RU2536538C1 - Способ снижения деформаций автомобильных и железных дорог на многолетнемерзлых грунтах, оттаивающих в процессе эксплуатации - Google Patents
Способ снижения деформаций автомобильных и железных дорог на многолетнемерзлых грунтах, оттаивающих в процессе эксплуатации Download PDFInfo
- Publication number
- RU2536538C1 RU2536538C1 RU2013133504/03A RU2013133504A RU2536538C1 RU 2536538 C1 RU2536538 C1 RU 2536538C1 RU 2013133504/03 A RU2013133504/03 A RU 2013133504/03A RU 2013133504 A RU2013133504 A RU 2013133504A RU 2536538 C1 RU2536538 C1 RU 2536538C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filled
- crushed stone
- permafrost soils
- wells
- deformations
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A30/00—Adapting or protecting infrastructure or their operation
- Y02A30/60—Planning or developing urban green infrastructure
Landscapes
- Road Paving Structures (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области строительства и эксплуатации автомобильных и железных дорог и может быть использовано для предупреждения их деформаций, возникающих вследствие оттаивания в процессе эксплуатации многолетнемерзлых грунтов, находящихся в основании земляного полотна. Технический результат - повышение эффективности снижения деформаций автомобильных и железных дорог на оттаивающих в процессе эксплуатации многолетнемерзлых грунтах, находящихся в основании земляного полотна. Для реализации способа производят выемку естественного грунта на оптимальную глубину, бурение со дна выемки вертикальных и наклонных скважин до кровли многолетнемерзлых грунтов, погружение в скважины стальных труб, заполненных песком и в верхней части бетоном, отсыпку по всей площади дна выемки буферного слоя из щебня, укладку поверх буферного слоя слоев горизонтальных армирующих элементов в виде георешеток, заполненных щебнем, заполнение выемки крупнообломочным грунтом с последующим устройством дорожной одежды. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области строительства и эксплуатации автомобильных и железных дорог и может быть использовано для предупреждения их деформаций, возникающих вследствие оттаивания в процессе эксплуатации многолетнемерзлых грунтов, находящихся в основании земляного полотна.
Известен способ возведения насыпей на слабых грунтах путем изготовления под откосными частями насыпи цилиндрических вертикальных опор из геосетки с каменным заполнением (Джоунс К.Д. Сооружения из армированного грунта. - М.: Стройиздат, 1989 - с.20).
Недостатки известного способа:
- отсутствие сплошных горизонтальных армирующих элементов, перераспределяющих вертикальные силовые воздействия от насыпи авто (ж/д) транспорта на вертикальные опоры;
- устройство вертикальных опор только под откосными частями насыпи;
- возможность разрушения цилиндрических вертикальных опор за счет воздействия на них горизонтальных деформаций, вызывающих, соответственно, изгиб и срез опор.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ возведения дорог на болотах, представляющих собой прослойку из геотекстильного материала, горизонтально укладываемую под насыпью, и вертикальных песчаных дрен либо дрен из геотекстильного материала (Рекламный проспект на ВДНХ СССР. Возможности применения геотекстильных материалов в строительстве. - Московская область, г. Балашиха - 6 - 1989. - 16 с.).
Недостатками известного способа являются невозможность его применения в условиях оттаивающих многолетнемерзлых грунтов ввиду недостаточной несущей способности вертикальных песчаных дрен либо дрен из геотекстильного материала, укладка прослойки из геотекстильного материала непосредственно в подошве насыпи, недостаточная прочность прослойки из геотекстиля к воздействию статических и динамических нагрузок.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности снижения деформаций автомобильных и железных дорог на оттаивающих в процессе эксплуатации многолетнемерзлых грунтах, находящихся в основании земляного полотна.
Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что способ снижения деформаций автомобильных и железных дорог на многолетнемерзлых грунтах, включающий возведение под насыпью цилиндрических вертикальных опор и укладку прослойки из геотекстильного материала, отличается тем, что предварительно, в пределах земляного полотна дороги, осуществляют выемку естественного грунта, со дна выемки производят бурение скважин в шахматном порядке до кровли многолетнемерзлых грунтов, при этом крайние от дорожного полотна скважины, с обеих его сторон, выполняют наклонными, в скважины на всю глубину погружают стальные трубы, заполненные песком и в верхней части бетоном, по всей площади дна выемки производят отсыпку слоя из щебня с укладкой поверх него слоев горизонтальных армирующих элементов в виде георешеток, заполненных щебнем, на глубину не менее 2-2,5 м от низа конструкции дорожной одежды, далее выемку заполняют крупнообломочным грунтом с последующим возведением дорожной одежды, при этом глубину выемки выбирают с учетом положения кровли мгоголетнемерзлых грунтов и глубины погружения стальных труб.
Заявленный способ отличается от прототипа тем, что позволяет:
- исключить деформации сооружения, возникающие в процессе его эксплуатации вследствие деградации многолетнемерзлых грунтов;
- принципиально изменить напряженно-деформированное состояние основания земляного полотна с целью повышения его несущей способности;
- преобразовать параметры физико-механических свойств слабых грунтов основания земляного полотна.
Для реализации способа используют:
- выемку естественного грунта на оптимальную глубину;
- бурение со дна выемки вертикальных и наклонных скважин до кровли многолетнемерзлых грунтов;
- погружение в скважины стальных труб, заполненных песком и в верхней части бетоном;
- по всей площади дна выемки отсыпку буферного слоя из щебня;
- укладку поверх буферного слоя слоев горизонтальных армирующих элементов в виде георешеток, заполненных щебнем (псевдоплита);
- заполнение выемки крупнообломочным грунтом с последующим устройством дорожной одежды.
Исключение деформаций в процессе эксплуатации автомобильных и железных дорог на оттаивающих многолетнемерзлых грунтах можно объяснить следующим образом. Известно, что деформации дорожной одежды вызваны, как правило, снижением несущей способности грунтов оснований земляного полотна в процессе эксплуатации. Это связано с различными физико-геологическими процессами, в т.ч. и оттаиванием многолетнемерзлых грунтов.
В связи с этим проектные решения, базирующиеся на предположении о постоянстве кровли многолетнемерзлых грунтов во времени и пространстве, могут оказаться неэффективными. Например, основание земляного полотна, включающее многолетнемерзлые грунты (ММГ), может получить неравномерные деформации сложного характера в связи с неоднозначным положением кровли ММГ в процессе их оттаивания.
Так, в активной зоне основания земляного полотна возникает сложное напряженно-деформированное состояние, характеризующееся наличием не только вертикальных напряжений, но и горизонтальных с соответствующими перемещениями. В связи с этим имеется необходимость возведения автомобильных и железных дорог, которое бы обеспечивало надежную стабилизацию дорожной одежды в пространстве в любой промежуток времени ее эксплуатации на многолетнемерзлых грунтах.
Физически процесс исключения деформаций автомобильных и железных дорог на оттаивающих в процессе эксплуатации многолетнемерзлых грунтах можно представить следующим образом. В начальный период эксплуатации дорог, когда отметка кровли ММГ соответствует проектной, стальные трубы, погруженные в скважины до кровли ММГ, выполняют роль свай-стоек, передающих нагрузку от насыпи, дорожной одежды и веса транспорта на кровлю ММГ. Передача и распределение нагрузки на сваи-стойки осуществляется с помощью демпфирующего слоя из щебня и слоев горизонтально уложенных георешеток, заполненных щебнем (псевдоплиты).
