СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПУТИ НА СЛАБОМ ПРИ ПРОТАИВАНИИ ОСНОВАНИИ Российский патент 2023 года по МПК E02D17/18 

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при строительстве и реконструкции линейных сооружений и, в том числе, при возведении насыпей вторых путей, преимущественно на слабых и вечномерзлых грунтах 3-й и 4-й категорий термопросадочности, на бессточных участках и болотах 2-го и 3-го типов (железных и автомобильных дорог, магистральных трубопроводов, плотин и дамб).

Практически более 12% дорожных сооружений приходится строить и эксплуатировать на слабом основании, а на слабом при протаивании вечномерзлом основании, значительно больше, более 30%.

Основная причина потери несущей способности сооружений в условиях вечной мерзлоты связана с осадками, которые происходят в протаивающих грунтах в замкнутом пространстве, в основании, под земляным полотном. Техногенное воздействие самих линейных сооружений, которые являются препятствием на пути подземных грунтовых вод, и теплопроводность грунтов которых значительно выше естественных грунтов основания, оказывают на грунты основания отепляющее воздействие. Кроме того, вибродинамическое воздействие подвижной поездной нагрузки приводят, дополнительно, сначала к «тепловой» осадке насыпи, а через 5-7 лет, к пластическому выдавливанию текучепластичных слабых грунтов водонасыщенного основания (мохо-торфяных, лессовых, илов и т.д.). Относительная стабильность земляного полотна наступает к 16-19 годам.

После отсыпки земляного полотна дополнительного пути на многолетнемерзлых грунтах, к насыпи, эксплуатируемой более 19 лет, происходит вторичное нарушение термодинамического равновесия в геотехнической системе «земляное полотно - основание». Отепляющее воздействие грунтов досыпаемого земляного полотна на состояние грунтов в «чаше протаивания» под существующим земляным полотном нарушает его естественное уравновешенное состояние стабильности. Сформировавшийся температурный режим грунтов, особенно, если отсыпка земляного полотна дополнительного пути осуществляется с нагорной стороны, нарушается. При этом деформации насыпи происходят в вертикальном и горизонтальном направлениях, а верхнего строения пути - в плане и в профиле. При росте грузонапряженности увеличивается вибродинамическое воздействие от подвижной нагрузки, соответственно возрастают тик-сотропные процессы в грунтах, вызывающие дополнительное выдавливание разуплотненных текучих грунтов и, соответственно, дополнительные осадки сооружения. Все это приводит к увеличению осадок линейных насыпных сооружений. Деформации досыпаемого земляного полотна в виде осадок продолжаются еще в течение 11-13 лет эксплуатации объекта.

Общеизвестно, что стабильность земляного сооружения обеспечивается за счет мелиорации (осушения) грунтов основания. Но осушение грунтов основания в пределах бессточных участков крайне затруднено, поэтому одним из способов устранения таких осадок грунтов основания является устройство армо-дренажных конструкций: контрбанкетов переменного сечения из скальных или дренирующих грунтов; врезных контрфорсов, скальных обойм из синтетического нетканого материала (СНМ) и скального грунта; упругих эстакад из СНМ и дренажных траншей и др.

Известен способ сооружения земляного полотна дополнительного пути на слабом при протаивании основании, построенного путем досыпки земляного полотна дополнительного пути к существующему, в основе работы которого лежит равномерное распределение нагрузок от подвижного состава на грунты земляного сооружения после возведения насыпи дополнительного пути [ЦП/544. Инструкция по содержанию земляного полотна железнодорожного пути. - М.: Транспорт, 1999. - 189 с.].

Известный способ сооружения земляного полотна дополнительного пути на слабом при протаивании основании осуществляют следующим образом. На откосе существующей насыпи со стороны досыпаемого второго пути нарезают, как минимум два уступа, предназначенные для сцепления грунтов насыпей первого и второго пути. Затем слоями досыпают земляное полотно дополнительного пути, каждый слой уплотняют, планируют откосы до проектного положения.

