RU2198255C2 - Roadbed building method - Google Patents
Roadbed building method Download PDFInfo
- Publication number
- RU2198255C2 RU2198255C2 RU2001101059A RU2001101059A RU2198255C2 RU 2198255 C2 RU2198255 C2 RU 2198255C2 RU 2001101059 A RU2001101059 A RU 2001101059A RU 2001101059 A RU2001101059 A RU 2001101059A RU 2198255 C2 RU2198255 C2 RU 2198255C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- soil
- blocks
- ground
- subgrade
- kcal
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Road Paving Structures (AREA)
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области строительства автомобильных дорог, в частности возведения земляного полотна на грунтах с низкой несущей способностью, из грунтовых блоков, преимущественно в зимнее время. The invention relates to the field of construction of roads, in particular the construction of a subgrade on soils with low bearing capacity, from soil blocks, mainly in the winter.
Известен способ возведения земляного полотна, состоящий из следующих основных рабочих операций: разработка и выемка грунта из резерва, перемещение грунта в насыпь, разравнивание его и уплотнение [Проектирование, строительство и эксплуатация лесовозных дорог: учебник для вузов./ Б.А. Ильин, Б.И. Кувалдин. - М.: Лесная промышленность, 1982, 384 с.]. A known method of construction of the subgrade, consisting of the following basic work operations: development and excavation of the soil from the reserve, moving soil to the embankment, leveling it and compaction [Design, construction and operation of timber roads: a textbook for high schools. / B.A. Ilyin, B.I. Sledgehammer. - M .: Forest industry, 1982, 384 p.].
Недостатком известного способа возведения земляного полотна является то, что в местах с низкой несущей способностью грунта период, в который можно использовать дорожно-строительные машины сравнительно небольшой. The disadvantage of the known method of construction of the subgrade is that in places with low bearing capacity of the soil the period in which you can use road-building machines is relatively small.
Наиболее близким к заявляемому решению является способ возведения земляного полотна в зимнее время года, когда вода в грунтах находится в кристаллическом состоянии. При этом способе возникает необходимость в разрушении верхнего, мерзлого слоя грунта и удаление его в отвал, после чего следует набор талого грунта из резервов, перемещение его в насыпь, разравнивание и уплотнение [Строительство автомобильных дорог. Т.I. Учебник для вузов./ Н.Н. Иванов, В.К. Некрасов, С.М. Полосин-Никитин, Е.П. Андрулионис, С.В. Коновалов, М. С. Коганзон, Е.И. Богатырева. Под ред. В.К. Некрасова. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Транспорт. - 1980. - 196-200 с.]. Closest to the claimed solution is a method of constructing a subgrade in the winter season, when the water in the soil is in a crystalline state. With this method, there is a need for the destruction of the upper frozen ground layer and its removal into the dump, followed by a set of thawed soil from the reserves, moving it to the embankment, leveling and compaction [Construction of roads. T.I. Textbook for high schools. / N.N. Ivanov, V.K. Nekrasov, S.M. Polosin-Nikitin, E.P. Andrulionis, S.V. Konovalov, M.S. Koganzon, E.I. Bogatyreva. Ed. VK. Nekrasov. - 2nd ed., Revised. and add. - M .: Transport. - 1980. - 196-200 p.].
Известный способ имеет следующие недостатки: во-первых, прочность у мерзлых грунтов выше, чем у талых и в процессе строительства толщина слоя промерзания будет увеличиваться, следовательно, энергозатраты на разработку мерзлого грунта будут значительно выше, чем в весенне-летний период строительства; во-вторых, требуется перемещать дополнительные объемы мерзлого грунта в отвал, так как использование мерзлого грунта в насыпи допускается в ограниченных объемах; в-третьих, при перемещении грунта из резерва в насыпь происходит его разрыхление и возникает необходимость в его последующем уплотнении. Все вышеперечисленные технологические операции приводят к дополнительным энергозатратам. The known method has the following disadvantages: firstly, the strength of frozen soils is higher than that of thawed and during the construction process the thickness of the freezing layer will increase, therefore, the energy consumption for the development of frozen soil will be significantly higher than in the spring-summer period of construction; secondly, it is required to move additional volumes of frozen soil to the dump, since the use of frozen soil in the embankment is allowed in limited volumes; thirdly, when moving the soil from the reserve to the embankment, it loosens and there is a need for its subsequent compaction. All of the above technological operations lead to additional energy costs.
