Способ возведения взлетно-посадочной полосы

 

Изобретение относится к области аэродромного строительства. Способ возведения взлетно-посадочной полосы состоит из устройства покрытия на грунтовом основании. Новым является то, что в качестве грунтового основания используют внешние отвалы открытых разработок полезных ископаемых, металлургические шлакоотвалы, которые предварительно выравнивают, после чего возводят покрытие. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, состоит в сокращении сроков строительства и снижении трудо- и материалозатрат.

Изобретение относится к области аэродромного строительства и может быть использовано для возведения взлетно-посадочных полос (ВПП).

Известные способы возведения (1) ВПП включают в себя два основных этапа проведения работ: I - работы подготовительного периода, II - работы основного периода.

Работы подготовительного периода представлены в основном следующей последовательностью: - расчистка участка от кустарника и мелколесья; - валка и уборка леса; - корчевка пней; - уборка камней; - осушение территории строительства на период производства работ; - удаление торфа и мха; - срезка кочек;
- удаление инженерных сетей (дорог, телефоно-телеграфных линий, линий электропередач и пр.);
- вынос проекта в натуру.

Работы основного периода предполагают выполнение следующих операций:
- снятие, перемещение на расстояние 75-100 м и временное обвалование 50-150 тыс. м³ растительного грунта и затем, после выполнения земляных работ, восстановление его на участке, где требуется прочный дерновой покров;
- разработку выемки (и резерва) в объеме 50-600 тыс. м³ грунта (в отдельных случаях до 1-2 млн. м³), перемещение его в насыпи (и в кавальеры) на расстояние 200-1500 м, укладку послойно и уплотнение грунта в насыпях до требуемой плотности;
- разравнивание и планирование поверхности насыпи и выемки, а также всей территории летнего поля;
- выполнение агротехнических работ с целью создания дернового покрова;
- отрывку траншеи, укладку труб коллекторов с последующей обратной засыпкой и послойным уплотнением грунта;
- устройство дренажно-осушительной сети, колодцев, канав и устьевых сооружений;
- устройство основания и покрытия на площади 50-750 м² в зависимости от класса аэродрома, сопряжения ВПП, МС (мест стоянок);
- строительство подъездных и внутриаэродромных дорог в количестве 32-35 тыс. м²;
- выполнение работ по озеленению и благоустройству.

Однако, применяемые в настоящее время способы имеют следующие недостатки:
1. Работы по освоению территории и земляные работы могут занимать значительное время, особенно, в районах со с ложными грунтово-гидрологическими условиями (без их проведения невозможно развертывание работ основного периода);
2. Проведение ряда работ подготовительного периода (валка леса, корчевка пней, осушение и др. ), а также земляных работ возможно, в основном, при благоприятных погодных условиях (посезонно). Так, применение землеройной и транспортной техники становится возможным, когда грунт оттает и подсохнет настолько, что не будет налипать на рабочие органы машин и его можно будет уплотнять в насыпи. Таким образом, каждой дорожно-климатической зоне соответствует своя продолжительность строительного периода (по Е.Ф.Левицкому и Л. А.Преферансовой) (1).

Известен способ, использованный американскими специалистами в Чу-Лай (Южном Вьетнаме), который предусматривает выполнение покрытия из плит АМ-2. Эти металлические плиты укладывались на достаточно прочный, предварительно спланированный и выровненный грунт. При этом грунт мягкий (рыхлый, пластичный), предварительно стабилизировали (укрепляли) цементом на глубину 18-20 см. Другие способы, применявшиеся там же, - создание оптимальной грунтовой смеси и обработка битумом - признаны малоэффективными. Однако, необходимость стабилизации грунта значительно увеличивает общий срок подготовки ВПП. Так, например, на аэродроме Чу-Лай стабилизация грунта цементом на глубину 18 см заняла несколько суток, а укладка плит была начата через 2 суток после ее окончания. Полный цикл работ по возведению ВПП составил 25 дней (при длине ВПП 24 38 м и ширине 29,3 м (2).

Наиболее близким к изобретению по своей сущности и достигаемому результату является способ возведения взлетно-посадочной полосы, представляющий собой устройство покрытия взлетно-посадочной полосы на грунтовом основании (3).

Недостатком этого способа также является длительность возведения и большие трудо- и материалозатраты.

Задачей настоящего изобретения является сокращение сроков и стоимости возведения взлетно-посадочной полосы.

Задача решается за счет того, что в способе возведения взлетно-посадочной полосы, представляющем собой устройство покрытия взлетно-посадочной полосы на грунтовом основании, согласно изобретению в качестве грунтового основания используют внешние отвалы открытых разработок полезных ископаемых, металлургические шлакоотвалы, которые предварительно выравнивают, после чего возводят покрытие.

Указанная совокупность признаков обеспечивает получение технического результата, выражающегося в сокращении сроков строительства и снижении трудо- и материалозатрат.

