Способ возведения насыпи Советский патент 1992 года по МПК E02D17/18 

: , 1 ; . .

Изобретение относится к строител.ь- ству и может быть использовано при возведении насьтей автомобильных и железных дорог в холодный перио; года; преимущественно данное изобретение предназначено для районов распространения Бвчномерзльос грунтов.

Целью изоОретения является повышение устойчирости и сокращение сроков консолидации насыпи за счет сглаживания деформаций ее поверхности при оттаивании переувлажненного грунта в условиях отрицательных температур воздуха.

На чертеже изображена схема насьти.

Насыпь состоит из нижнего 1 и верхнего 2 слоев, которые ряэмр.щены

- 3J46

между боковыми упорно-дренирующими призмами 3. Н стний слой 1 нясыпи .отсыпан из переувлажненного засоленног го мерзлого комковатого грунта 4, на котором размещен водонепроницае- экрар 5, например, из стеклоткани или гидрофобизиропанного геотек- стилям, смороженный со слоем вьппеле- жащего талого грунта 6 с образовани- ем единого монолитно-мерзлого слоя. Верхний слой 2 насыпи отсыпан из дренирующего грунта. Водонепроницаемый экран 5 предназначен для предохранения слоя монолитно-змерзлого слоя от воздействия соли при оттаивают засоленного мерзлого комковатого грунта 4 и дополнительно выполняет армирующую роль, воспринимая растя- гивакидие напряжения, возникающие в нижней части монолитно-мерзлого груй та (плиты), при оттаивании и консолидации грунта в нижнем слое 1 насыпи.,

Слой йоиолитно-мерзлого грунта над поверхностью нижней части насыпи служит для сглалсивания неравномернос- тей осадок, происходящих при оттаивании и уплотнении переувлажненного засоленного мерзлого грунта 4. Ввиду этого толщина слоя монолитно-мерзлого грунта с примороженным водонепроницаемым экраном 5 должна обеспечить работу этого слоя как жесткой .плиты.

требуемую толщину которой можно рас- gg бизированного геотекстиля), на который отсыпают, уплотняют и смораживают с последним под воздействием от...

п

считать по формуле

.„ fHoilibiliEiCiieQ..

нагрузка на плиту, т;

тр где Р

(1)

рицательных температур воздуха слой талого грунта 6 из cлaбopaзлoжившefoin И(о()

предел прочности материала изгибу,

коэффициент Пуансона материала ПЛИТЫ}

коэффициент, зависящий от радиуса приведенного круга передачи давлений (г) и характеристики мерзлого материала (1). Коэффициент С(«(.) устанавливается по графику

г.

в координатах С («/) 1 Входящая в формулу характеристика прочности uf, зависит от температуры, которая регулируется в предлагаемом способе возведения насьти.

llfin обеспечения лучшей работоспособности предлагаемой конструкции необходимо, чтобы теплоемкость грунта монолитно-мерзлого слоя была

Bbiuie, чем у дренирующего грунта верхнего слоя 2 насыпи. Ввиду этого в качестве грунта для монолитно- мерзлого слоя выгфан слаборазложившийся торф, который за счет своей большой теплоемкости длительней других грунтов оттаивает и промерзает. Кроме того, за счет своей волокнис той структуры он лучше других грунтов в мерзлом состоянии работает на изгиб, а при смораживании его с прочным водонепроницаемым экраном прочность монолитно-мерзлого слоя из слаборазложившегося торфа возрастает на 20-30%. . . .

Предлагаемый способ возведения насыпи осуществляется следующим образом.

На подготовленное основание отсыпают, разравнивают и уплотняют переувлажненный засоленный мерзлый комковатый грунт 4 в нижний слой I насыпи. Засоление, грунта производят так, чтобы температура оттаивания мерзлого засоленного комковатого грунта 4 была в области значительных фазовых превращений мерзлого грунта верхнего слоя 2 насыпи (т.е. в основном в области отрицательных температур от до -5°С). Поверхность нижнего слоя I насыпи перекрывает водонепроницаемый экран 5 (например, из стеклоткани или гидрофоют с последним под воздействием от

рицательных температур воздуха слой талого грунта 6 из cлaбopaзлoжившefo40 ся торфа. После образования монолит но-мерзлого слоя из указанных элементов на его поверхность производят отсьтку верхнего слоя 2 насыпи из дренирующего грунту (песка), затем

45 О лсыпают боковые упорно-дренирующие призмы 3 из комьев- мoxopactитeльнoгo покрова или слаборазложившегося торфа,

С наступлением теплого периода за50 соленнььЛ мерзлый грунт 4, уложенный в нижнем слое насыпи и имеющий отрицательную температуру оттаивания, на чинает оттаивать практически одновременно с оттаиванием насыпи с поверх55 ности. Оттаивая при отрицательной температуре с одновременным поглощением большого количества тепла, дан- ньй грунт будет интенсивно подмораживать слой монолитно-мерзлого

грунта спияу, (1(м спечивам ему repf-m- 4(ску|11 н с нттвктс.тпенно деформатнвяую ус.т(п 1чиность, л также надежную совместную раб оту вместе с промороженным снизу прочным водонепроннцае- мым экраном 5.

