Способ подготовки грунтов для возведения грунтовых сооружений при отрицательных температурах Советский патент 1984 года по МПК E02B7/06 

Изобретение относится к строитель ству и предназначено для возведения плотин, дамб, автомобильных дорсэг, хвостохранилиц и других грунтовых сооружений, преимущественно в зимних условиях. Известен способ подготовки грунтов для возведения грунтовых сооружений, включающий разработку, рыхлен ние и ворошение грунта в карьере в летне-осеннее время, заготовку и вре менное складирования грунта в валках разработку валков и транспортировани Грунта в бурты зимнево хранения, засоление и утепление поверхности буртов, разработку буртов в зимнее время и транспортировку грунтов для укладки в сооружение fij . Известен также способ подготовки грунтов для возведения д:ру9ТОБых сооружений при отрицательных темпера турах, включающий поверхностное утепление грунтов в карьере путем аккумуляции тепла в грунте, уплотнення, обработки химическими-реагентами и укладки теплоизолирующего покрытия f2J Недостатками этих способов являют ся малый теплозапас грунта, многодельность, высокая стоимость и низка производительность труда при укладке грунта из-за быстрого охлаждения и замерзания его в зимних условиях. Это в свою очередь требует Дополнительных затрат на оттаивание мерзлог грунта В процессе производства зимних земляных работ. Цель изобретения - снижение трудо затрат при разработке грунта в зимних условиях за счет повышения аккумуляции тепла в грунте. Поставленная цель достигается . тем, что согласно предлагаемому способу перед аккумуляцией тепла производят поверхностное продольное и поперечное профилирование грунта с образованием разносторонних гряд, длинные стороны которых ориентируют на юг, затем производят разработку грунта в карьере в направлении от основания гряды к ее вершине. Кроме того, обрабатывают химическими реагентами поверхность вершин гряд. В основании гряд выполняют водоот вод или водопонижшвдее устройство. Уплотняют поверхность грунта длин ной etopoi&i тряды. В качестве теплоаккумулирующего воклялгия используют светопрозрачные материалы. Выполняют снегозадержание на отко Сзх гряд. На фиг. 1 показ аяы планировка поя верхвости карьера в виде разносторонних гряд и направления уклонов ЯПя стока поверхности вод (Стрелками На фиг. 2 и 3 - различные схема теп« лоизолядионных и теплоаккумулирую- щих покрытий. Гряды 1 грунтов вклкУчают длинную сторону (откос) 2, ориентированную на юг, короткую сторону 3 - на север. Между грядами в их основании образованы водоотводящие каналы 4 и водопонижаюсоие устройства 5. На поверхность гряд в летнее время укладывают теплоаккумулирующее покрытие 6 из светопрозрачного материала, а.в начале зимы - покрытие из теплоизоляционного материала 7. На поверхности гряд для улучшения водоотвода образуют уплотненный слой 8. Пример. На карьер посредством бульдозера или автогрейдера производят профилированние грунта и образуют наклонные гряды 1, имеющие длинную сторону 2, направленную на юг, . и короткую сторону 3, направленную на север. Для отвода воды между грядами образуют водоотводные каналы 4. В районах, с влажным климатом в основании гряд устанавливают дополнительные водопонижающие устройства, например иглофильтры, водосборные колодцы и т. п. Профилирование грунта производят в весевнелетний период. В районах с частыми дождями на поверхность гряд укладывают покрытие из светопрозрачного водонепроницаемого материала, например полиэтиленовую пленку. Затем в течение весенне-летнего периода осуществляют аккумуляцию тепла в грунте, а осенью его дополнительно теплоизолируют или проводят зимой снегозадержание на откосах гряд. Натурные наблюдения и теплотехнические расчеты показывают, что откосы южной экспозиции оттаивают и прогреваются быстрее и больше чем северные на 0,5-1,5 м и более, промерзают на ту же примерно величину меньше и аккумулируют в весеннемлетнее.:время тепла на 20-50% больше. Для районов средней полосы и сезонного промерзания южные откосы гряд при проведении на них снегозадержания могут промерзать в суровые зш«л только не более чем на 0,4-0,8 м, а в относительно умеренные и теплые зимы в основании гряд они вообще не промерзают. Таким.образом, кроме верхнего мерзлого слоя в см, который легко разрабатывается имеющейся современной строительной техникой (например, буль дозерами мощностю в 100 л. с. и более и может быть СДО 20% от общего объема J использован при зимней укладке или при необходимости полностью предохранея от промерзания известными способами, основной объем грунта в карьере остается в течение всего зимнего периода в талом состояНИИ с высокой положительной температурой, что и обеспечивает возведение грунтового сооружения в зимнее время из талого грунта.

