RU2732774C1 - Автомобильная дорога на многолетнемерзлых грунтах - Google Patents
Автомобильная дорога на многолетнемерзлых грунтах Download PDFInfo
- Publication number
- RU2732774C1 RU2732774C1 RU2019135385A RU2019135385A RU2732774C1 RU 2732774 C1 RU2732774 C1 RU 2732774C1 RU 2019135385 A RU2019135385 A RU 2019135385A RU 2019135385 A RU2019135385 A RU 2019135385A RU 2732774 C1 RU2732774 C1 RU 2732774C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- road
- roadbed
- waterproof
- base
- reinforcing
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01C—CONSTRUCTION OF, OR SURFACES FOR, ROADS, SPORTS GROUNDS, OR THE LIKE; MACHINES OR AUXILIARY TOOLS FOR CONSTRUCTION OR REPAIR
- E01C3/00—Foundations for pavings
- E01C3/06—Methods or arrangements for protecting foundations from destructive influences of moisture, frost or vibration
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Architecture (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Road Paving Structures (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области строительства и эксплуатации автомобильной дороги на многолетнемерзлых грунтах. Автомобильная дорога на многолетнемерзлых грунтах, включающая земляное полотно из местного некондиционного грунта с размещенным армирующим водонепроницаемым геосинтетическим и теплоизоляционным материалами в откосных частях, отличающаяся тем, что в разработанных по двум сторонам основания продольных траншеях, глубиной ниже деятельного слоя, вертикально размещен армирующий водонепроницаемый геосинтетический материал, а в откосной части земляного полотна, выше уровня кратковременно стоящих вод, размещены в трапециевидную форму биг-бэги с теплоизоляционным гранулированным материалом, свободные края водонепроницаемого армирующего геотекстиля заведены на поверхность биг-бэгов с максимальным натяжением и минимальной шириной нахлеста 30 см, армирующий водонепроницаемый геосинтетический материал ограничивает проникновение воды в основание автомобильной дороги и в земляное полотно, поверх армирующего водонепроницаемого геотекстиля выполнена послойная отсыпка с уплотнением земляного полотна, с устройством дорожной одежды, а на откосной части земляного полотна устроены биоматы с присыпкой некондиционным грунтом. Данное решение обеспечивает повышение устойчивости земляного полотна, позволяет уменьшить вертикальные и горизонтальные деформации покрытия, стабилизировать водно-тепловой режим основания и земляного полотна автомобильной дороги, сохранить грунт основания в мерзлом состоянии. 2 ил.
Description
Предлагаемое техническое решение относится к области строительства и эксплуатации, автомобильных дорог всех категорий на многолетнемерзлых грунтах (ММГ) на участках с избыточным увлажнением верхней толщи грунтов в отдельные периоды года. Предлагаемое техническое решение подходит для первого и второго принципа проектирования, автомобильных дорог на ММГ.
Известна конструкция земляного полотна автомобильной дороги на ММГ, предложенная в патенте [SU 1452885 А1 МПК E02D 17/20, опубликован 23.01.1989 бюллетень №3], в состав которой входит насыпь с откосами, на которых располагаются блоки, и теплоизоляция. С целью снижения интенсивности деформаций земляного полотна на участках залегания слабых протаивающих ММГ, а также для регулирования теплового режима сооружения блоки выполняют в Z-образной форме в сечении с образованием в верхней части откоса воздушного зазора треугольной формы в сечении.
Недостатки известной конструкции:
- укладка блоков Z-образной формы не решает проблемы стабилизации основания мерзлого грунта земляного полотна в период положительных температур;
- при растеплении основания откосных частей земляное полотно сползает с указанных блоков, что влечет за собой потерю функционального назначения конструкции;
- не учитывается миграция влаги в оттаивающем основании, которая способствует растеплению земляного полотна.
Известна конструкция земляного полотна автомобильной дороги на ММГ с применением теплозащитного слоя по всей ширине подошвы земляного полотна для предотвращения протаивания многолетнемерзлых грунтов [1].