Изобретение решает задачу по снижению энергоемкости процесса возведения земляного полотна, а значит, и строительства дороги в целом. The invention solves the problem of reducing the energy intensity of the process of construction of the subgrade, and hence the construction of the road as a whole.
Технический результат заключается в снижении энергоемкости процесса без снижения прочностных показателей существующих способов строительства дорог. The technical result is to reduce the energy intensity of the process without reducing the strength indicators of existing methods of road construction.
Для достижения указанного технического результата в способе возведения земляного полотна, включающем выемку грунта из резерва, формирование земляного полотна перемещением в насыпь, разравниванием и уплотнением грунта, отличием является то, что выемку грунта производят путем нарезки промерзлых грунтовых блоков вертикальными швами и отрывом их от основного массива по границе промерзания, а формирование путем укладки грунтовых блоков нижним основанием вверх. To achieve the specified technical result in the method of erecting the subgrade, including excavation from the reserve, the formation of the subgrade by moving into the embankment, leveling and compaction of the soil, the difference is that the excavation is carried out by cutting frozen soil blocks with vertical seams and separating them from the main array along the freezing boundary, and the formation by laying soil blocks with the bottom base up.
Проводят нарезку промерзлых грунтовых блоков, покрытых теплоизолирующим материалов, высота покрова которого определяется по формуле
где λ - коэффициент теплопроводности грунта, ккал/м•ч•oС;
λсн - коэффициент теплопроводности теплоизолирующего материала, ккал/м•ч•oС;
Т - время промерзания, ч;
δм - объемный вес скелета грунта, кг/м3;
ρ - теплота кристаллизации льда, ккал/кг;
w - влажность грунта, доли единиц;
wнз - количество незамерзшей влаги, доли единиц;
wм - содержание миграционной влаги, доли единиц;
С - объемная теплоемкость грунта, ккал/м3•oС;
tв - температура воздуха, oС;
tзам - температура замерзания грунта, oС.Frozen ground blocks covered with heat-insulating materials are cut, the cover height of which is determined by the formula
where λ is the thermal conductivity of the soil, kcal / m • h • o C;
λ sn - coefficient of thermal conductivity of the insulating material, kcal / m • h • o С;
T - freezing time, h;
δ m - volumetric weight of the skeleton of the soil, kg / m 3 ;
ρ is the heat of crystallization of ice, kcal / kg;
w - soil moisture, fraction of units;
w NC - the amount of unfrozen moisture, a fraction of units;
w m - migration moisture content, fraction of units;
C - volumetric heat capacity of the soil, kcal / m 3 • o C;
t in - air temperature, o C;
t deputy - freezing temperature of the soil, o C.
В качестве теплоизолирующего материала используют снег. As heat-insulating material, snow is used.
Анализ заявленного изобретения и существующего способа возведения земляного полотна показывает, что исключается рыхление всего грунтового массива, в связи с чем удельная энергоемкость процесса подготовки, выемки и перемещения грунта в земляное полотно станет значительно ниже по сравнению с существующим методом. Необходимо указать на то, что энергоемкость процесса нарезки вертикальных швов при подготовке грунтовых блоков составляет около 10% от энергоемкости разрушения всего мерзлого грунтового массива, удаляемого по существующей технологии в отвал. Используя отрыв по границе талый - мерзлый грунт при отрыве блока от основного массива, происходит увеличение объема блока на 25% (от его массы) за счет внутреннего сцепления частиц грунта, что также снижает в конечном итоге энергоемкость процесса. Analysis of the claimed invention and the existing method of erecting the subgrade shows that loosening of the entire soil mass is excluded, and therefore the specific energy consumption of the process of preparation, excavation and movement of soil into the subgrade will be significantly lower compared to the existing method. It must be pointed out that the energy intensity of the process of cutting vertical joints during the preparation of soil blocks is about 10% of the energy intensity of the destruction of the entire frozen soil mass that is removed by the existing technology into the dump. Using separation at the boundary between thawed and frozen soil when the block is separated from the main massif, the block volume increases by 25% (of its mass) due to internal adhesion of soil particles, which also ultimately reduces the energy consumption of the process.