После сооружения земляного полотна дополнительного пути на слабосточных участках марей насыпи первого и второго путей работают следующим образом.

Досыпанная насыпь дополнительного пути передает статическую нагрузку на грунты основания давление от самой насыпи и динамической нагрузки от подвижного состава.

В процессе эксплуатации в слабых при протаивании грунтах под действием статической и динамической нагрузок происходит постепенная неравномерная консолидация (уплотнение) грунтов самой насыпи второго пути и слабых грунтов ее основания из-за деградации мерзлоты. Большее давление на грунты основания насыпи второго пути происходит под основной площадкой насыпи второго пути, а под откосами - меньшее. Это связано с тем, что основная площадка насыпи второго пути частично находится в зоне протаявших грунтов основания под относительно стабилизированной насыпью первого пути, а часть ее и откос - под непротаявшей или частично протаявшей частью многолетнемерзлых грунтов основания.

В первые 2-3 года эксплуатации при отрицательных и положительных температурах земляное сооружение двухпутного железнодорожного пути сохраняет свои конструктивные размеры и проектное положение, так как грунты насыпи и основания второго пути находятся в неподвижном состоянии из-за большого сцепления, а грунты основания сохраняют в летний период еще естественный температурный режим, находятся в мерзлом состоянии. При положительных температурах в эти два-три послепостроечных года грунты насыпи второго пути находятся в талом состоянии, а грунты основания - в мерзлом состоянии. При этом мерзлые грунты основания насыпи дополнительного пути препятствуют смещению массивов талого грунта в грунты основания. Проектная целостность земляного сооружения двухпутного железнодорожного пути практически остается без изменений.

В последующие годы эксплуатации при отрицательных и положительных температурах в основании земляного сооружения происходит протаивание мерзлоты, в первую очередь под частью основной площадки насыпи и откосной частью насыпи второго пути, и, затем, сползание талых грунтов насыпи второго пути по поверхности скольжения под действием статических и динамических нагрузок в полевую сторону.

Уступы на откосе насыпи первого пути сначала замедляют процесс сползания талых грунтов насыпи второго пути по поверхности скольжения благодаря достаточному сцеплению грунтов насыпи первого пути и талых грунтов насыпи второго пути. Затем, когда талые грунты основания насыпи второго пути под действием статических и вибродинамических нагрузок уплотняются, образуя «чашу протаивания» под основанием насыпи второго пути, но, при этом, одновременно увеличивается в размерах ранее сформировавшаяся «чаша протаивания» под основанием насыпи первого пути. В результате осадки насыпь дополнительного пути уполаживаются, они теряют угольную форму, их удерживающая способность ослабевает в результате уменьшающегося сцепления.

Поскольку протаивание грунтов в основании земляного сооружения двухпутного железнодорожного пути происходит неравномерно: грунты основания насыпи второго пути протаивают медленнее под основной площадкой, чем грунты основания под откосом насыпи. Это приводит к образованию в основании земляного сооружения на границе контакта насыпей первого и второго пути «мерзлого бугра». Образование «мерзлого бугра» приводит к формированию поверхности скольжения и уменьшению коэффициента сцепления между талыми грунтами насыпи второго пути и грунтом «мерзлого бугра» и, соответственно, к оползанию грунтов насыпи второго пути. Процесс смещения талого грунта насыпи второго пути в полевую сторону способствует интенсивному деформированию основной площадки насыпи второго пути из-за перекоса ее в полевую сторону, где начинают протаивать многолетнемерзлые грунты.

Таким образом, оползание грунтов насыпи второго пути и смещение по откосу первого пути приводит в последующем к интенсивному развитию деформаций основной площадки насыпи второго пути и нарушению целостности земляного сооружения двухпутного железнодорожного пути и, как следствие, к уменьшению срока службы сооружения при эксплуатационно-допустимых параметрах (при этом нормативный срок службы сооружения при эксплуатационно-допустимых параметрах составляет 10 лет).