Для обеспечения наилучшей работы возводимой насыпи (т.е. для создания наиболее благоприятных условий по ускорению консолидации переувлажненного грунта в нижнем слое I насыпи с одновременным выравниванием неравномерности осадок слоем монолитно- мерзлого грунта) необходимо, чтобы переувлажненный засоленный мерзлый комковатый грунт 4 имел те.мпературу . оттаивания в интервале температур области значительных фазовых превраслучае, если температура оттаивания переурляжненного зясолемного меряло- го комковатого грунта 4 в нижнем слое 1 насыпи будет выше, чем в об- ласти значительных фазовых преврапге- ний, Tee, п актически равна 0°С, то такая насыпь будет оттаивать как обычные (известные) конструкции сверху вниз, без одновременного начала оттаивания грунта в нижнем слое 1 насыпи и без образования монолитно-мерзлого слоя грунта в средней части насыпи, выравнивающего нерав 5 номерность осадочных деформаций от- таивающего грунта 4, В результате, в обоих случаях не будет достигаться цель, т.е. сроки консолидации не сокращаются и выравнивание неравномер

щений вьшележащего мерзлого дренирую-20 деформации поверхности насыпи

случае, если температура оттаивания переурляжненного зясолемного меряло- го комковатого грунта 4 в нижнем слое 1 насыпи будет выше, чем в об- ласти значительных фазовых преврапге- ний, Tee, п актически равна 0°С, то такая насыпь будет оттаивать как обычные (известные) конструкции сверху вниз, без одновременного начала оттаивания грунта в нижнем слое 1 насыпи и без образования монолитно-мерзлого слоя грунта в средней части насыпи, выравнивающего неравномерность осадочных деформаций от- таивающего грунта 4, В результате, в обоих случаях не будет достигаться цель, т.е. сроки консолидации не сокращаются и выравнивание неравномер

щего (песчаного) грунта верхнего слоя насыпи Данная область имеется у любого мерзлого грунта в зависимое ти от его вида и влажности; Для большинства песчаных грунтов (песков крупных, средней круппости, мелких, пылеватых и супесей) данная область в среднем равна температурному интервалу от -О,1 до -5 С Для хорошо

ренирующих песков, (неиьшеватых, средней крупности) данный интервал в среднем со.ставляет от -О,) до -2 С и т.д. Последнее важно и существенно в предлагаемом способе, что объясняется следующим. Допустим, . грунт 4 в нижнем слое 1 насыпи начнет оттаивать при более низких температурах (например, от -6 до , когда верхний слой 2 насыпи и упорно- дренирующие призмы 3 еще будут в смерзшемся состоянии, представляя собой арку), опирающуюся по краям на мерзлое основа 1ие), тогда его . Консолидация от воздействия массы верхнего слоя 2 насыпи не будет происходить а упорно-дренирующие призмы 3, находясь в мерзлом состоянии, не будут обеспечивать дренирование. Кроме того, весь подмораживающий эффект, получаемый от более раннего оттсШвания переувлажненного мерзлого грунта 4 в нижнем слое 1 насьши, будет истрачен в холодиъй период, когда он вместо обеспечения полезного . зффекта. будет приносить вред, дополнительно подмораживая арку, препятствующую началу койсолидации оттаявшего переувлажнениого грунта А ю нижнем слое 1 насыпи. Во втором5

0

ие обеспечивается,

II р и-м е р. Способ возведения предлагаемой насыпи в районах распространений вечиомерзлых грунтов. Требуется возвести насыпь межпромысловой автомобильнвй дороги в условиях дефицита дрешфующих (песчаных) грунтов. Строительство необход шо . произвести за зимний пер иод при отсутствии запасов талых грунтов. Из местных грунтов имеются дефицитные мелкие пески с влажностью 6-12% (имеющие область значительных фазовых превращений в температурном интервале от -0,1 до -2°С) и в неорганическом количестве - мерзлые переувлажненные суглинки с естественной влажность 30-35%, превышающей влажность передела текучести, и мерзлые 0 слаборазложившиеся торфы с влажностью 600-900%. Для осуществления способа назначают температуру оттаивания засаливаемого переувлажненного грунта (суглинка) 4, равной -1°С (т.е. в средней части области значительных фазовых превращений имеющегося песка) ,

