RU2256031C1 - Дорожная насыпь на вечной мерзлоте - Google Patents
Дорожная насыпь на вечной мерзлоте Download PDFInfo
- Publication number
- RU2256031C1 RU2256031C1 RU2004107428/03A RU2004107428A RU2256031C1 RU 2256031 C1 RU2256031 C1 RU 2256031C1 RU 2004107428/03 A RU2004107428/03 A RU 2004107428/03A RU 2004107428 A RU2004107428 A RU 2004107428A RU 2256031 C1 RU2256031 C1 RU 2256031C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- embankment
- soil
- width
- permafrost
- road
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Devices Affording Protection Of Roads Or Walls For Sound Insulation (AREA)
- Road Paving Structures (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области строительства, а именно к сооружению дорожных насыпей на вечномерзлых грунтах в их основаниях. Дорожная насыпь на вечной мерзлоте содержит тело насыпи, уложенное на естественную поверхность грунта, балластную призму, расположенную на основной площадке насыпи, и теплоизоляционный слой. Она содержит боковые вспомогательные массивы грунта высотой не менее 0,3 м, шириной вб, расположенные в пределах основной площадки насыпи, ее откосов и на горизонтальном участке на естественной поверхности грунта у подошвы откосов насыпи, и примыкающие с обеих сторон к балластной призме, а теплоизоляционный слой с термическим сопротивлением RT расположен на выравнивающем слое из сухомерзлого песка непосредственно под балластной призмой и боковыми вспомогательными массивами, ширину вб определяют из указанного условия. Технический результат состоит в обеспечении устойчивости и долговечности насыпей в области распространения вечномерзлых грунтов при сильном снегопереносе, существенном упрощении круглогодичной технологии их возведения и расширении области применения местных мерзлых грунтов. 1 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Изобретение относится к области строительства, а именно к сооружению дорожных насыпей на вечномерзлых грунтах в их основаниях.
Известны виды поперечных профилей насыпей, сооружаемых в обычных условиях вне зоны распространения вечномерзлых грунтов (М.А. Фришман, И.Н. Хохлов, В.П. Титов. Земляное полотно железных дорог. Изд-во “Транспорт”, 1972, с. 15, рис. 1).
Недостатки таких профилей насыпей заключаются в том, что в случае применения их в области распространения вечной мерзлоты на просадочных при оттаивании мерзлых грунтах основание насыпи деформируется, что влечет за собой разрушение насыпи.
Наиболее близкой к предлагаемой является насыпь с заменой грунтов в основании, предназначенная для применения в области распространения вечной мерзлоты (Г.Н. Жинкин, И.А. Грачев. “Особенности строительства железных дорог в районах распространения вечной мерзлоты и болот”, М., УМК МПС России, 2000, с. 31, рис. 1.6).
Недостатком такой конструкции является то, что для устройства замены требуется нередко дефицитный дренирующий грунт. Кроме того, вырезка мерзлого грунта в основании насыпи при зимнем производстве работ трудоемка, а при летнем - приводит к растеплению большого массива вечномерзлых грунтов в основании, понижающему их прочностные характеристики.
Предлагаемым изобретением решается задача обеспечения устойчивости и долговечности насыпей в области распространения вечномерзлых грунтов при сильном снегопереносе с существенным упрощением круглогодичной технологии их возведения и расширения области применения местных мерзлых грунтов.
Для достижения указанного технического результата дорожная насыпь на вечной мерзлоте, содержащая тело насыпи, уложенное на естественную поверхность грунта, балластную призму, расположенную на основной площадке насыпи и теплоизоляционный слой, включает боковые вспомогательные массивы грунта высотой не менее 0,3 м, шириной вб, примыкающие с обеих сторон к балластной призме и расположенные в пределах основной площадки насыпи, ее откосов и на горизонтальном участке на естественной поверхности грунта у подошвы откосов насыпи, а теплоизоляционный слой с термическим сопротивлением Rт расположен на выравнивающем слое из сухомерзлого песка непосредственно под балластной призмой и боковыми вспомогательными массивами, при этом Rт определяют теплофизическим расчетом из условий недопустимости сезонного протаивания грунта под балластной призмой, а ширину в боковых вспомогательных массивах определяют из условий:
где вб - ширина бокового вспомогательного массива грунта, м;
врасч - ширина бокового вспомогательного массива грунта, определяемая теплофизическим расчетом из условий обеспечения требуемой температуры грунта под телом балластной призмы, м;
hн - высота насыпи, м;
вп - расстояние между бровками откоса балластной призмы и бровкой основной площадки насыпи, м;
вотк - длина откоса насыпи, м;
вг - длина горизонтального участка вспомогательного массива грунта у подошвы откоса насыпи, м.