Достоинством известного способа сооружения земляного полотна дополнительного пути на слабом при протаивании основании является сохранение его проектной целостности (сохранение эксплуатационно-допустимых параметров) в первые годы эксплуатации за счет высокого сцепления массива грунта насыпи второго и первого пути, препятствующего их смещению.

Другим достоинством известного способа сооружения земляного полотна дополнительного пути на слабом при протаивании основании является быстрое достижение стабильности оснований и откосов, что обусловлено удерживающими усилиями, возникающими в конструкции за счет ее большой массы в течение первых 2-3 лет.

Недостатком известного земляного сооружения двухпутного железнодорожного пути является короткий период времени работы уступов на удерживающий эффект и самого сооружения для сохранения эксплуатационно-допустимых параметров земляного полотна, происходит расползание откосных частей, что обусловливает нарушение стабильности и целостности земляного сооружения двухпутного железнодорожного пути.

Таким образом, недостатком известного способа стабилизации досыпаемого дорожного полотна на слабом при протаивании основании является малый безремонтный срок службы земляного полотна из-за уменьшения сцепления грунтов земляного полотна второго пути с уступами земляного полотна первого пути, деградация и осадки грунтов основания земляного полотна второго пути и нарушения целостности земляного сооружения.

Наиболее близким к заявляемому способу сооружения земляного полотна дополнительного пути на слабом при протаивании основании по совокупности существенных признаков и достигаемому результату является [Способ стабилизации земляного полотна. Дербас В.А., Румянцев Е.А., Жданова С.М. и др. Патент на изобретение №1567741 РФ Опубл. 30.05.1990, МПК7 E02D 17/20. Заявка №4191079, Заявлено 26.12.1986, Бюл. 20], целью которого является повышение устойчивости земляного полотна на оттаивающих многолетнемерзлых грунтах в условиях его длительной эксплуатации за счет промораживания слабых водонасыщенных грунтов основания земляного полотна.

Способ сооружения земляного полотна на слабом при протаивании основании включает отсыпку призм из скального грунта на откосы дорожного полотна и армирование грунтов основания перед отсыпкой на откосы путем предварительной проходки траншей на глубину деятельного слоя, укладки синтетического нетканого материала (СНМ) по периметру пройденных траншей с закреплением его на откосах полотна и засыпкой их скальным грунтом одновременно с отсыпкой призм из скального грунта на откосы дорожного полотна.

При этом происходит армирование грунтов основания в зоне дренажных траншей следующим образом.

В начале зимнего периода происходит выдавливание воды и отжатие влаги из слабых грунтов в приподошвенные зоны земляного полотна благодаря тому, что вся влага стремиться к фронту промерзания: к отсыпанному скальному грунту, где часть стекает в траншеи, а часть - сразу превращается в лед. При этом происходит постепенное поднятие границы многолетней мерзлоты в зоне дренажных траншей, и талые грунты в зоне дренажных траншей промораживаются практически за один сезон. За счет дополнительной терморегуляции в теле скальной наброски на откосах происходит дополнительное промерзание талой зоны основания земляного полотна, что способствует повышению устойчивости земляного полотна.

В теплый период, наоборот, лед, сохранившийся в траншеях, оттаивает и превращается в воду, которая по траншеям течет в зону выпусков.

Таким образом, в процессе эксплуатации стабильность дорожного полотна на слабом при протаивании основании обеспечивается устранением осадок грунтов основания благодаря устройству дренажных траншей, обеспечивающих армирование преподошвенных зон и обеспечивающих постоянный беспрепятственный сток воды и влаги из зоны со слабыми грунтами в основании. Осушенные грунты упрочняют основание дорожного полотна.

Осушение грунтов происходит в продольном и поперечном направлениях в основании земляного сооружения приводит к их упрочнению, что многократно увеличивает срок его службы. При этом грунты основания насыпи не испытывают деформации и устойчивость сооружения сохраняется в среднем до 10 лет.

