Способ строительства насыпей дорог на переувлажненных и вечномерзлых основаниях
Владельцы патента RU 2785985:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГУ им. М.Ф. Решетнева) (RU)
Изобретение относится к области дорожного строительства и может применяться для повышения качества и долговечности насыпей дорог. Способ строительства насыпей дорог на переувлажненных и вечномерзлых основаниях включает укладку дренажного слоя насыпи, выполненного в виде настила, изготовленного из низкокачественной древесины и порубочных остатков. Дренажный слой выполнен из пакетов лесосечных отходов, обтянутых геотекстильным материалом, причем пакеты укладывают в один или два слоя перпендикулярно направлению насыпи дороги. Технический результат состоит в повышении эксплуатационных свойств дорожной насыпи, улучшении водного режима дороги, понижении уровня грунтовых вод, исключении таяния вечномерзлых оснований, обеспечении отвода внешних осадков за счет фильтрации через пакеты лесосечных отходов и повышении прочности дорожной конструкции за счет равномерного распределения нагрузки при совместной работе пакетов лесосечных отходов и геотекстиля, в который эти пакеты помещены, снижении трудоемкости и стоимости работ за счет механизированной укладки предварительно подготовленных пакетов лесосечных отходов. 3 ил.
Изобретение относится к области дорожного строительства и может применяться для повышения качества и долговечности насыпей дорог.
Современное состояние дорожных насыпей и дорожного покрытия показывает, что вопросы разработки, совершенствования технологии строительства дорог решаются недостаточно эффективно. Значительные затруднения существуют при возведении насыпей дорог в условиях переувлажненного грунта, наличия участков вечной мерзлоты.
Известен способ строительства автомобильных дорог и дорожных конструкций (Патент RU №2492290 опуб. 10.09.2013). Способ строительства заключается в сооружении канав и водоотводящих устройств, между подстилающим слоем и дорожным покрытием формируют основной слой, а при отсутствии грунтового земляного полотна его предварительно образуют путем нанесения смеси из песка, золошлаков и/или отходов угледобычи, воды и связующей добавки. А подстилающий слой формируют из смеси цемента, песка, наполнителя мелкой фракции либо глины, либо мелкого гравия, либо отходов теплоэлектростанций, воды, связующей добавки, укладывают, разравнивают и уплотняют, затем либо напыляют, либо разбрызгивают связующую добавку, с последующим уплотнением.
Недостатком этого способа строительства автомобильных дорог является высокая трудоемкость работ и необходимость доставки минеральных вяжущих материалов, золошлаков. Кроме того, необходимо наличие специализированного оборудования по напылению, перемешиванию и укладке смеси вяжущих материалов, золошлаков и гравия. Также такая технология не обеспечивает работу дорожной насыпи без оттаивания вечномерзлых оснований, при строительстве дорог в условиях крайнего Севера.
Известна технология дорожного строительства при повышении прочности дорожной конструкции за счет улучшения водно-теплового режима лесовозной дороги путем использования в качестве капиллярно-прерывающей прослойки короткомерных отрезков низкокачественной древесины из порубочных остатков от порубки лесосек. (Патент RU №2664930, МПК Е01С 9/08, опуб. 23.05.2018)
Наиболее близким к заявленному способу является способ строительства участка технологической лесовозной дороги включающий укладку дренажного слоя в две вырытые траншеи, выполненного нижнего и верхнего поперечных настилов, которые неплотно уложены в щети древесных элементов длиной 0,8-1,0 м., изготавливаемых из низкокачественной древесины и порубочных остатков, после создания дренажей формируют внешние и внутренние боковые откосы в траншеях, которым придают призматоидальную форму. (Патент RU №2689963 МПК Е01С 9/08, опуб. 29.05.2019).
Известная технология имеет следующие недостатки. Короткомерные отрезки низкокачественной древесины представляют собой стволовую древесину, которую можно использовать более эффективно, например в качестве технологического сырья. Кроме того, технология имеет высокую трудоемкость: длинномерная стволовая древесина перед использованием будет раскряжевываться на короткомерные отрезки, что потребует применения ручного труда раскряжевщиков и укладчиков для установки вертикально этих отрезков. Отрезки стволов будут иметь различные диаметры (т.е. это не стандартизованный конструктивный элемент), поэтому весьма затруднительно машинизировать процесс укладки. Между отрезками стволов будет со временем просачиваться материал насыпи, поскольку древесина очень плотный материал и при ее укладке будут оставаться зазоры. Технология отрезков стволов не способна замедлить или предотвратить таяние вечной мерзлоты, при строительстве дороги на вечномерзлых основаниях.
Задачей предлагаемого способа является повышение надежности конструкции дорожной насыпи при строительстве в условиях переувлажненных и вечномерзлых грунтов за счет ускорения отвода грунтовых вод и осадков, исключения оттаивания вечномерзлых оснований насыпей.
Технический результат заключается в повышении эксплуатационных свойств дорожной насыпи, улучшении водного режима дороги, понижении уровня грунтовых вод, исключении таяния вечномерзлых оснований, обеспечении отвода внешних осадков за счет фильтрации через пакеты лесосечных отходов и повышении прочности дорожной конструкции за счет равномерного распределения нагрузки при совместной работе пакетов лесосечных отходов и геотекстиля, в который эти пакеты помещены, снижении трудоемкости и стоимости работ за счет механизированной укладки предварительно подготовленных пакетов лесосечных отходов.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе строительства насыпей дорог на переувлажненных и вечномерзлых основаниях, включающем укладку дренажного слоя насыпи, выполненного в виде настила, изготовленного из низкокачественной древесины и порубочных остатков, согласно изобретению, дренажный слой выполнен из пакетов лесосечных отходов, обтянутых геотекстильным материалом, причем пакеты укладываются в один или два слоя перпендикулярно направлению насыпи дороги.