При дальнейшей эксплуатации дороги вследствие воздействия комплекса природно-техногенных факторов возможна реализация одного из экзогенных процессов - деградация ММГ, сопровождающаяся понижением их кровли. В этом случае нижние концы стальных труб оказываются в слое талого грунта, обладающего низкой несущей способностью. При этом принципиально изменяется расчетная схема работы стальных труб - из свай-стоек они превращаются в вертикальные элементы, работа которых состоит в следующем. Вертикальные элементы через контактную поверхность с грунтом воспринимают упомянутую выше нагрузку своей боковой верхней частью. Такая схема передачи нагрузки вертикальным элементом в грунте обеспечивается его боковым обжатием грунтом за счет давления на грунт между вертикальными элементами от веса дорожной одежды, насыпи, веса транспорта, равномерно перераспределенного слоями георешеток, заполненных щебнем, и демпфирующего слоя из щебня. При этом крайние ряды вертикальных элементов, расположенных с обеих сторон оси дорожной одежды, испытывают значительные горизонтальные деформации, вызывающие изгиб элементов вплоть до их разрушения. В связи с этим крайние элементы выполняют наклонными к оси дорожной одежды, что позволяет изменить расчетную схему работы крайних элементов: они начинают работать преимущественно на сжатие совместно с их изгибом. Такое решение позволяет избежать разрушения крайних элементов, выполненных наклонно, за счет существенного снижения изгибающих моментов и передачи на элементы усилий сжатия, что благоприятно сказывается на работе конструкции элемента.
Следует отметить, что имеется принципиальное отличие работы основания с вертикальными и наклонными элементами от обычного свайного основания. Оно заключается в отсутствии конструктивного объединения верха упомянутых выше элементов ростверком, что предопределяет совершенно иную расчетную схему.
Работу слоев георешеток, заполненных щебнем, и демпфирующего слоя из щебня, укладываемых на дно выемки поверх вертикальных и наклонных элементов, можно объяснить, исходя из следующих соображений:
1. Работая совместно со щебнем, заполняющим пространство между георешетками, конструкция из слоев георешеток (псевдоплита) перераспределяет нагрузку между участками конструкции, обеспечивая передачу напряжений с перегруженных зон на соседние недогруженные, и воспринимает растягивающие напряжения. Таким образом, с учетом демфирующего слоя из щебня, на вертикальные и наклонные элементы, а также на грунт между ними передается относительно равномерная нагрузка с существенным снижением растягивающих усилий. Количество слоев георешеток определяется эффективностью работы конструкции «псевдоплиты» в условиях существующей расчетной ситуации и заданных нагрузок и воздействий.
2. Рассматривая расчетную схему работы вертикального элемента, можно заключить, что эпюра контактных касательных напряжений по его длине имеет двузначный характер: в верхней части имеет знак плюс, т.к. касательные напряжения направлены вниз, а в нижней части - знак минус в связи с противоположным направлением упомянутых напряжений. Это можно объяснить тем, что в верхней части элемент обжат грунтом за счет давления от «псевдоплиты» и демпфирующего слоя, а в нижней части возникают силы трения по его боковой поверхности.
Таким образом, усиление основания земляного полотна вертикальными и наклонными элементами и демпфирующим слоем из щебня с перекрытием их «псевдоплитой» приводит к резкому уменьшению деформаций всех видов и даже их полному исключению как в основании земляного полотна, насыпи, так и в дорожной одежде.
На чертеже показан общий вид земляного полотна и изображены дорожная одежда 1, выемка естественного грунта с заменой его на крупнообломочный 2, демфирующий слой из щебня 3, горизонтальные слои георешеток, заполненные щебнем (псевдоплита) 4, вертикальные и наклонные элементы 5, кровля многолетнемерзлых грунтов 6.
Способ осуществляют в следующей последовательности:
- производят выемку 2 естественного грунта на глубину, учитывающую оптимальное расстояние между низом дорожной одежды 1 и верхом «псевдоплиты» 4;
- выполняют со дна выемки бурение вертикальных и наклонных скважин в шахматном порядке до кровли многолетнемерзлых грунтов 6;
- в скважины погружают стальные трубы с упором в слой многолетнемерзлых грунтов, заполненные песком и в верхней части бетоном, выполняющие роль вертикальных и наклонных элементов 5;
- отсыпают по всей площади дна выемки 2 буферный слой из щебня 3;
- производят укладку поверх буферного слоя 3 слоев георешеток, заполненных щебнем (псевдоплита) 4;
- заполняют выемку крупнообломочным грунтом с последующим устройством дорожной одежды 1.