С течением времени сток начинает нарушаться. В результате сильных дождей, высокого подъема воды в траншее грунты стенок траншей в откосах траншеи размываются. Образуемая суспензия из мелкодисперсного грунта и воды, которая заполняет пустоты в скальном грунте, способствует также заиливанию синтетического нетканого материала (кольматажу). В морозный период происходит пучение грунтов в основании траншей и земляного полотна. Из-за нарушения продольного уклона в основании сток влаги в продольном направлении нарушается. Влага начинает проникать в зону со слабыми грунтами в поперечном направлении и скапливается в месте контакта насыпи и призмы, что нарушает армирующий эффект и, как следствие, устойчивость сооружения нарушается.

Достоинство известной конструкции заключается в значительном, до 10 и более лет, увеличении срока службы конструкции благодаря продолжительному обеспечению стока влаги из зоны со слабыми грунтами.

Однако даже при увеличении срока службы конструкции он не совместим со сроком службы самой насыпи, что является недостатком известной конструкции. Это обусловлено деформациями сооружения, образующимися с течением времени, вследствие нарушения из-за кольматажа пустот между фракциями скального грунта и стока влаги из зоны со слабыми грунтами основания и СНМ.

В основу изобретения положена задача разработки способа сооружения земляного полотна дополнительного пути на слабом при протаивании основании, обладающего большим сроком службы, сопоставимым со сроком службы сооружения, благодаря осушению грунтов основания и их упрочнению за счет обеспечения беспрепятственного стока влаги из зоны со слабыми грунтами в продольном направлении.

Для решения поставленной задачи осуществления способа сооружения земляного полотна дополнительного пути на слабом при протаивании основании, перед отсыпкой наброски из скального грунта на откос существующего дорожного полотна и армирования грунтов основания, укладывают синтетический нетканый материал и закрепляют его на откосе дорожного полотна, перед укладкой синтетического нетканого материала, в нагорной части склона, перед отсыпкой армируют грунты его основания путем сооружения водоотжимной бермы из глинистого грунта, которую сооружают из глинистого грунта в виде призмы с вершиной на откосе насыпи, удаленной на ширину основания досыпаемого земляного полотна дополнительного пути и призмы из скального грунта, в нижней части бермы, на один конец полотна синтетического нетканого материала дозировано отсыпают строительный щебень и заворачивают его в виде дрены диаметром от 0,3 м до 0,7 м, остальную часть полотна синтетического нетканого материала раскатывают на берму и закрепляют на откосе насыпи, затем отсыпают земляное полотно дополнительного пути и призму из скального грунта с вершиной над дреной, при этом берму из глинистого грунта по длине дорожного полотна и призму из скального грунта отсыпают с постепенным уширением в сторону выпуска.

В результате уширения водоотжимной бермы и скальной призмы увеличивается их вес, а на слабые грунты основания увеличивается давление в продольном направлении к выпуску. При этом, скальные грунты призмы, с пропорционально увеличивающимся весом в продольном направлении опускаются в слабые грунты, на равномерно увеличивающуюся глубину, формируя уклон в продольном направлении по всей длине призмы с полевой стороны и образуя сточное русло с помощью дрены от начала участка отсыпки земляного полотна дополнительного пути к выпуску.

Благодаря армированию основания дополнительного пути водоотжимной призмой из глинистого грунта с помощью СНМ и устройства из него дрены, погруженной в слабые грунты, происходит поперечное армирование основания досыпаемого земляного полотна, что обеспечивает его целостность.

Благодаря армированию и русловому стоку под дреной к участку выпуска обеспечивается постоянный беспрепятственный сток влаги из основания земляного полотна из слабых грунтов в продольном направлении, грунты основания осушаются, деградация мерзлоты прекращается и многократно увеличивается срок службы земляного сооружения.

Сооружение работает следующим образом.

После отсыпки уширяющейся скальной призмы по длине сооружения в нагорной части склона, слабые грунты основания испытывают возрастающее давление от статического веса досыпанной насыпи и скальной призмы в продольном и поперечном направлении сооружения. Под действием увеличивающегося веса скальная берма опускаются равномерно по длине в грунты основания, одновременно формируя продольный сток в дрене и армируя основание дополнительно присыпаемого земляного полотна.

