Способ блочной разработки грунта траншеи

 

Использование: блочная разработка траншей в зонах распространения вечной мерзлоты. Сущность изобретения: нарезке щелей, извлечению блоков и доотрывке траншеи предшествует выполнение в летнее время бурение в полосе траншеи рядов скважин на глубину проектных отметок дна траншеи и нагнетание в них воды для гидроотаивания с последующим отводом воды в водоем по уклону. 1 зл.ф-лы, 4 ил

(is) 3ЯУ (u) (51}

ОЛЛСАНИЕ ИЗОБРЕТ

K ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 4925531/03 (22) 04.04.91 (46) 15.1293 Бюл. Иа 45-46 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт по строительству магистральных трубопроводов (72) Масчев В.А„Ким В.К.; Кукушкин Б.М.; Ривкин

Ф.M.; Гупиков АЕ (73) Всероссийский научно-исследовательский институт по строительству трубопроводов (54) СПОСОБ БЛОЧНОЙ РАЗРАБОТКИ ГРУНТА

ТРАНШЕИ (57) Использование: блочная разработка траншей в зонах распространения вечной мерзлоты Сущность изобретения: нарезке щелей, извлечению блоков и доотрывке траншеи предшествует выполнение в летнее время бурение в полосе траншеи рядов скважин на глубину проектных отметок дна траншеи и нагнетание в них воды для гидроотаивания с последующим отводом воды в водоем по уклону. 1 зл.ф-лы, 4 ил.

ЬЭ

CO

С0

М

СР

2004708

Изобретение относится к горному делу и может найти применение при разработке траншей в зоне вечной мерзлоты, Известны способы блочной разработки траншеи.

Один из них заключается в нарезке в мерзлом грунте по полосе траншеи пары продольных и ряда поперечных щелей на глубину до проектных отметок траншеи, закладке в очередную поперечную и продольные щели стального каната, прорезке мерзлоты в подошве каждого очередного блока канатом и извлечении блока. Однако, обеспечивая достаточно высокое качество последующей рекультивации верхнего почвенно-растительного слоя грунта при заполнении траншеи, из-за наличия у каждого блока гладкой подошвы способ весьма трудоемок в силу необходимости формирования этой подошвы прорезкой мерзлоты канатом, Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ блочной разработки грунта траншеи. заключающийся в выполняемых в зимнее время нарезании на полосе трэншеи системы щелей на глубину среднестатического сезонного промерзания грунта, извлечении образованных грунтовых блоков и доотрывке траншеи до проектных отметок.

Недостатком известного изобретения является то, что он применим в зонах, где вечная мерзлота не распространена и где относительно гладкая подошва каждого блока является следствием действия сил природы, когда в качестве этой гладкой подошвы выступает граница между верхним промерзшим грунтом и ниже расположенным, не имеющим крепости грунтом, который не подвергся действию мороза. В зонах же распространения вечной мерзлоты указанный способ не применим, поскольку в зимнее время сезоннооттаивающий грунт при промерэании сливается с вечной мерзлотой, в результате чего сформировать какую-либо подошву блока, а тем более относительно гладкую, при извлечении блока отрывом вверх невозможно и, следовательно, при возврате блока в траншею невозможно обеспечить занятие его верхней поверхностью горизонтального положения, причем на уровне дневной поверхности окружающей территории.

Иными словами, укаэанный способ не дает возможности обеспечить рекультивацию почвенно-растительного слоя в зонах распространения вечной мерзлоты.

Целью изобретения является сохранение возможности рекультивации почвенно5

55 растительного слоя в зонах распространения вечной мерзлоты при возврате в траншею грунтовых блоков за счет обеспечения формирования подошвы каждого из них.

Для достижения указанной цели нарезке щелей, извлечению блоков и доотрывке траншеи предшествует выполнение в летнее время бурения в полосе траншеи рядов скважин на глубину проектных отметок для траншеи и нагнетания в них воды для гидрооттаивания слоя грунта между отметками дна траншеи и выше расположенной границей промерэания, а поступающую из скважин воду одновременно с нагнетанием отводят в водоем по уклону. Кроме того, отводимую воду распределяют по почвенно-растительному покрову рабочей площадки посредством отклоняющих щитов заграждения.

На фиг. 1 изображена отрывная траншея, продольный разрез; на фиг. 2 — то же, ее план; на фиг. 3 — гидрооттаиваемая полоса траншеи, продольный разрез; на фиг. 4— то же, ее план.

Способ блочной разработки траншеи заключается в следующем. В зимнее время выполня:от по полосе траншеи 1 нареэание системы продольных 2 и поперечных 3 щелей нэ среднестатистическую глубину h сезонного промерзэния грунта. Нарезание производит щелерез 4, работающий в продольном и поперечном направлениях, Затем краном 5, оборудованным захватом, производят извлечение образованных грунтовых блоков б и выкладку их в отдаленный от траншеи протяженный склад 7. Затем производят экскаватором 8 доотрывку траншеи 1 до проектных отметок ее дна на глубину Н с отсыпкой отвала 9 вблизи траншеи.

Зимнему периоду работ предшествует выполнение в летнее время бурения в полосе траншеи рядов скважин 10 на глубину Н проектных отметок дна траншеи и нагнетание в них воды из водоема 11 по напорному временному трубопроводу 12, оборудованному вертикальными гидроиглами 13. Поступающую из скважин 10 воду одновременно с нагнетанием отводят в водоем 11 по уклону. Отводимую воду распределяют по почвенно-растительному покрову рабочей площадки 14 посредством отклоняющих щитов 15 заграждения. 3а период летнего времени до наступления морозов происходит гидрооттаивэние вечномерзлого слоя грунта на толщину (H — h) в обьемэх

16, приближающихся по форме к форме цилиндра.

