытий в условиях засоленных многолетнемерзлых грунтов, обеспечении повышения температуры замерзания грунтового основания, исключении перерасхода воды и вторичного загрязнения подстилающих грунтов солевым раствором. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ повышения несущей способности аэродромных покрытий в условиях засоленных многолетнемерзлых грунтов, включающий выемку грунта, укладку на дно основания покрытия, обратную засыпку грунта, отличающийся тем, что выемку производят оттаявшего в летний период засоленного грунта на толщину проектной глубины, дно освобожденного от грунта основания покрывают водонепроницаемой мембраной с проектным уклоном и возможностью стока в водоприемник, после чего осуществляют планировку отсыпанного грунта, фильтрование отсыпанного грунта посредством дождевания, сбор растворенных грунтовых солей с последующим обессоливанием путем продавливания через фильтр по принципу обратного осмоса, разделение на крепкий солевой раствор и обессоленную часть, направление обессоленной части в систему дождевания, а крепкого солевого раствора - на утилизацию.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что окончание процесса обессоливания контролируется датчиком плотности раствора на входе в систему обессоливания.