Учитьшая принятую температуру от- таиванил мерзлого засоленного суглинка 4 в., которая одновременно

5

5

0

5

будет являться и температурой подмораживания мoнoлитнo-мepзлo b слоя, и исходя из этой температуры по формуле ( 1 ) рассчитываем требуемую толщину монолитно-мерзлого слоя,

, J 30 ;itf/i- 1 -С(с/) . Ьтр 7Г- -

J-Mll2A33iliZ 6 0:i33

174,4

р 119112). .1.,, I

плиты от 1 п.м, верхней части насыпи, 6„ 0.5 К. Rep О,5-2,18-160 174, т/м - прочность на изгиб мерзлого торфа при и темпера-/ туре -fC.fr Oj33 - коэффициент Пуансона мерзлого торфа, С(/)0,03.

Предварительно на участке трассы, JQ где будет осуществляться зимнее строительство (7-8 нес.) назначается сеть ближайших к трассе грунтовых карьеров с обычными переувлажненными глинистыми грунтами, с поверхности J5 которых в весенний период удаляется и укладывается в бурты оттаявший мохорастительный покров,а на расчищенную мерзлую грунтовую поверхность рассыпают соль нпи производят 20 разлив соляного раствора. На ближнем к трассе торфянике в летний период производят послойную оттайку, разработку и штабелевку в бурт слаборазложившегося торфа. С наступле- 25 пнем холодного периода и промерзанием тундрового покрова до обеспечения проезда транспорта что позволит избежать строительства дорогостоящих подъездных дорог, начинают раз- 30 рабатывать оттаявший и частично подсохший переувлажненный засоленный глинистый грунт 4 с погрузкой в автотранспорт и отсьткой в нижнюю часть насыпи. На поверхности отсы- 35 панной нижней части насыпи производят устройство водонепроницаемого (или капилляропрерывакмцего) экрана 5 из стеклоткани или геотекстиля путем раскатки рулонов и склейки или 40 сварки швов между уложенными полосв - ми. На поверхность уложенного экрана 5 отсьтают слой талого влажного тор- фа с уплотнением его регулируемым движением автотранспорта, доставляю- 45 вдего грунт. Последнее одновременно позволит oтжatь на экран 5 избыточную воду из торфа, что обеспечит хорошую смораживаемость уплотненного и промораживаемого слоя из слабораз- п ложившегося торфа с экраном. На обрааоваиный прочный моисмчгтио-мерзлм слой отсыпают верхнюю часть насыпи из дренирующего грунта (песка) по обычной технологии. Затем прои водлт отсыпку боковых упорно-дренирующих призм 3 из штабелей мохорастительнг - го покрова, снятого при расчистке карьеров, либо из заготовленкп го бурта со слаборазложивгаимся торфом.

Ф о р м у л а и 3 обр е тения

J,Способ возведения насыпи,включающий отсыпку нижнего слоя из переувлажненного грунта, отсыпку верхнего слоя и боковых призм из дренирующего грунта, ОТЛИЧАЮЩИЙСЯ тем, что, с целью повышения устой- чивости и сокращения сроков консолидации насыпи за счет сглаживания деформаций ее поверхности при оттаивании переувлажненного грунта в условиях отрицательных температур воздуха, переувлажненный грунт отсыпают из мерзлых засоленных комьев с температур оттаивания в интервале фазовых превращений вьш1ележащего мерзлого дренирующего грунта, поверхность нижнего слоя перекрывают водонепроницаемым экраном и отсьтают на указанный экран слой талого грунта с последующим уплотнением и смораживанием последнего с экраном под воздействием отрицательных температур воздуха с образованием единого монолитно-мерзлого слоя,

2,Способ по п,1, отличающий с я тем, что водонепроницае- мый экран выполняют из стеклоткайи или гидрофобизированного геотекстиля,

3,Способ ПОП.1, отличающийся тем, что слой талого грунта отсьтают из слаборазложившегося торфа,

4,Способ по п,1, о.т л и ч а ю - щ и и с я тем, что боковые дренирующие призмы отсыпаюг из комьев мохо- растительного покрова или слаборазложившегося торфа.

//////////////////////7///////Л У/У.

1