Недостатком данной конструкции является различная глубина сезонного оттаивания ММГ под откосными частями и в теле земляного полотна сооружения, что является причиной возникновения неравномерных деформаций линейного объекта и потери устойчивости откосной части.
Известны конструкции земляного полотна автомобильной дороги на ММГ с теплоизолирующими и армирующими прослойками согласно ВСН 84-89 [2]. Плиты из пенополистирола или пеноплэкса размещают на 1/3 глубины сезонного оттаивания грунта земляного полотна, но не выше критической отметки. Критическую отметку определяют исходя из того, что пеноплекс должен быть предохранен от раздавливания, а деформация сжатия не должна превышать 10%. Прослойку из геотекстиля располагают в основании, теле и верхней части земляного полотна в виде плоских прослоек, обойм и полуобойм. Принцип работы и назначение прослойки, тип конструктивного решения зависят от степени просадочности грунта основания, типа грунта земляного полотна и сезона производства работ, а также от особенностей структуры и свойств геотекстильного материала.
Недостатки известной конструкции:
- большой расход качественных инертных материалов (например, песок, щебень);
- отсутствие защиты от воздействия эрозионных процессов откосов земляного полотна;
- высокие затраты на реконструкцию, капитальный и текущий ремонт.
Известна конструкция земляного полотна автомобильной дороги на ММГ, предложенная в патенте [RU 70269 U1 МПК E02D 17/18 опубликован 20.01.2008 бюллетень №2]. Работа данной конструкции предполагает включение в земляное полотно устройств в виде системы труб для воздушно-конвективного охлаждения грунтового массива. Пустотелая труба устанавливается вертикально или под наклоном в откосной части или придорожной полосе с обеих сторон насыпи земляного полотна автомобильной дороги на расстоянии друг от друга 10-30 м вдоль оси сооружения. Высота сваи над дневной поверхностью составляет от 2-4 метров, а глубина погружения сваи в грунт составляет 10-20 м. Недостатки известной конструкции:
- погружение сваи в мерзлый грунт существенно затрудняет технологический процесс по ее установке и приводит к значительному удорожанию;
- при положительных температурах отсутствует конвекция холодного воздуха, что в свою очередь не позволяет поддерживать температуру многолетнемерзлого грунта, эффективность сваи прослеживается только при отрицательных температурах.
Наиболее близким по техническому решению, принятому за прототип, является конструкция земляного полотна на ММГ, предложенная в патенте [RU 83511 U1 МПК Е01С 3/00 опубликован 10.06.2009 бюллетень №16]. Земляное полотно автомобильной дороги на ММГ возводят по первому принципу проектирования - с недопущением сезонного оттаивания основания насыпи дороги. Для снижения теплового влияния внешних факторов на мохорастительный слой расстилают нетканый синтетический материал (НСМ), на который отсыпают земляное полотно из местного грунта, сшивают единую обойму с нахлестом в 0,5 м верхней части. Поверх обоймы НСМ отсыпают слой из местного грунта для дополнительной теплоизоляции мерзлого основания земляного полотна автомобильной дороги. В поверхностный слой земляного полотна вбивают металлические нагели и выполняют углубления для монтажа габионного сетчатого изделия (ГСИ), заполненного каменным материалом, нагрузка от которого равномерно распределяется, снижая деформации.
Откосную часть укрепляют ГСИ, заполненным песком или каменным материалом. После укладки ГСИ отсыпают грунтовую постель из привозного минерального грунта под устройство дорожной одежды.
Недостатки известной конструкции:
- применение монтажных металлических нагелей ведет к значительному удорожанию конструкции;
- низкая устойчивость к коррозии габионного сетчатого изделия (ГСИ) требует дополнительной антикоррозионной обработки материала;
- значительные трудозатраты при забивке нагелей в ММГ;
- повышенный расход привозного материала (минерального грунта и щебня) ведет значительному удорожанию строительства земляного полотна автомобильной дороги на ММГ;
- предлагаемый метод стабилизации земляного полотна автомобильной дороги авторы рассматривают только для первого принципа проектирования.