В начале зимнего периода происходит выдавливание воды и отжатие влаги из слабых грунтов основания земляного полотна в приподошвенную зону благодаря тому, что вся влага стремиться к фронту промерзания.

Первоначально влага под водоотжимной призмой из глинистого грунта попадает в дрену, расположенную под скальной призмой и по сточному руслу отводится в сторону выпуска, затем, с наступлением отрицательных температур, превращается в лед. При этом происходит постепенное поднятие границы многолетней мерзлоты в зоне откоса скальной призмы, талые грунты в этой зоне промораживаются. За счет дополнительной терморегуляции в дрене и на откосах призмы происходит дополнительное промерзание талой зоны основания земляного полотна, что способствует повышению устойчивости земляного полотна. В теплый период влага из основания насыпи собирается в зоне продольного выпуска сточного русла и отводится им в пониженную часть рельефа по мере сбора воды. При этом грунты основания насыпи осушаются, а земляное полотно стабилизируется.

В процессе эксплуатации земляного сооружения призмы из глинистого грунта, опускаясь под действием скальной призмы в слабые грунты основания, изолируют его от переувлажнения и потери ими прочностных свойств, создавая «стену в грунте» из глинистого грунта. Кроме того, за счет стока капиллярной влаги по синтетическому нетканому материалу в дрену обеспечивается изоляция грунтов основания от проникновения влаги в поперечном направлении по всей длине сооружения, сохраняются прочностные свойства грунтов основания и, соответственно, их несущая способность и стабильность самого земляного сооружения.

Заявляемое решение отличается от прототипа способом сооружения земляного полотна дополнительного пути на слабом при протаивании основании.

Перед отсыпкой наброски из скального грунта на откос существующего дорожного полотна и армирования грунтов основания, укладывают синтетический нетканый материал и закрепляют его на откосе дорожного полотна, перед укладкой синтетического нетканого материала, в нагорной части склона, перед отсыпкой армируют грунты его основания путем сооружения водоотжимной бермы из глинистого грунта, которую сооружают из глинистого грунта в виде призмы с вершиной на откосе насыпи, удаленной на ширину основания досыпаемого земляного полотна дополнительного пути и призмы из скального грунта, в нижней части бермы, на один конец полотна синтетического нетканого материала дозировано отсыпают строительный щебень и заворачивают его в виде дрены диаметром от 0,3 м до 0,7 м, остальную часть полотна синтетического нетканого материала раскатывают на берму и закрепляют на откосе насыпи, затем отсыпают земляное полотно дополнительного пути и призму из скального грунта с вершиной над дреной, при этом берму из глинистого грунта по длине дорожного полотна и призму из скального грунта отсыпают с постепенным уширением в сторону выпуска.

Наличие существенных отличительных признаков свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности «новизна».

Благодаря новой форме выполнения водоотжимной бермы и скальной призмы с нагорной стороны насыпи, обеспечивающих постоянный беспрепятственный сток влаги из зоны со слабыми грунтами в продольном направлении, многократно увеличивается срок службы земляного сооружения.

Причинно-следственная связь «способ сооружения земляного полотна дополнительного пути на слабом при протаивании основании, включающий перед отсыпкой, в нагорной части склона армирование грунтов основания путем сооружения водоотжимной бермы из глинистого грунта, которую сооружают из глинистого грунта в виде призмы с вершиной на откосе насыпи, удаленной на ширину основания досыпаемого земляного полотна дополнительного пути и призмы из скального грунта, в нижней части бермы, на один конец полотна синтетического нетканого материала дозировано отсыпают строительный щебень и заворачивают его в виде дрены диаметром от 0,3 до 0,7 м, остальную часть полотна синтетического нетканого материала раскатывают на берму и закрепляют на откосе насыпи, затем отсыпают земляное полотно дополнительного пути и призму из скального грунта с вершиной над дреной, при этом берму из глинистого грунта по длине дорожного полотна и призму из скального грунта отсыпают с постепенным уширением в сторону выпуска», не следует из уровня техники, так как в результате поиска не обнаружены земляные сооружения с предложенной формой выполнения призм и сточного русла, предназначенного для дренажа и армирования приподошвенных зон насыпи.