Основное влияние на глубину промерзания грунтового массива оказывают продолжительность периода с отрицательными температурами воздуха и температура воздуха в этот период. Для получения грунтовых блоков заданной высоты необходимо поддерживать глубину промерзания грунтового массива постоянной. Это достигается путем использования теплоизолирующего материала. Для этого может быть использован снег. Необходимая высота снежного покрова для поддержания постоянной глубины промерзания грунтового массива определяется на основе теплотехнических расчетов по предложенной авторами формуле. Данная формула была выведена нами на основе теоретических зависимостей по теплотехническим расчетам для определения параметров теплоизолирующего материала при заданной глубине промерзания грунтового массива (высоте грунтовых блоков). The main influence on the depth of freezing of the soil mass is exerted by the length of the period with negative air temperatures and air temperature during this period. To obtain soil blocks of a given height, it is necessary to keep the depth of freezing of the soil mass constant. This is achieved by using heat insulating material. Snow can be used for this. The necessary height of the snow cover to maintain a constant depth of freezing of the soil mass is determined on the basis of heat engineering calculations according to the formula proposed by the authors. We derived this formula on the basis of theoretical dependences in thermotechnical calculations to determine the parameters of the heat-insulating material at a given depth of freezing of the soil mass (height of soil blocks).
Анализ патентов и научно-технических источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявленный способ возведения земляного полотна соответствует условию "новизна". An analysis of patents and scientific and technical sources containing information about analogues of the claimed invention made it possible to establish that the claimed method of construction of the subgrade corresponds to the condition of "novelty."
В целях установить, соответствует ли представленный способ возведения земляного полотна условию "изобретательский уровень", была проведена дополнительная работа, по результатам которой можно сказать, что существующий способ строительства и известный уровень техники не оказывают существенного влияния на достижение технического результата в представленном изобретении. In order to establish whether the presented method of erecting the subgrade corresponds to the condition "inventive step", additional work was carried out, according to the results of which it can be said that the existing method of construction and the prior art do not significantly affect the achievement of the technical result in the presented invention.
Это позволяет сделать вывод о соответствии представленного способа условию "изобретательский уровень". This allows us to conclude that the presented method meets the condition of "inventive step".
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено поперечное сечение земляного полотна и боковых резервов; на фиг.2 - вид сверху земляного полотна и боковых резервов; на фиг.3 - продольное сечение земляного полотна; на фиг.4 - продольное сечение бокового резерва. The invention is illustrated by drawings, where in Fig.1 shows a cross section of the subgrade and side reserves; figure 2 is a top view of the subgrade and side reserves; figure 3 is a longitudinal section of the subgrade; figure 4 is a longitudinal section of a side reserve.
Способ возведения земляного полотна осуществляется следующим образом. В зимнее время года в боковых резервах проводят подготовку грунтовых блоков путем нарезки вертикальных швов в земляном массиве. Отделение грунта от основного массива осуществляется по границе промерзания, возведение земляного полотна осуществляется укладкой грунтовых блоков нижним основанием вверх непосредственно из боковых резервов в земляное полотно дороги при помощи манипулятора с клещевым захватом. The method of construction of the subgrade is as follows. In the winter season, in the lateral reserves, the preparation of soil blocks is carried out by cutting vertical seams in the earth mass. Separation of soil from the main massif is carried out along the freezing boundary, the construction of the subgrade is carried out by laying the soil blocks with the lower base up directly from the side reserves into the road subgrade with the help of a manipulator with a tick grab.
Размеры блоков устанавливаются из запроектированных данных высоты земляного полотна. Заданная глубина промерзания определяется исходя из проектных данных на автодорогу, на основе этого определяется высота теплоизолирующего материала. Block sizes are set from the projected subgrade height data. The set freezing depth is determined on the basis of the design data for the road, on the basis of this the height of the heat-insulating material is determined.