Задачей изобретения является создание инженерной защиты конструкции автомобильной дороги для условия увлажнения верхней толщи грунтов типа 2 (сырые участки с избыточным увлажнением в отдельные периоды года) на ММГ с увеличением межремонтных сроков при эксплуатации автомобильной дороги, что должно выражаться в следующих технико-экономических результатах:
- повышение устойчивости земляного полотна;
- уменьшение вертикальных и горизонтальных деформаций дорожной одежды;
- увеличение транспортно-эксплуатационных показателей автомобильной дороги, например интенсивность, состав движения, ровность покрытия, скорость движения, безопасность движения автомобильной дороги;
- стабилизация водно-теплового режима основания и земляного полотна автомобильной дороги;
- сохранение грунта основания в мерзлом состоянии;
- сокращение объемов земляных работ;
- ускоренные темпы строительства;
- предотвращение массового проникновения влаги в нижнюю часть земляного полотна и основания автомобильной дороги.
Предлагаемое техническое решение позволяет получить следующий технический результат: увеличение степени устойчивости конструкции земляного полотна автомобильной дороги для условия увлажнения верхней толщи грунтов для типа 2 (сырые участки с избыточным увлажнением в отдельные периоды года) на ММГ за счет более надежного способа поддержки грунтов основания сооружения в мерзлом состоянии и стабилизации водно-теплового режима.
Влияние поверхностных и надмерзлотных грунтовых вод приводит к растеплению земляного полотна грунтового основания дорожных насыпей на многолетнемерзлых грунтах, а также к увеличению деформаций сооружения, что обуславливает сокращение сроков нормальной эксплуатации линейного объекта (автомобильной дороги).
С целью исключения попадания влаги в основание земляного полотна автомобильной дороги разрабатывают продольную траншею шириной не менее 0,5 м., глубиной ниже деятельного слоя - слоя сезонного промерзания и оттаивания. Следующим шагом является (ручное) раскатывание рулона из водонепроницаемого геотекстиля с максимальным натяжением материала для устранения перекосов. Рулон из геотекстиля раскатывают в поперечном направлении автомобильной дороги с запасом по обеим сторонам земляного полотна достаточным для смыкания верхних ветвей полуобоймы. Далее в траншею вертикально размещают армирующий водонепроницаемый геотекстиль. После размещения армирующего элемента производят обратную засыпку траншеи тем же выработанным грунтом с последующим послойным уплотнением. Так как откосная часть у земляного полотна автомобильной дороги является наиболее уязвимой, располагают водонепроницаемые биг-бэги с гранулированным теплоизоляционным материалом, которые укладывают в трапецеидальную форму выше уровня кратковременно стоящих вод. Гранулированный теплоизоляционный материал применяют для поднятия границы многолетнемерзлых грунтов, а водонепроницаемые биг-бэги для защиты теплоизоляционного материала от попадания в него влаги. После укладки биг-бэгов с гранулированным теплоизоляционным материалом выше уровня кратковременно стоящих вод свободные края водонепроницаемого армирующего геотекстиля заводят на поверхность с максимальным натяжением и минимальной шириной нахлеста 30 см. Далее выполняют послойную отсыпку и уплотнение земляного полотна автомобильной дороги на многолетнемерзлых грунтах. Полуобоймы устраивают для повышения устойчивости земляного полотна и предотвращения массового проникновения влаги в тело земляного полотна и основание автомобильной дороги на многолетнемерзлых грунтах. Для снижения экзогенных процессов в откосной части земляного полотна автомобильной дороги на многолетнемерзлых грунтах устраивают биоматы с присыпкой некондиционных грунтов. Далее переходят к устройству конструктивных слоев дорожной одежды.
Высоту биг-бэгов с гранулированным теплоизоляционным материалом, а также армирующий водонепроницаемый геотекстиль выполняют в соответствии с расчетом, в зависимости от заложения откоса, уровня кратковременно стоящих вод, высоты земляного полотна, физико-механических характеристик грунтов и заданной жесткости на растяжение армирующего геосинтетического материала, выполненного с помощью численного моделирования в программном комплексе QFrost, (результаты, для примера, отображены на Фиг. 2) водно-теплового режима автомобильной дороги на многолетнемерзлых грунтах в общем случае (слева) и конструктивно-технологического решения (справа).