Способ осуществляется следующим образом.

Отвал - это искусственное насыпное сооружение из пустых пород некондиционных полезных ископаемых (ПИ), хвостов обогащения, металлургических шлаков и пр.

До недавнего времени горнодобывающая промышленность СССР (в первую очередь Россия) занимала 20% мирового горного производства, так как она располагает огромными геологическими запасами ПИ, пригодных именно для открытого способа разработки. География разработок ПИ открытым способом весьма широка:
- добыча угля в восточных районах России (Качинско-Ачинский и Кузнецкий бассейны), районы Сибири и Дальнего Востока;
- железорудные месторождения (КМА, Кустанайская область, Мурманская область, районы Сибири и мн. др.);
- медные, никелевые, свинцово-цинковые, оловянные рудные месторождения (Мурманская область, республика Коми, Сибирь, Дальний Восток);
- нифелиновые, апатитовые, асбестовые месторождения;
- алмазные месторождения (Якутия, Архангельская область, Дальний Восток):
- строительные карьеры (почти повсеместно) (4).

Внешними отвалами чаще являются отвалы карьеров черной, цветной металлургии, нерудных ископаемых и строительных материалов и пр., которые расположены на специально отведенных площадях за пределами контуров. Отвальная порода на них представлена, как правило, скальными разностями с высокими прочностными и фильтрационными характеристиками. Так же отдельно располагаются металлургические шлакоотвалы и хвосты обогащения (на стадии технической конвервации, на поверхности хвостохранилищ производится отсыпка пустой породы или металлургического шлака толщиной от 1 до 2 м с последующей планировкой.

В России на открытых разработках применяются главным образом одноярусные отвалы, что объясняется наличием больших отвальных площадей. Многоярусные отвалы, состоящие из нескольких отвальных горизонтов, создают в гористой местности, а также при отсутствии резервных площадей.

Объемы пород, подлежащих размещению в отвалах, определяются по горнорудной промышленности, в настоящее время сотнями млн. м ³. Площадь, занятая под отвалы, в большинстве случаев имеет равнинный характер.

Высота отвалов, в зависимости от укладываемой породы, грунтового основания и характера рельефа может колебаться от 3 до 250 м (на Алтын-Топканском комбинате, на склонах крутизной 60-70^o были созданы автомобильные отвалы высотой до 600 м).

Возраст отвалов исчисляется десятками лет, хотя для их стабилизации вполне достаточно 3 лет.

Для обеспечения бесперебойной и безопасной работы транспорта и инженерной техники поверхность отвала постоянно планируется и уплотняется (по мере развития отвального фронта).

При организации отвалообразования предусматриваются как мероприятия по подготовке основания отвалов, в частности, осушение, так и в последующем строительство дренажных сооружений и водоотвода (5).

Площадные характеристики отвалов вполне соответствуют характеристикам ВПП тех или иных летательных аппаратов (ЛА). Например, железнодорожный отвал N 2 в Оленегорском ГОКе имеет площадь более 200 га, и это еще весьма скромная характеристика.

Основные требования, предъявляемые к организации изысканий и месту расположения аэродрома (ВПП) (6), фактически полностью соответствуют требованиям по местоположению отвалов;
- как отвалы, так и ВПП по отношению к населенным пунктам и местам массового нахождения людей? должны располагаться так, чтобы при полетах ЛА не ощущались шумы, превышающие допустимые нормы;
- требования по полосам воздушных подходов для ВПП с поверхности отвалов обеспечить значительно проще благодаря большим высотам отвальных уступов, как уже было указано выше;
- значительные площадные характеристики и ориентация площадки по отношению к господствующим ветрам присуща как отвалам, так и ВПП, но для ВПП это обеспечение оптимальных характеристик разбега и пробега ЛА, а для отвалов это обеспечение нормативных экологических требований по снижению площади запыленности подветренной территории, в процессе их возведения;
- планировочные характеристики поверхности отвалов позволяют в значительной мере сократить или вовсе исключить работы по вертикальной планировке и водосточно-дренажным системам при возведении ВПП;
- почво-грунтовые условия участка под ВПП должны по возможности характеризоваться достаточной прочностью грунта, их хорошей дренирующей и дернообразующей способностью (см. выше), неподверженностью пучинообразованию и пылимости (проектами по отвалообразованию предусмотрены мероприятия по рекультивации, исключающие повышенную пылимость);
- гидрологические условия, проблемы верховодок и паводковых вод, являющиеся приоритетными при выборе площадок под ВПП, для отвалов вовсе отсутствуют;
- благодаря своим значительным высотным характеристикам уступов, вопросы, связанные с оползневыми, селевыми и снеголавинными явлениями для отвалов, отсутствуют, хотя для местоположения ВПП данная проблема весьма актуальна;
- определяя местоположение будущего аэродрома ВПП, необходимо решение задачи обеспечения удобной транспортной связью. Здесь имеется в виду подъездной автодорогой, а еще лучше железной дорогой, которая особенно полезна на период строительства для доставки строительных материалов, ГМС, сменного оборудования и пр. Кроме того, благоприятно близкое расположение действующих коммуникаций, присоединение к которым дает возможность обеспечить аэродром водой, электроэнергией, связью, а также сбросить сточные и канализационные воды. Рассматривая внешние отвалы, которые являются неотъемлемой частью горнообогатительных (ГОК) или горнометаллургических (ГМК) комбинатов, можно отметить (2), что большинство этих комбинатов удалены от других промышленных предприятий, городов, путей сообщения, обладают в известной степени чертами "натурального хозяйства", вынужденного иметь все "свое" - водозабор, водоочистные и очистные канализационные сооружения, ТЭЦ, электростанцию, базы МТС, склады топлива, продовольственные базы. Комбинаты располагают мощнейшей транспортной системой, в состав которой входят:
- сотни единиц автотранспортной техники различной грузоподъемности (до 250 т);
- железнодорожный транспорт (локомотивное, вагонное хозяйство, инженерные путевые машины);
- дорожностроительная, тракторная и снегоочистительная техника.