На фиг. 1 показаны грунтовые блоки 1, уложенные в земляное полотно. Они имеют боковые кромки 2 и нижнее основание 3. Кроме этого, на фиг.2 показаны продольные швы 4 и забои 5. In FIG. 1 shows soil blocks 1 laid in a subgrade. They have
Пример 1. Перед возведением земляного полотна в боковых резервах дорожной полосы формируют грунтовые блоки длиной 3,5 м, шириной 0,6 м и высотой 0,5 м путем нарезки продольных швов. Затем производится отделение грунтового блока от основного массива способом отрыва, после чего блоки укладываются в земляное полотно основанием вверх. Для обеспечения отрыва в начале участка закладывается забой. При формировании и укладке грунтовых блоков средняя температура окружающей среды составляла -15oС.Example 1. Before the construction of the subgrade in the lateral reserves of the road lane, soil blocks are formed with a length of 3.5 m, a width of 0.6 m and a height of 0.5 m by cutting longitudinal seams. Then, the soil block is separated from the main array by the separation method, after which the blocks are laid in the subgrade with the base up. To ensure separation at the beginning of the plot, a face is laid. When forming and laying soil blocks, the average ambient temperature was -15 o C.
Пример 2. Необходимо получить блоки высотой 1 м, длиной 3,5 м, шириной 0,6 м через 30 дней после начала строительства. В качестве теплоизолирующего материала используют снег. Для этого рассчитывают высоту снежного покрова, необходимую для предотвращения промерзания грунтового массива глубже чем 1 м:
где λ - коэффициент теплопроводности грунта, ккал/м•ч•oС;
λсн - коэффициент теплопроводности теплоизолирующего материала, ккал/м•ч•oС;
Т - время промерзания, ч;
δм - объемный вес скелета грунта, кг/м3;
ρ - теплота кристаллизации льда, ккал/кг;
w - влажность грунта, доли единиц;
wнз - количество незамерзшей влаги, доли единиц;
wм - содержание миграционной влаги, доли единиц;
С - объемная теплоемкость грунта, ккал/м3•oС;
tв - температура воздуха, oС;
tзам - температура замерзания грунта, oС
Остальные действия аналогично примеру 1.Example 2. It is necessary to obtain blocks 1 m high, 3.5 m long, 0.6 m wide 30 days after the start of construction. As heat-insulating material, snow is used. To do this, calculate the height of the snow cover necessary to prevent freezing of the soil massif deeper than 1 m:
where λ is the thermal conductivity of the soil, kcal / m • h • o C;
λ sn - coefficient of thermal conductivity of the insulating material, kcal / m • h • o С;
T - freezing time, h;
δ m - volumetric weight of the skeleton of the soil, kg / m 3 ;
ρ is the heat of crystallization of ice, kcal / kg;
w - soil moisture, fraction of units;
w NC - the amount of unfrozen moisture, a fraction of units;
w m - migration moisture content, fraction of units;
C - volumetric heat capacity of the soil, kcal / m 3 • o C;
t in - air temperature, o C;
t deputy - freezing temperature of the soil, o С
The remaining steps are analogous to example 1.
Заявленный способ дает возможность возведения земляного полотна на переувлажненных грунтах, осуществления строительства в период с отрицательными температурами воздуха, что позволит увеличить сроки строительства дорог и снизить стоимость возведения земляного полотна, а значит, и дороги в целом. The claimed method makes it possible to erect a subgrade on waterlogged soils, to carry out construction during periods with negative air temperatures, which will increase the construction time of roads and reduce the cost of erecting a subgrade, and hence the road as a whole.
Для заявленного способа в том виде, как он охарактеризован в независимом пункте изложенной формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "промышленная применимость". For the inventive method in the form as described in the independent paragraph of the claims, the possibility of its implementation using the means described in the application is confirmed. Therefore, the claimed invention meets the condition of "industrial applicability".