Наличие новой причинно-следственной связи свидетельствует о соответствии заявляемого решения критерию патентоспособности «изобретательский уровень». При этом грунты основания осушаются и упрочняются, стабилизируя само земляное полотно. Упрочнение основания исключает осадку грунтов основания сооружения».

На фигуре приведен способ сооружения земляного полотна: насыпи дополнительного II пути на слабом при протаивании основании 2 из слабых грунтов 8.

Земляное полотно на слабом основании содержит существующую насыпь железнодорожного пути I на слабом протаявшем основании 1 в слабых грунтах 8 и досыпаемую насыпь второго пути II на слабых грунтах 8 не протаявшего основания 2, призму из скального грунта 3 - с нагорной стороны увеличивающейся массы вдоль продольной оси в сторону выпуска сточных вод из самообразующегося сточного русла 7, водоотжимной бермы из глинистых грунтов 4, капиллярного осушающего слоя из синтетического нетканого материала (СНМ) 6 и дрены 5. При этом ширина скальной призмы 3, соответственно, в начале стока равна В1, а в месте выпуска - В2.

Насыпь второго пути II выполнена из насыпного грунта и расположена на участке слабых грунтов 8 основания 2, которые необходимо осушить и стабилизировать с помощью водоотжимной бермы 4 и призмы из скального грунта 3, капиллярной осушающей прослойки из СНМ, расположенной между ними - 6 и дрены 5.

Водоотжимная берма 4 и призма из скального грунта 3 выполнены с переменным сечением вдоль продольной оси насыпи I и обеспечивают сток воды из основания насыпи в продольном и поперечном направлениях. Призма 3 выполнена из дренирующего грунта, например скальной массы. В продольном направлении призма из скального грунта 3 соответственно, в начале стока равна - В1 и В2 - в месте выпуска. В поперечном сечении водоотжимную берму 4 отсыпают угольной формы с вершиной на откосе насыпи I, удаленной на ширину основания насыпи II и призмы из скального грунта 3. Призма 4 являются водоотжимной и вместе с призмой из скального грунта 3 по сточному руслу 7 под дреной 5 обеспечивают сток влаги в поперечном и продольном направлении путем обжатия слабых грунтов основания с помощью возрастающего веса призмы из скального грунта 3 и образования сточного русла 7 под действием ее веса с полевой стороны призм. Капиллярная осушающая прослойка из синтетического нетканого материала (СНМ) 6, уложенная на поверхность водоотжимной бермы из глинистого грунта 4, предназначена для обеспечения стока влаги в дрену 5, расположенную под вершиной призмы из скального грунта 3, для осушения и обеспечения прочностных характеристик грунтов основания 2.

Таким образом, призма из скального грунта 3, ширина которой, соответственно, в начале стока равна - В-1, а в месте выпуска - В-2 и водоотжимная берма из глинистых грунтов угольной формы 4, ширина которой увеличивается, соответственно, на величину уширения призмы из скального грунта 3, позволяют увеличить их массу вдоль продольной оси в сторону выпуска сточных вод, а также с помощью капиллярного осушающего слоя из синтетического нетканого материала 6 и дрены 5, обеспечить одновременно сток влаги в поперечном и продольном направлении в сторону выпуска по самообразующемуся сточному руслу 7, осушение и армирование приподошвенных зон насыпи и стабильность досыпаемой насыпи второго пути.

Призма из скального грунта 3 обеспечивает равновесное состояние насыпи, предохраняя ее от перекоса в подгорную сторону и способствуя постоянной организации стока влаги в продольном направлении.