Кроме того, боковые вспомогательные массивы могут быть выполнены из недренирующего твердомерзлого грунта с устройством дренажных прорезей для стока дождевых вод. А теплоизоляционный слой по ширине выполнен с разрывами шириной 0,3 - 3,0 м, размещенными за пределами участка не менее 4 м от оси насыпи и не менее половины ширины подошвы насыпи.
Предлагаемая дорожная насыпь иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 изображена насыпь с высотой, приближающейся к нулю, при наличии сплошной теплоизоляции, поперечное сечение;
на фиг. 2 - то же, вид в плане;
на фиг. 3 изображена насыпь с высотой, приближающейся к нулю, при наличии теплоизоляции с разрывом;
на фиг. 4 - то же, вид в плане;
на фиг. 5 изображено поперечное сечение насыпи малой высоты.
Дорожная насыпь на вечномерзлых грунтах предлагаемой конструкции содержит тело 1 насыпи, отсыпанной на естественную поверхность 2 основания, балластную призму 3, размещенную в пределах основной площадки 4 насыпи, боковые вспомогательные массивы 5, примыкающие по бокам к балластной призме 3, размещенные в пределах основной площадки 4 насыпи, ее откосов 6 и естественной поверхности 2 у подошвы откосов 6, и теплоизоляцию 7, размещенную непосредственно под балластным слоем 3 и боковыми вспомогательными массивами 5. Теплоизоляция 7 выполнена, например, из пеноплэкса. Термическое сопротивление теплоизоляции Rт, а следовательно, и толщина пеноплэкса определяются теплофизическим расчетом. Слой пеноплэкса размещен на выравнивающем слое 8 из песка. В случае, когда высота тела насыпи hн более 0,5 м, для обеспечения отвода дождевых вод между теплоизоляцией 7 и балластной призмой 3 размещен слой геотекстиля 9. Фильтрующая прослойка 9 из геотекстиля укладывается с уклоном 0,02% в обе стороны от оси насыпи с выпуском на поверхность откоса порядка 0,2 м (фиг. 5). Если высота тела насыпи hн стремится к нулю, то в случае применения для боковых вспомогательных массивов 5 местного недренирующего грунта в теле этих массивов устраивают дренирующие прорези 10 шириной впр на расстоянии вдр друг от друга. Из опыта работы подобных дренажных устройств величины впр и вдр должны быть соответственно 0,5 м и 5 -15 м. При этом дренирующая прорезь и балластная призма должны содержать обойму 11 из геотектиля.
Главное назначение боковых вспомогательных массивов грунта - защита теплоизолирующего слоя от повреждений. Кроме того, вспомогательное покрытие позволяет уменьшить необходимую толщину теплоизоляции. Вспомогательный массив 5 может отсыпаться талым, сухомерзлым дренирующим или твердомерзлым недренирующим грунтом.
Ширина боковых вспомогательных массивов вб должна быть не менее 2,0 м из условий недопущения резкого понижения нулевой изотермы по бокам балластной призмы на момент окончания теплого периода года. В результате величина вб определяется из условий:
где врасч - ширина бокового вспомогательного массива грунта, определяемая теплофизическим расчетом из условий обеспечения требуемой температуры грунта под телом балластной призмы, м;
hн - высота насыпи, м;
вп - расстояние между бровками откоса балластной призмы и бровкой основной площадки насыпи, м;
вотк - длина откоса насыпи, м;
вг - длина горизонтального участка вспомогательного массива грунта у подошвы откоса насыпи, м.
Высота hб бокового вспомогательного массива 5 должна быть не менее 0,3 м из условий применения средств уплотнения грунта.
