Насыпь на косогорных участках местности с сильнольдистыми многолетнемерзлыми грунтами

 

Изобретение относится к строительству и эксплуатации земляных сооружений в районах распространения вечномерзлых грунтов и заключается в создании противофильтрационного экрана из мерзлых грунтов с помощью устройств для аккумуляции холода, грунтовые теплообменники которых оптимально расположены с верховой стороны насыпи, что исключает или уменьшает отепляющее влияние поверхностных и надмерзлотных вод и тем самым позволяет, в сочетании при необходимости с некоторыми другими приемами предотвращать деградацию мерзлоты в основании земляного полотна, и, следовательно, увеличивать надежность и пропускную способность пути. 1 ил.

Изобретение относится к строительству и эксплуатации дорог в условиях вечномерзлых грунтов.

Известны конструктивные приемы обеспечения устойчивости земляного полотна на слабом и просадочном при оттаивании основании: уширение и создание запаса по высоте насыпи, устройство берм, отсыпка насыпи скальным грунтом и др. [1] Перечисленные мероприятия требуют больших затрат на сооружение и поддержание пути в рабочем состоянии и, как свидетельствует опыт строительства и эксплуатации дорог в криолитозоне, не решают полностью проблемы обеспечения устойчивости земляного полотна на грунтах 3- и 4-й категории просадочности. В особенности это относится к косогорным участкам, когда поверхностные и надмерзлотные воды, фильтруясь в основание насыпи с нагорной стороны, вызывают деградацию многолетней мерзлоты и деформации земляного полотна.

Наиболее близкой к предлагаемой конструкции по технической сущности и достигаемому результату является насыпь с противофильтрационным экраном из полимерной пленки [2] Основным недостатком известной конструкции является трудоемкость работ при создании противофильтрационного экрана в условиях эксплуатирующихся дорог и ограничение практического применения преимущественно новым строительством.

Цель изобретения повышение надежности земляного полотна путем предотвращения деградации мерзлоты в его основании.

Цель достигается тем, что устраняется отепляющее влияние поверхностных и надмерзлотных вод путем создания противофильтрационного экрана из мерзлых грунтов (см. чертеж) с помощью устройства для аккумуляции холода 1 типа термосвай Лонга, Гапеева, Макарова и др. размещаемых с верховой стороны насыпи 2. При этом воздушный теплообменник устройств 3 устанавливается вертикально, а грунтовый 4 вдоль насыпи под углом 95-100^o к вертикали. Для надежной консервации мерзлого ядра и высокольдистого основания насыпи сооружается противофильтрационная берма 5, которая врезана в основание на глубину, превышающую мощность сезонноталого слоя 6. Откос насыпи с низовой стороны укреплен каменной наброской 7, также способствующей консервации мерзлого ядра и основания насыпи, причем в случае южной экспозиции откоса каменный материал должен иметь естественный или специально созданный светоотражающий свет.

Технология сооружения насыпи следующая.

В конце лета осенью возводят ядро насыпи из талых связных грунтов (суглинков, супеси) и с нагорной стороны осуществляют врезку в основание на глубину, превышающую мощность сезонно-талого слоя (от дна водоотводной канавы) на 0,5-0,7 м и устанавливают устройства для аккумуляции холода по схеме, указанной на рисунке. Затем формируют противофильтрационную берму из уплотненных глинистых или суглинистых отложений. Для уменьшения глубины сезонного оттаивания грунтов целесообразно покрывать берму мхом, дерном, торфом или другими теплоизоляторами после промораживания насыпи, перед периодом оттаивания. Установка охлаждающих устройств может быть выполнена и после сооружения верховой бермы с помощью вертикального и наклонного бурения или открытия специальных канав (прорезей).

Тело насыпи может быть сооружено также из скального (дренирующего) грунта. При этом его отсыпка выполняется в зимнее время, а летом открывается с нагорной стороны траншея на 0,5-0,7 м ниже верхней границы многолетнемерзлых пород. В ней устанавливаются устройства для аккумуляции холода. Производится засыпка траншеи талыми глинами и суглинками, которые тщательно уплотняются. Из таких же грунтов формируется противофильтрационная берма.

Низовую часть ядра покрывают наброской из фракционного с морозостойкого камня со средним диаметром 0,3-0,5 м. Если низовой откос насыпи обращен в южную сторону, а наброска выполнена из темноцветного камня, то для уменьшения весенне-летнего прогрева насыпи солнечной радиацией откос покрывается белой краской (светоотражающим покрытием).

Изобретение имеет ряд преимуществ по сравнению с прототипом. Оно более технологично и может также широко использоваться для лечения больных мест на действующих дорогах, поскольку отпадает необходимость трудоемких работ по сооружению противофильтрационного экрана из полимерной пленки. Оно более эффективно, поскольку не только исключает (уменьшает) отепляющее влияние поверхностных и надмерзлотных вод, солнечной радиации, но и резко усиливает зимнее охлаждение грунтов основания и тела насыпи, что в совокупности гарантирует постоянно-мерзлое состояние основания и, следовательно, его стабильность. При использовании изобретения возрастает надежность и пропускная способность пути.

Изобретение предполагается применять при проектировании и строительстве новых железнодорожных линий в районах распространения вечномерзлых грунтов, в частности Амуро-Якутской магистрали, а также для ремонта деформирующихся в процессе эксплуатации мест земляного полотна БАМ, и может быть использовано и для автомобильных дорог, земляных дамб и т.п.

Формула изобретения

НАСЫПЬ НА КОСОГОРНЫХ УЧАСТКАХ МЕСТНОСТИ С СИЛЬНОЛЬДИСТЫМИ МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫМИ ГРУНТАМИ, включающая тело насыпи из связанных или скальных дренирующих грунтов, верховую противофильтрационную и теплоизоляционную берты, врезанные на глубину, превышающую мощность сезонно-талого слоя, противофильтрационный экран и низовую каменную наброску, имеющую при южной экспозиции естественный или специально созданный светоотражающий цвет, отличающаяся тем, что противофильтрационный экран расположен с верховой стороны и выполнен из грунтов, постоянно поддерживаемых в мерзлом состоянии посредством устройств для аккумуляции холода, грунтовые теплообменники которых установлены вдоль насыпи под углом 95 100^o к вертикали, причем грунтовые теплообменники врезаны в основание насыпи на глубину, превышающую мощность сезонно-талого слоя.

РИСУНКИ

Рисунок 1