Кроме того, гряды высотой до 2-3 в летнее время благодаря южной ориен тации их длинных сторон (откосов) прогреваются до высоких температур до 16 - и более), что увеличивает запас аккумулируемого в грунте тепла за весенне-летний период. При необходимости увеличения теплозапаса дополнительно на южные откосы гряд укладываются теплоаккумулирукяцие светопрозрачные пленки, повышающие дополнительно теплосодержание грунта за счет солнечной радиации и. парникового эффекта. В районах с влажным климатом и в случае, если экономически невыгодно использование светопрозрачных материалов, рекомендуется грунт на поверхности гряд уплотнять для повышения его водонепроницаемости и обеспечения непрерывного стока атмосферных осадков в водоотводные каналы, размещаемые в основании гряды.

За счет профилирования карьера в виде гряд и разницы в температурах прогрева южиосо и северного склонов гряд создается градиент температур (до 15-20 с и более), вызывающийинверсию потоки) приземного слоя воздуха, что способствует подсушиванию грунтов с поверхности и, таким образом, улучшению их физических и физико-механических свойств,

В районах с суровым климатом реко 14ендуется дополнительно в грунт в предзимнее время на вершинах гряд . вводить химические реагенты, например соли хлоридов (NaCI или CaCIj) или их смеси с поташом и другими веществами, позволяющие полностью предохранять грунт от промерзания. В районах с суровым климатом одновременно рекомендуется дополнительно предохранять грунт от промерзания теплоизоляционным слоем - покрытием, уложенным на поверхность гряд.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет накопить достаточное количество солнечного тепла в массив грунта до наступления отрицательных |Температур. При предохранении повер1ХНОСТИ гряд от промерзания талый 1грунт можно использовать в течение всей знглл для укладки в грунтовые сооружения.

Технико-экономические показателипредлагаемого способа.

В настоящее время в СССР базовым объектом по подготовке грунтов и возведению грунтовых сооружений в зимних условиях является способпрототип, согласно которому допускается частичное промерзание талого грунта в карьере и в буртах зимнего хранения с последующим оттаиванием мерзлого грунта. Однако для оттаивания мерзлого грунта требуются значительные энергозатраты и трудозатраты, при этом стоимость уложенного в зимнее время 1 М .грунта в деле) составляет при использовании подго товки грунта по способу-прототипу порядка 8-10 руб. и более. При этом f утепленном талом слое грунт имеет температуру в пределах и ниже является недостаточным для их высококачественной укладки в сооруже ние в зимних условиях.

Согласно предлагаемому способу производится направленное накопление солнечного тепла в массиве грунта до заданной глубины и до требуемой по проекту величины температуры грунта.

При отрицательных температурах происходят частичные потери тепла, однако направленная форма аккумуляции тепла и предохранение талого грунта от промерзания позволяет до конца зимнего периода сохранить его температуру в пределах не менео 3-6 что является достаточным для их укладки в тело грунтовых сооружений, в зимнее время.

Наличие талых грунтов с температурой 3-6 С и более в зимних условия позволяет обеспечить их укладку в те ло. сооружения заданных объемов с . дальностью транспортировки их к месту укладки до 4-8 км в авюсймосвалах и скреперах без подогрева кузова и до 10-16 км в автосамосвалах, с подогревом кузова и с укрытием в кузове талого грунта от охлаждения при транспортировке. J

Предварительные расчеты показывают, что предлагаемлй способ позволяет снизить стоимость укладки 1м . грунта в деле в среднем на 2 руб./м для средней полосы и до 3-5 руб/м в районах сурового климата. Годовой экономический эффект от использования предпагаемого способа возведения грунтовых сооружений в зимнее время объемом только 100000 м грунта может составить порядка 200 тыс. руб. и более.

(iffiffM t ffM/e

(put.3

1. СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ГРУНТОВ ДЛЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ГРУЙТОВЫХ СООРУЖЕНИЙ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ, включающий поверхностное утепление грунтов в карьере путем аккумуляции тепла в грунте, уплотнения, обработки химическими реагентами и укладки теплоизолирующего покрытия, отличающийся тем, что, с целью снижения трудозатрат при разработке грунта в зимних условиях за счет повышения аккумуляции тепла Cefe/f в грунте, перед аккумуляцией тепла, производят поверхностное продольное и поперечное профилирование грунта с образованием разносторонних гряд, длинные стороны которых ориентируют на юг, затем производят разработку грунта в карьере в направлении от ос нования гряды к ее вершине. 2.Способ по п. 1, о т л и ч- а ющ и и с я тем, что обрабатывают химическими реагентами поверхность вершин гряд. 3.Способ по п. 1, отлича ющ и и с я тем, что в основании гряд выполняют водоотвод или водопонижающее устройство. 4.Способ по п. 1, о т л ипч а ю -S 9 щ и и с я тем, что уплотняют поверх(Л ность грунта длинной стороны гряды. 5.-Способ по п. 1, отлича ющ и и с я тем, что в качестве теплоаккумулирующего покрытия используют светопрозрачные материалы.. д 6.Способ по п. 1, отлича и и с я тем, что выполняют снегозадержание на откосах гряд.