Фактически все комбинаты имеют в наличии заводы по приготовлению асфальтобетонной и цементобетонной смеси, песчаные карьеры (5).

Все это свидетельствует об отлично развитой инфраструктуре, способствующей значительному ускорению сроков строительства ВПП (аэродромов) и его удешевлению.

Использование поверхности отвала в качестве основания ВПП фактически полностью исключает работы подготовительного периода и большую часть работ основного периода, приходящихся исключительно на благоприятные погодные условия (сезон).

Заявляемый способ представляет собой следующую последовательность операций:
На предварительно выбранном участке отвала, наилучшим образом обеспечивающем условия воздушных подходов и отвечающем нормальному компоновочному решению в плане, производят выравнивание поверхности отвала. Например, как и при устройстве щебеночных, гравийных, грунтогравийных оснований и покрытий, окончательное разравнивание, планировку россыпи материала и придание поверхности требуемых уклонов или профиля производят автогрейдерами или грейдерами. Однако, в зависимости от типа устраиваемого покрытия и характеристик вмещающих пород отвалов, операции выравнивания может предусматривать устройство тонких выравнивающих слоев из песка, пескоцемента или "переходного мостика" толщиной 5 см из грунта, обработанного жидким битумом или нефтью с привлечением других видов техники (профилировщиков, основания, автобитумовозов, автогудронаторов, распределителей строительных материалов (7). По окончании операции выравнивания производят устройство покрытия.

При организации работ по захваткам сроки строительства ВПП можно значительно сократить.

Использование в процессе выравнивания поверхности внешних отвалов техники, например планировщиков, бульдозеров, соответствует современному уровню техники.

Доказательством решения поставленной задачи является следующее:
- благодаря возведению ВПП на поверхности внешних отвалов сроки строительства сокращаются на длительный период подготовительных работ и часть работ основного периода;
- исключение из строительного процесса возведения ВПП работ подготовительного и частично основного периода снижают стоимость строительства на сумму, необходимую для их проведения;
- наличие развитой инфраструктуры в непосредственной близости от внешних отвалов также позволяет сократить сроки возведения ВПП в чрезвычайных ситуациях и провести их на более высоком техническом уровне.

Список литературы
1. Горецкий Л.И., Барадо В.И., Полосин-Никитин С.М. Строительство аэродромов. - М.: Транспорт, 1980, 444 с.

2. Бузунов В. Обеспечение базирования авиации. Зарубежное военное обозрение. - М.: N 9, 1975, 98 с.

3. Глушков Г.И., Раев-Богословский Б.С. Изыскания и проектирование аэродромов. - М.: Транспорт, 1972, с. 9-15, 19, 46-50 и 144.

4. Русский И.И. Отвальное хозяйство карьеров. - М.: Недра, 1971, 236 с.

5. Кумачев К.А., Майминд В.Я. Проектирование железорудных карьеров. - М. : Недра, 1981, 453 с.

6. Глушков Г.И., Бабков В.Ф., Горецкий Л.И., Смирнов А.С., Изыскания и проектирование аэродромов. - М.: Транспорт, 1981, 605 с.

7. Демин Б.И., Лещицкая Т.П., Серебренников В.А. Строительство аэродромов. Справочник. - М.: Транспорт, 1992, 278 с.

Формула изобретения

Способ возведения взлетно-посадочной полосы, представляющий собой устройство покрытия взлетно-посадочной полосы на грунтовом основании, отличающийся тем, что в качестве грунтового основания используют внешние отвалы открытых разработок полезных ископаемых, металлургические шлакоотвалы, которые предварительно выравнивают, после чего возводят покрытие.