В результате летнего гидрооттаивания под верхним слоем грунта, приобретающего за сезон промерзания достаточно высокую

2004708

55 морозную крепость, остается слой грунта толщиной (Н-h), непромороженного и поэтому не имеющего крепости. Это и позволяет извлекать образованные грунтовые блоки 6 отрывом их вверх, причем иметь на подошвах блоков относительно гладкую поверхность. Для сохранения этого слоя непромороженным после нарезки щелей (при наличии технологического разрыва между щелерезом 4 и краном 5) в щели заливают пену, либо засыпают снег. Целесообразно также временную траншею 17 глубиной h также заливать пеной, либо засыпать слоем снега в случае технологического разрыва между краном 5 и экскаватором 8.

Отрытая траншея 1 может использоваться для различных щелей: укладки бытовых коммуникаций, системы кабелей и т.п.

В случае укладки в нее трубопровода часть грунта, отсыпанного в отвал 9, s траншею не поступает. После этапа засыпки траншеи 1 (до отметок дна траншеи 17) производят трамбовку грунта, а затем установку на него блоков 6, перемещаемых со склада 7. Благодаря относительной гладкости подошв этих блоков и выверенности (на предыдущем этапе засыпки) размера h верхняя, содержащая почвенно-растительный покров, поверхность блоков 6 оказывается горизонтальной и совпадающей с уровнем дневной поверхности окружающей территории. Образуемые на возврате блоков щели аккуратно заполняют грунтом из остатков отвала 9 с помощью бокового грунтозасыпщика (не показан). Совмещение верхней поверхности блоков с уровнем окружающей территории, заполнение щелей, а также то, что блоки на своей верхней, достаточно обширной поверхности сохранили значительный по площади пласт неразрушенного почвенно-растительного ареала, способствуют быстрой рекультивации почвенно-растительного слоя территории после завершения всех работ.

Формула изобретения

1, СПОСОБ БЛОЧНОЙ РАЗРАБОТКИ

ГРУНТА ТРАНШЕИ, заключающийся в нарезании в зимнее время по полосе траншеи системы щелей на глубину среднестатистического сезонного промерэания грунта, извлечение образованных грунтовых блоков и доотрывке траншеи до проектных отметок, отличающийся тем, что, с целью сохранения возможности рекультивации почвенно-растительного слоя в зонах распространения вечной мерзлоты при возврате в траншею грунтовых блоков путем обеспечения формирования подошвы каждого из них, до нарезки щелей, из5

Особо следует отметить. что зимние работы можно начинать, не дожидаясь промерзания поверхностного слоя на полную прогнозируемую среднестатистическую глубину h = 1,0 — 2,0 м сезонного промерзания грунтов талика, завершающегося íà Севере обычно в марте-апреле. Достаточна для начала работ толщина (до 0,5 м), при которой становится проезжаемой к месту работы тяжелая техника — кран и экскаватор. Необходимо также отметить, что современная наука достаточно глубоко изучила процесс мерзлотообразования и оттаивания в сезонно-мерзлом слое толщиной h(C6, "Основы мерзлотного прогноза при инженерно-геологических исследованиях", изд.

МГУ им. Ломоносова, 1974). Из материалов сборника следует, что за зимний период одного года толщина промерэания поверхностного слоя имеет конечную величину, которая не превосходит использованную в способе глубину Н отметок дна траншеи, например необходимую глубину (3-10 м) для укладки трубопровода в нем диаметром

1420 мм. Иными словами, сверху гидрооттаенный слой промерзнуть не может даже при действии на поверхности температур воздуха до минус 55-60 С. Снизу же гидрооттаенный слой может промерзнуть всего на несколько сантиметров, поскольку температура вечной мерзлоты всего минус 1-2 С.

Пример. В летнее время пробуривают скважины диаметром 60 мм на глубину 3,5 м с шагом 1,5 м. B скважины в течение 14 сут подают воду с температурой 18 — 20 С.

Впоследствии при доотрывке траншеи в зимнее время фиксируют на дне траншеи наличие подошв цилиндрических объемов

16 диаметром 2,0-2,5 м с температурой грунта плюс 1 С. (56) B,А.Черкашин. Разработка мерзлых грунтов. Л.: Стройиздат. 1977, влечения грунтовых блоков и доотрывки траншеи в летнее время в неоттаявшем грунте выполняют бурение скважин на глубину проектных отметок дна траншеи и нагнетают в них воду для гидрооттаивания слоя грунта между отметками дна траншеи и выше границы сезонного промерзания, а поступающую иэ скважин воду одновременно с нагнетанием отводят в водоем Ilo уклону.

2, Способ по п.1, отличающийся тем. что отводимую воду распределяют по почвенно-растительному покрову рабочей площадки посредством отклоняющих щитов заграждения.

1 ° le

,;@УфИИИ.

«, Е

:Ф,Ф: °, ° 3

1ииииапвиааиивввивииив йв йй айииииииииииаи

ВЯМЯЯИННН

М lb. ф юг!

+ Фнв, ему 66ВИИИИИИ йй вииакикВ WMIN ф 5

1 ф М

°

° в

° °

°

° ° ° ° °

ak °

Ф °

° °

°

° ° Э I . ° . 4

° °

° ° . ° °: Ф I ° 1 ° В В °

5::

И al

И и