В предлагаемом изобретении положительный эффект заключается в следующем:
- снижается или исключается сама возможность деформаций автомобильных и железных дорог на многолетнемерзлых грунтах в процессе их эксплуатации;
- обеспечивается высокая надежность эксплуатации дорог в сложных инженерно-геологических условиях;
- исключаются затраты по восстановлению дорожной одежды при воздействии на земляное полотно различных негативных физико-геологических процессов.
Claims (1)
- Способ снижения деформаций автомобильных и железных дорог на многолетнемерзлых грунтах, включающий возведение под насыпью цилиндрических вертикальных опор и укладку прослойки из геотекстильного материала, отличающийся тем, что предварительно, в пределах земляного полотна дороги, осуществляют выемку естественного грунта, со дна выемки производят бурение скважин в шахматном порядке до кровли многолетнемерзлых грунтов, при этом крайние от дорожного полотна скважины, с обеих его сторон, выполняют наклонными, в скважины на всю глубину погружают стальные трубы, заполненные песком и в верхней части бетоном, по всей площади дна выемки производят отсыпку слоя из щебня с укладкой поверх него слоев горизонтальных армирующих элементов в виде георешеток, заполненных щебнем, на глубину не менее 2-2,5 м от низа конструкции дорожной одежды, далее выемку заполняют крупнообломочным грунтом с последующим возведением дорожной одежды, при этом глубину выемки выбирают с учетом положения кровли мгоголетнемерзлых грунтов и глубины погружения стальных труб.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013133504/03A RU2536538C1 (ru) | 2013-07-18 | 2013-07-18 | Способ снижения деформаций автомобильных и железных дорог на многолетнемерзлых грунтах, оттаивающих в процессе эксплуатации |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013133504/03A RU2536538C1 (ru) | 2013-07-18 | 2013-07-18 | Способ снижения деформаций автомобильных и железных дорог на многолетнемерзлых грунтах, оттаивающих в процессе эксплуатации |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2536538C1 true RU2536538C1 (ru) | 2014-12-27 |
Family
ID=53287353
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013133504/03A RU2536538C1 (ru) | 2013-07-18 | 2013-07-18 | Способ снижения деформаций автомобильных и железных дорог на многолетнемерзлых грунтах, оттаивающих в процессе эксплуатации |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2536538C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2593282C1 (ru) * | 2015-05-26 | 2016-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный университет путей сообщения" (УрГУПС) | Способ усиления земляного полотна железнодорожного пути на слабом основании |
RU2681722C1 (ru) * | 2018-05-30 | 2019-03-12 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Устройство для безосадочных насыпей высокоскоростной магистрали |
CN111101413A (zh) * | 2020-02-03 | 2020-05-05 | 甘肃省公路工程质量试验检测中心有限公司 | 一种应用于季节性冻土区盐渍土路基的装置及施工方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1048061A1 (ru) * | 1980-07-30 | 1983-10-15 | Ortenberg Ilya M | Основание под насыпь на слабых грунтах |
RU2074928C1 (ru) * | 1994-06-10 | 1997-03-10 | Валентин Георгиевич Кондратьев | Способ укрепления основания земляного полотна на вечномерзлых грунтах |
RU2114957C1 (ru) * | 1997-09-24 | 1998-07-10 | Гаврилов Геннадий Николаевич | Способ укрепления земляного сооружения и устройство для его осуществления |
RU2337205C1 (ru) * | 2007-01-18 | 2008-10-27 | Святослав Яковлевич Луцкий | Способ возведения земляного сооружения на слабых природных основаниях |
RU2449075C1 (ru) * | 2010-11-26 | 2012-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Финансово-Строительная компания "МостГеоЦентр" | Способ упрочнения слабого природного основания для возведения дорожного земляного полотна |
-
2013