Размер массы призмы из скального грунта 3 определяют расчетным путем в зависимости от сдвигающих усилий в основании сооружений.

Например, на участке км 298 от пк 3 до пк 7 линии Известковая-Ургал насыпи высотой 4,0 м, длиной 400 м в протаивающих вечномерзлых грунтах отсыпают водоотжимную берму из глинистого грунта 4 и призму из скального грунта 3.

Высота водоотжимной бермы 4 по длине остается постоянной, а ширина бермы изменяется от 8 до 9,0 м.

Ширина призмы из скального грунта 3 изменяется по длине в сторону выпуска от 5 до 6 м. При этом давление на грунты основания сооружения определяется статической нагрузкой. Давление насыпи примерно равно 40 т/м, а призм, соответственно, водоотжимной призмы 4-3-4 т/м², а призмы из скального грунта 3-18-20 т/м². При этом осадка слабых грунтов по сточному руслу составит от 0,1 до 0,8 м, а уклон естественного сточного русла, соответственно под водоотжимными призмами в поперечном направлении - 3 ‰, а в продольном - 2 ‰.

Способ осуществляют следующим образом.

На участке со слабыми грунтами 8 отсыпают водоотжимную берму 4 из глинистых грунтов с уклоном от откоса насыпи в полевую сторону под углом 7-10 градусов. Глинистый грунт призм уплотняют послойно с помощью катков или тяжелых машин грузоподъемностью не менее 10 тонн. СНМ 6, нарезанный полосами, шириной 5 м укладывают в подошве бермы 4 с нахлестом 0,5 м по ее длине в полевую сторону, затем с поля сворачивают в рулон. В нижней части бермы 4 под вершиной призмы из скального грунта 3, дозировано отсыпают на концевую часть СНМ щебень, заворачивая в дрену 5. Затем остальной рулон СНМ раскатывают на уплотненную поверхность призм от дрены к откосу насыпи I и закрепляют его там. На СНМ 6 отсыпают земляное полотно дополнительного пути II и скальный грунт призмы 3, например, из думпкарных вертушек, затем, экскаватором и бульдозером формируют призмы.

Сооружение работает следующим образом.

После устройства дрены 5, отсыпки водоотжимной бермы 4 и призмы из скального грунта 3 слабые грунты основания 2 насыпи II испытывают увеличивающееся давление в продольном направлении к выпуску. При этом формируется уклон в продольном направлении в слабых грунтах, а под вершиной скальной призмы 3 формируется по всей длине сточное русло 7 к участку выпуска на равномерно увеличивающуюся глубину. Кроме того, призма из скального грунта 3 опускаются вместе с водоотжимной бермой 4, на которой она расположена, и в поперечном направлении в слабые грунты 8 основания 2 насыпи II, осушая и армируя их. При этом водоотжимная призма (берма) 4 из глинистого грунта изолируется от проникновения влаги через призму из скального грунта с помощью капиллярно-осушающего и армирующего эффекта синтетического нетканого материала, сохраняя при этом форму и размеры призмы 4.

Влага с нагорной стороны местности, а также влага из основания насыпи 2 собирается в зоне продольного выпуска в сточном русле 7 и отводится им в пониженную часть рельефа по мере увлажнения насыпи I и II. В результате организации продольного и поперечного стока влаги происходит увеличение скорости отвода влаги из-под основания земляного сооружения, что способствует осушению грунтов основания 2 насыпи II и призмы 3 в кратчайшие сроки. При этом грунты основания сооружения упрочняются и стабилизируются.

Постоянство форм и размеров водоотжимной бермы 4 позволяет обеспечивать изоляцию грунтов основания в поперечном направлении по всей длине сооружения от проникновения влаги, сохранять прочностные показатели грунтов основания и, соответственно, устойчивость и стабильность самого земляного сооружения в течение всего срока службы земляного полотна.