Для обеспечения более низких температур под внешними сторонами боковых вспомогательных массивов 5 в теплоизоляции 7 могут быть устроены разрывы 12, ширина которых вр может колебаться от 0,3 до 3,0 м. По условиям обеспечения устойчивости пути расстояние от оси насыпи до края разрыва должно быть не менее половины ширины подошвы насыпи или менее 4,0 м. Положение нулевой изотермы (верхней границы вечной мерзлоты) на момент окончания теплого периода в естественных условиях после постройки насыпи при сплошной теплоизоляции и после постройки насыпи при наличии разрывов в теплоизоляции показано соответственно позициями 13, 14, 15. При сплошной теплоизоляции нулевая изотерма 14 под краем бокового вспомогательного массива 5 уходит вниз (фиг. 1), что может привести к нежелательным осадкам массива 5. В случае разрыва в теплоизоляции (фиг. 3) нулевая изотерма 15 под краем массива 5 существенно поднимается вверх, однако под разрывом имеет место сезонное протаивание. Чтобы избежать продольной фильтрации дождевых вод под разрывом, по длине разрывов 12 устроены перемычки 16, на протяжении которых теплоизоляция выполнена непрерывной. Длина перемычки ln=2-3 м.
Насыпь сооружают в зимний период. Тело 1 насыпи отсыпают из твердомерзлого местного грунта, далее на выравнивающий слой 8, состоящий из сухомерзлого грунта, укладывают теплоизоляцию 7. Из сухомерзлого грунта отсыпают балластную призму 3. Боковые вспомогательные массивы могут быть выполнены из твердомерзлого местного грунта.
В тепловом отношении насыпь работает следующим образом. В зимний период в условиях Заполярья, где имеет место сильный снегоперенос, с верхней поверхности балластной призмы и боковых вспомогательных массивов снег сдувается, что способствует активному поступлению холода в грунты основания. Хотя в летний период поверхность также оголена, что способствует соответственно поступлению в грунт тепла, суммарный за год тепловой баланс обеспечивает формирование отрицательных температур в грунтах оснований. Температурный режим грунтов оснований зависит от среднегодовой температуры воздуха, мощности теплоизоляции, ширины боковых вспомогательных массивов, степени потепления климата и др., поэтому он определяется теплофизическим расчетом.
При разработке данного изобретения было решено два технических противоречия.
Противоречие первое. Поскольку основным требованием разрабатываемого технического решения была недопустимость осадок насыпи при наличии просадочных грунтов оснований, естественным решением было применение теплоизоляции под балластной призмой. Применение теплоизоляции позволяет снизить глубину сезонного протаивания вплоть до ее полной ликвидации непосредственно под пенопластом. Однако при применении пенопласта в случае потепления климата происходит растепление грунтов оснований, и в случае наличия пенопласта под балластной призмой увеличиваются боковые тепловые потоки на глубине в сторону оси насыпи, что, в свою очередь, способствует растеплению грунтов. Улучшение температурного режима может быть достигнуто уширением зоны теплоизоляции. Однако в этом случае она должна быть заглублена в грунт, чтобы иметь защитный слой. При заглублении теплоизоляции на поверхности будет откладываться слой снега, что ухудшит температурный режим. Таким образом, с одной стороны, необходимо уширение и углубление теплоизоляции, с другой, углубление не нужно.
Противоречие решено введением бокового вспомогательного массива.
Противоречие второе. При применении теплоизоляции под боковым вспомогательным массивом на его внешнем краю нулевая изотерма в конце теплого периода резко уходит вниз, что может привести к нежелательным деформациям. Дальнейшее уширение бокового вспомогательного массива не приводит к результатам. Выход из противоречия был найден устройством “разрыва” в теплоизоляции, через который подкачивается холод через оголенную зимой поверхность бокового вспомогательного массива.
Эффективность применения предлагаемой конструкции достигается при следующих условиях:
- сильный снегоперенос;
- температура грунтов основания до постройки насыпи порядка минус 2°С и выше;
- нулевая или малая высота насыпи (не превышающая глубины сезонного протаивания);
- вероятность глобального потепления климата;
- требование одностадийности строительства (т.е. последующие деформации земполотна и их устранение недопустимы);
- минимальное использование привозных материалов.
Claims (3)
1. Дорожная насыпь на вечной мерзлоте, содержащая тело насыпи, уложенное на естественную поверхность грунта, балластную призму, расположенную на основной площадке насыпи, и теплоизоляционный слой, отличающаяся тем, что она содержит боковые вспомогательные массивы грунта высотой не менее 0,3 м, шириной вб, расположенные в пределах основной площадки насыпи, ее откосов и на горизонтальном участке на естественной поверхности грунта у подошвы откосов насыпи и примыкающие с обеих сторон к балластной призме, а теплоизоляционный слой с термическим сопротивлением Rт расположен на выравнивающем слое из сухомерзлого песка непосредственно под балластной призмой и боковыми вспомогательными массивами, ширину вб определяют из условия
вб ≥ вn + вотк + вг ,
где вб - ширина бокового вспомогательного массива грунта, м;
вn - расстояние между бровкой откоса балластной призмы и бровкой основной площадки насыпи, м;
вотк - длина откоса насыпи, м;
вг - длина горизонтального участка вспомогательного массива грунта у подошвы откоса насыпи, м.