Claims (3)
где λ - коэффициент теплопроводности грунта, ккал/м•ч•oC;
λсн - коэффициент теплопроводности теплоизолирующего материала, ккал/м•ч•oC;
Т - время промерзания, ч;
δм - объемный вес скелета грунта, кг/м3;
ρ - теплота кристаллизации льда, ккал/кг;
w - влажность грунта, доли единиц;
wнз - количество незамерзшей влаги, доли единиц;
wм - содержание миграционной влаги, доли единиц;
С - объемная теплоемкость грунта, ккал/м3•oC;
tв - температура воздуха, oC;
tзам - температура замерзания грунта, oC.2. The method according to p. 1, characterized in that they carry out the cutting of frozen soil blocks covered with heat-insulating material, the height of the cover of which is determined by the formula
where λ is the thermal conductivity of the soil, kcal / m • h • o C;
λ sn - the coefficient of thermal conductivity of the insulating material, kcal / m • h • o C;
T - freezing time, h;
δ m - volumetric weight of the skeleton of the soil, kg / m 3 ;
ρ is the heat of crystallization of ice, kcal / kg;
w - soil moisture, fraction of units;
w NC - the amount of unfrozen moisture, a fraction of units;
w m - migration moisture content, fraction of units;
C is the volumetric heat capacity of the soil, kcal / m 3 • o C;
t in - air temperature, o C;
t deputy - freezing temperature of the soil, o C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001101059A RU2198255C2 (en) | 2001-01-11 | 2001-01-11 | Roadbed building method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2001101059A RU2198255C2 (en) | 2001-01-11 | 2001-01-11 | Roadbed building method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2001101059A RU2001101059A (en) | 2003-01-10 |
| RU2198255C2 true RU2198255C2 (en) | 2003-02-10 |
Family
ID=20244790
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2001101059A RU2198255C2 (en) | 2001-01-11 | 2001-01-11 | Roadbed building method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2198255C2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115029976A (en) * | 2022-06-15 | 2022-09-09 | 江苏交水建智能装备研究院有限公司 | Roadbed coverage effect combined prevention and control method based on soil body solidification and partition technology |
-
2001
- 2001-01-11 RU RU2001101059A patent/RU2198255C2/en active
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| ИВАНОВ Н.Н. и др. Строительство автомобильных дорог. Т.I, 2-е изд. - М.: Транспорт, 1980, с.196-200. * |
| Руководство по сооружению земляного полотна автомобильных дорог. - М.: Транспорт, 1982, с.35-42, 137-144. ИЛЬИН Б.А., КУВАЛДИН Б.И. Проектирование, строительство и эксплуатация лесовозных дорог. - М.: Лесная промышленность, 1982, с.384. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115029976A (en) * | 2022-06-15 | 2022-09-09 | 江苏交水建智能装备研究院有限公司 | Roadbed coverage effect combined prevention and control method based on soil body solidification and partition technology |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Van Vliet‐Lanoë | Differential frost heave, load casting and convection: converging mechanisms; a discussion of the origin of cryoturbations | |
| Hallet et al. | Dynamics of periglacial sorted circles in western Spitsbergen | |
| Van Vliet‐Lanoë et al. | Structures caused by repeated freezing and thawing in various loamy sediments: a comparison of active, fossil and experimental data | |
| Murton et al. | Physical modelling of bedrock brecciation by ice segregation in permafrost | |
| Matsuoka | Soil moisture variability in relation to diurnal frost heaving on Japanese high mountain slopes | |
| CN107100184A (en) | Caved in the composite foundation and construction method with sapping area for arid biogeographic zone earthen ruins | |
| CN115305763B (en) | Road subgrade structure in high-altitude area and construction method thereof | |
| Black et al. | Historical perspectives in frost heave research: The early works of S. Taber and G. Beskow | |
| CN109594442A (en) | Garden path construction technology | |
| Price | Subsurface movement on solifluction slopes in the Ruby Range, Yukon Territory, Canada—a 20-year study | |
| RU2198255C2 (en) | Roadbed building method | |
| Yardley | Frost-thrusting in the Northwest Territories | |
| Yamanouchi et al. | Soil improvement with quicklime and filter fabric | |
| Whiteman | Periglacial landforms and landscape development in southern England | |
| RU2215844C1 (en) | Method of road bed construction | |
| Sharp | Concrete in Highway Engineering: International Series of Monographs in Civil Engineering | |
| RU2325534C1 (en) | Method for mined land reclamation | |
| Elliott | Microfabric evidence for podzolic soil inversion by solifluction processes | |
| US20060213146A1 (en) | Method of making a flat foundation for a floor without substantial excavation and foundation made by said method | |
| RU2448251C1 (en) | Recovery method of mined-out pits for construction of cemetery-museum | |
| RU2448252C1 (en) | Recovery method of mined-out pits for construction of cemetery-museum | |
| RU2198254C2 (en) | Roadbed building method | |
| RU2249082C1 (en) | Method for erecting shallow and surface foundations in thawed ground located above underlying permafrost or rock grounds | |
| SU914706A1 (en) | Method of erecting counter-filtration elements of dams | |
| Lee | Slope movements in the Cheshire Quartzite, southwestern Vermont |