Сооружение дренажного слоя из пакетов лесосечных отходов, обтянутых геотекстильным материалов, позволяет понизить уровень грунтовых вод и обеспечить горизонтальное и вертикальное дренирование, что, в свою очередь, повысит несущую способность грунта основания дорожной насыпи.
Прочность насыпи и дорожной конструкции в целом обеспечивается за счет равномерного распределения действующей нагрузки от подвижного состава на грунт основания насыпи и на пакеты лесосечных отходов, обтянутые геотекстильным материалом.
Улучшение теплового режима насыпи и исключение таяния вечномерзлого основания насыпи дороги достигается за счет повышения теплоизоляционного показателя насыпи при введении в ее конструкцию менее теплопроводного материала, чем основной материал насыпи - пакетов лесосечных отходов обтянутых геотекстильным материалом. Высокие теплоизоляционные показатели пакетов обусловлены наличием воздуха между отдельными частицами лесосечных отходов, заключенных в оболочку из геотекстильного материала.
Снижение трудоемкости и стоимости работ при возведении дорожной насыпи, обеспечивается за счет применения заранее подготовленных пакетов лесосечных отходов. Получение готовых пакетов лесосечных отходов происходит при очистке лесосек от порубочных остатков харвестером биомассы. При этом используются ранее не утилизировавшиеся отходы лесосечных работ, что улучшает экологическую ситуацию в районе лесозаготовок и снижает степень пожарной опасности. Применение стандартных пакетов лесосечных отходов уменьшает уровень ручного труда. Также достигается экономия горюче-смазочных материалов за счет отсутствия необходимости в привозном материале, функцию которого выполняют пакеты лесосечных отходов, изготавливаемые в непосредственной близости от места строительства дороги.
На фиг. 1 изображен готовый пакет из лесосечных отходов, обтянутых геотекстильным материалом. Пакет состоит из плотно сжатых отдельных частиц лесосечных отходов 6, заключенных в оболочку из геотекстильного материала 7, увязанного синтетическими стяжками 8.
На фиг. 2 изображен поперечный профиль участка технологической дороги, возводимой в условиях вечной мерзлоты, где: 9 - материковый вечномерзлый грунт, 2 - пакет лесосечных отходов обтянутых геотекстильным материалом, 3 - насыпь, 4 - дорожная одежда.
На фиг. 3 изображен поперечный профиль участка технологической дороги, возводимой в условиях переувлажненного основания с высокими уровнями грунтовых вод, где: 1 - основание, 2 - пакет лесосечных отходов обтянутых геотекстильным материалом, 3 - насыпь, 4 - дорожная одежда, 5 - высокие грунтовые воды.
Пакеты лесосечных отходов обтянутые геотекстильным материалом (фиг.1) имеют определенные размеры (d - диаметр, h- длина) и укладываются определенным образом, чтобы общая ширина поля пакетов превышала размер В дорожной насыпи (Фиг. 2, 3).
В зависимости от характеристик участка местности строительство насыпи дороги может быть реализовано несколькими способами. При строительстве на вечномерзлых основаниях (Фиг. 2) прорубается просека на всю длину и ширину строящегося участка. Пакеты лесосечных отходов 2 обтянутые геотекстильным материалом укладываются на материковый вечномерзлый грунт 9 в щеть необходимой толщины и слойности в зависимости от необходимых теплоизоляционных показателей для исключения оттаивания вечной мерзлоты при эксплуатации насыпи дороги. Затем из привозного строительного материала бульдозером формируется насыпь 3 дороги. При помощи дорожных катков осуществляется уплотнение насыпи. Затем производится возведение и планировка дорожной одежды 4, которая может быть грунтового или гравийного исполнения.
При строительстве в условиях переувлажненной и заболоченной местности (Фиг. 3) прорубается просека на всю длину и ширину строящегося участка. Снимается растительный слой. При наличии местных строительных материалов, пригодных для возведения насыпи, они бульдозером перемещаются в боковой резерв. Затем производится планировка основания 1 трассы дороги при помощи бульдозера, убираются валежины, валуны. Пни спиливаются заподлицо с поверхностью земли. Затем пакеты лесосечных отходов обтянутые геотекстильным материалом 2 укладываются в щеть необходимой толщины и слойности в зависимости от наличия и высоты грунтовых вод 5. Высота слоя пакетов лесосечных отходов обтянутых геотекстильным материалом не должна быть меньше максимально высокого уровня воды от атмосферных осадков, таяния снега, местного переувлажнения или заболачивания. Затем при помощи бульдозера строительным материалом из боковых резервов формируется насыпь 3 дороги. При отсутствии или недостатке местных строительных материалов, насыпь формируется из привозного дорожно-строительного материала. При помощи дорожных катков осуществляется уплотнение насыпи. Затем производится возведение и планировка дорожной одежды 4, которая может быть грунтового или гравийного исполнения.
Способ позволяет повысить эксплуатационные свойства дорожной насыпи, улучшить водный режим дороги, понизить уровень грунтовых вод, исключить таяние вечномерзлого основания насыпи, обеспечить отвод внешних осадков, снизить трудоемкость и стоимость строительных работ.
Способ строительства насыпей дорог на переувлажненных и вечномерзлых основаниях, включающий укладку дренажного слоя насыпи, выполненного в виде настила, изготовленного из низкокачественной древесины и порубочных остатков, отличающийся тем, что дренажный слой выполнен из пакетов лесосечных отходов, обтянутых геотекстильным материалом, причем пакеты укладывают в один или два слоя перпендикулярно направлению насыпи дороги.