Таким образом, в процессе эксплуатации стабильность земляного сооружения обеспечивается устранением осадок грунтов основания благодаря выполнению новых форм водоотжимной бермы и призмы из скального грунта с нагорной стороны насыпи, обеспечивающих армирование и постоянный беспрепятственный сток влаги из зоны со слабыми при переувлажнении, грунтами в продольном направлении за счет формирующегося сточного русла, осушение слабых грунтов в основании земляного сооружения и их упрочнение, что многократно увеличивает срок его службы. Благодаря возможности постоянного армирования основания насыпи II, отвод воды осуществляется без кольматажа сточного русла в течение всего срока службы сооружения. При этом грунты основания насыпи II не испытывают деформации и устойчивость сооружения сохраняется весь срок его службы.

Так, натурное моделирование показывает, что на участке проектирования срок службы земляного сооружения при возрастающей интенсивности движения поездов от 23 до 30 т/ось составляет не менее 50-70 лет и сопоставим со сроком службы самой насыпи.

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при строительстве и реконструкции линейных сооружений на слабых, в том числе вечномерзлых грунтах 3-й и 4-й категорий термопросадочности, на бессточных участках и болотах 2-го и 3-го типов железных и автомобильных дорог, магистральных трубопроводов, плотин и дамб. Способ сооружения земляного полотна дополнительного пути на слабом при протаивании основании включает отсыпку наброски из скального грунта на откос существующего дорожного полотна и армирование грунтов основания перед отсыпкой на откос, укладку нетканого синтетического материала с закреплением его на откосе дорожного полотна. Перед укладкой синтетического нетканого материала, в нагорной части склона перед отсыпкой армируют грунты его основания путем сооружения водоотжимной бермы из глинистого грунта, которую сооружают из глинистого грунта в виде призмы с вершиной на откосе насыпи, удаленной на ширину основания досыпаемого земляного полотна дополнительного пути и призмы из скального грунта. В нижней части бермы, на один конец полотна синтетического нетканого материала дозировано отсыпают строительный щебень и заворачивают его в виде дрены диаметром от 0,3 м до 0,7 м, остальную часть полотна синтетического нетканого материала раскатывают на берму и закрепляют на откосе насыпи. Затем отсыпают земляное полотно дополнительного пути и призму из скального грунта с вершиной над дреной, при этом берму из глинистого грунта по длине дорожного полотна и призму из скального грунта отсыпают с постепенным уширением в сторону выпуска. Технический результат состоит в обеспечении разработки земляного сооружения, стабильность которого обеспечивается устранением осадок грунтов основания благодаря новой форме выполнения призм с подгорной и нагорной стороны насыпи, обеспечивающих армирование и постоянный беспрепятственный сток влаги из зоны со слабыми, при переувлажнении, грунтами в продольном и поперечном направлениях, осушение слабых грунтов в основании земляного сооружения и их упрочнение, что многократно увеличивает срок его службы. 1 ил.

Способ сооружения земляного полотна дополнительного пути на слабом при протаивании основании включает отсыпку наброски из скального грунта на откос существующего дорожного полотна и армирование грунтов основания перед отсыпкой на откос, укладку нетканого синтетического материала с закреплением его на откосе дорожного полотна, отличающийся тем, что перед укладкой синтетического нетканого материала, в нагорной части склона перед отсыпкой армируют грунты его основания путем сооружения водоотжимной бермы из глинистого грунта, которую сооружают из глинистого грунта в виде призмы с вершиной на откосе насыпи, удаленной на ширину основания досыпаемого земляного полотна дополнительного пути и призмы из скального грунта, в нижней части бермы, на один конец полотна синтетического нетканого материала дозировано отсыпают строительный щебень и заворачивают его в виде дрены диаметром от 0,3 м до 0,7 м, остальную часть полотна синтетического нетканого материала раскатывают на берму и закрепляют на откосе насыпи, затем отсыпают земляное полотно дополнительного пути и призму из скального грунта с вершиной над дреной, при этом берму из глинистого грунта по длине дорожного полотна и призму из скального грунта отсыпают с постепенным уширением в сторону выпуска.