2. Дорожная насыпь по п.1, отличающаяся тем, что боковые вспомогательные массивы выполнены из недренирующего твердомерзлого грунта с устройством дренажных прорезей для стока дождевых вод.
3. Дорожная насыпь по п.1, отличающаяся тем, что по ширине теплоизоляционный слой выполнен с разрывами шириной 0,3-3,0 м, размещенными за пределами участка не менее 4 м от оси насыпи и не менее половины ширины подошвы насыпи.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004107428/03A RU2256031C1 (ru) | 2004-03-15 | 2004-03-15 | Дорожная насыпь на вечной мерзлоте |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004107428/03A RU2256031C1 (ru) | 2004-03-15 | 2004-03-15 | Дорожная насыпь на вечной мерзлоте |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2256031C1 true RU2256031C1 (ru) | 2005-07-10 |
Family
ID=35838401
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004107428/03A RU2256031C1 (ru) | 2004-03-15 | 2004-03-15 | Дорожная насыпь на вечной мерзлоте |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2256031C1 (ru) |
-
2004
- 2004-03-15 RU RU2004107428/03A patent/RU2256031C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ЖИНКИН Г.Н., ГРАЧЕВ И.А. Особенности строительства железных дорог в районах распространения вечной мерзлоты и болот. М., 2000, с. 31, рис. 1.6. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4918686B2 (ja) | 路面冷却道路構造 | |
Varlamov | Thermal monitoring of railway subgrade in a region of ice-rich permafrost, Yakutia, Russia | |
RU2324032C1 (ru) | Дорожная насыпь на вечномерзлых грунтах | |
RU2618108C2 (ru) | Дренажная система на вечномерзлых грунтах | |
RU170257U1 (ru) | Устройство гидроизоляции разделительной полосы дорожной одежды автомобильной дороги на просадочных грунтах | |
Seppälä | Geomorphological aspects of road construction in a cold environment, Finland | |
RU89858U1 (ru) | Дорожная насыпь на вечномерзлых грунтах оснований | |
RU2256031C1 (ru) | Дорожная насыпь на вечной мерзлоте | |
RU60546U1 (ru) | Насыпь дороги на вечномерзлых грунтах | |
RU2256032C1 (ru) | Дорожная насыпь на вечномерзлых грунтах | |
RU2761272C1 (ru) | Дренажная система для стабилизации дорожного полотна на протаявших слабых грунтах | |
RU2059752C1 (ru) | Насыпь на косогорных участках местности с сильнольдистыми многолетнемерзлыми грунтами | |
RU58562U1 (ru) | Насыпь малой высоты дороги на вечномерзлых грунтах | |
RU2244781C1 (ru) | Дорожная выемка | |
Robinsky et al. | Design of insulated foundations | |
RU2767636C1 (ru) | Водоотводная система в дорожной выемке тоннельного типа на вечной мерзлоте | |
RU2245957C1 (ru) | Водоотводная канава | |
RU2705656C1 (ru) | Дорожная насыпь на вечной мерзлоте | |
Raymond et al. | Evaluation and suggested improvements to highway edge drains incorporating geotextiles | |
RU47380U1 (ru) | Теплоизолирующий слой дорожной конструкции на вечномёрзлых грунтах | |
RU2782642C1 (ru) | Структура температурного охлаждения для инженерно-технического обустройства насыпей и откосов в районах вечной мерзлоты | |
RU2753329C2 (ru) | Способ защиты мерзлого основания насыпи дорожного полотна от негативного влияния обводнения | |
RU58132U1 (ru) | Выемка дороги на вечномерзлых грунтах | |
RU2310035C2 (ru) | Способ возведения грунтовой плотины мерзлого типа | |
RU165499U1 (ru) | Рамно-лежневая опора с тенеобразующим навесом временного моста |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170316 |
|
NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20181019 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
PC41 | Official registration of the transfer of exclusive right |
Effective date: 20190211 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200316 |