- 2013-07-18 RU RU2013133504/03A patent/RU2536538C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1048061A1 (ru) * | 1980-07-30 | 1983-10-15 | Ortenberg Ilya M | Основание под насыпь на слабых грунтах |
RU2074928C1 (ru) * | 1994-06-10 | 1997-03-10 | Валентин Георгиевич Кондратьев | Способ укрепления основания земляного полотна на вечномерзлых грунтах |
RU2114957C1 (ru) * | 1997-09-24 | 1998-07-10 | Гаврилов Геннадий Николаевич | Способ укрепления земляного сооружения и устройство для его осуществления |
RU2337205C1 (ru) * | 2007-01-18 | 2008-10-27 | Святослав Яковлевич Луцкий | Способ возведения земляного сооружения на слабых природных основаниях |
RU2449075C1 (ru) * | 2010-11-26 | 2012-04-27 | Общество с ограниченной ответственностью "Финансово-Строительная компания "МостГеоЦентр" | Способ упрочнения слабого природного основания для возведения дорожного земляного полотна |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог. Росавтодор, Москва, 2003, п.4.1.3-4.1.9, рис.4.3. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2593282C1 (ru) * | 2015-05-26 | 2016-08-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уральский государственный университет путей сообщения" (УрГУПС) | Способ усиления земляного полотна железнодорожного пути на слабом основании |
RU2681722C1 (ru) * | 2018-05-30 | 2019-03-12 | Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги" | Устройство для безосадочных насыпей высокоскоростной магистрали |
CN111101413A (zh) * | 2020-02-03 | 2020-05-05 | 甘肃省公路工程质量试验检测中心有限公司 | 一种应用于季节性冻土区盐渍土路基的装置及施工方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111364486B (zh) | 一种用于抗滑桩边坡应急抢救的补救加固装置及方法 | |
CN101838957B (zh) | 整体式t形外悬臂道路及其施工方法 | |
Badhon et al. | Performance of recycled plastic pins for improving the bearing capacity of MSE wall foundation | |
RU2536538C1 (ru) | Способ снижения деформаций автомобильных и железных дорог на многолетнемерзлых грунтах, оттаивающих в процессе эксплуатации | |
CN103572680B (zh) | 煤矿采空区的公路路基填筑施工方法 | |
CN104818658A (zh) | 一种湿陷性黄土地基层上道路拓宽体系及道路拓宽方法 | |
CN210946536U (zh) | 一种小型危岩落石的防护结构 | |
Wood | The design and construction of pile-supported embankments for the A63 Selby Bypass | |
Tamrakar | Slope stabilization and performance monitoring of I-35 and sh-183 slopes using Recycled plastic pins | |
CN113430870A (zh) | 绿色加固处理新建铁路岩溶地基的路基结构及其施工方法 | |
Mouratidis | The “cut-and-cover” and “cover-and-cut” techniques in highway engineering | |
Rhodes et al. | Chalk solution features at three sites in southeast England: their formation and treatment | |
RU2728046C1 (ru) | Противооползневая конструкция укрепления дорожных насыпей на неустойчивых склонах | |
CN1206423C (zh) | 水泥粉煤灰碎石桩在高速公路软基处理中的施工方法 | |
Fok et al. | Reinforced soil wall and approach embankment for Cliff Street overpass constructed on stabilized foundations | |
Aye et al. | Diaphragm wall support deep-excavations for underground space in Bangkok subsoil | |
CN217204150U (zh) | 一种用于矿山检修道路修复的桩锚墙组合加固结构 | |
Travers et al. | Canary Wharf Crossrail station cofferdam, London, UK: design, construction and performance | |
Carder et al. | A review of the use of spaced piles to stabilise embankment and cutting slopes | |
Mesfin | Finite Element Analysis of Geosynthetic Reinforced Pile-Supported (GRPS) Embankments | |
Brandl | Ground support-reinforcement, composite structures | |
Lee et al. | Geotechnical design and construction of Chandler Highway upgrade project in Melbourne | |
RU2622933C1 (ru) | Способ укрепления откосов уступов применением тросовой системы | |
Ryczyński et al. | Technical aspects of decision-making in communication engineering | |
Tand et al. | Case Study on the Design and Construction of ACIP Piles to Remediate a Slope Failure and Construct a Permanent Retaining Structure |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150719 |