Указанное техническое решение поясняют чертежами, где на фиг. 1. проиллюстрирована схема конструктивно-технологического решения устройства автомобильной дороги на участках с условием увлажнения верхней толщи грунтов тип 2 (сырые участки с избыточным увлажнением в отдельные периоды года). На Фиг. 2 представлены результаты численного моделирования.
Автомобильная дорога на многолетнемерзлых грунтах содержит основание 1 земляного полотна автомобильной дороги 8, продольную траншею 2, размещенную вдоль автомобильной дороги 8, вертикально размещенный в траншее 2 армирующий водонепроницаемый геотекстиль 4, водонепроницаемые биг-бэги 5 с гранулированным теплоизоляционным материалом 6 под откосной части земляного полотна 8 и укрепление откосной части биоматами 9 с присыпкой некондиционных грунтов.
Заявляемое техническое решение осуществляется следующим образом:
Для исключения попадания влаги в основание 1 земляного полотна автомобильной дороги 8 разрабатывают продольную траншею 2 шириной не менее 0,5 м., глубиной ниже деятельного слоя 3. Вертикально размещают армирующий водонепроницаемый геотекстиль 4 в траншею 2. В откосной части земляного полотна автомобильной дороги располагают водонепроницаемые биг-бэги 5 с гранулированным теплоизоляционным материалом 6, которые укладывают в трапецеидальную форму выше уровня кратковременно стоящих вод 7. После укладки биг-бэгов с гранулированным теплоизоляционным материалом свободные края водонепроницаемого армирующего геотекстиля 4 заводят на поверхность биг-бэгов 5 с максимальным натяжением и минимальной шириной нахлеста 30 см. Далее осуществляют послойную отсыпку и уплотнение земляного полотна 8 автомобильной дороги на многолетнемерзлых грунтах. В откосной части земляного полотна автомобильной дороги устраивают биоматы 9 с присыпкой некондиционных грунтов, затем переходят к устройству дорожной одежды 10.
Таким образом, предлагаемое решение позволяет повысить устойчивость земляного полотна автомобильной дороги на ММГ, сохранить грунт основания в мерзлом состоянии, уменьшить вертикальные и горизонтальные деформации дорожной одежды и обочин, стабилизировать водно-тепловой режим основания и земляного полотна, что в значительной степени способствует повышению транспортно-эксплуатационных показателей автомобильной дороги.
Библиографический список:
1. Земляное полотно автомобильных дорог в северных условиях. Под рец. А.А. Малышева, М., «Транспорт», 1974.
2. ВСН 84-89 Изыскания, проектирование и строительство автомобильных дорог в районах распространения вечной мерзлоты § 3. - Введ. 1989-03-30. - Министерство транспортного строительства (Минтрансстрой).
3. Инженерная защита насыпей автомобильных дорог в условиях многолетнемерзлых грунтов. Волыцев И.Г., Иванов В.А., Соколов С.М. - Тюмень, 2014.-120 с.
Claims (1)
- Автомобильная дорога на многолетнемерзлых грунтах, включающая земляное полотно из местного некондиционного грунта с размещенным армирующим водонепроницаемым геосинтетическим и теплоизоляционным материалами в откосных частях, отличающаяся тем, что в разработанных по двум сторонам основания продольных траншеях, глубиной ниже деятельного слоя, вертикально размещен армирующий водонепроницаемый геосинтетический материал, а в откосной части земляного полотна, выше уровня кратковременно стоящих вод, размещены в трапециевидную форму биг-бэги с теплоизоляционным гранулированным материалом, свободные края водонепроницаемого армирующего геотекстиля заведены на поверхность биг-бэгов с максимальным натяжением и минимальной шириной нахлеста 30 см, армирующий водонепроницаемый геосинтетический материал ограничивает проникновение воды в основание автомобильной дороги и в земляное полотно, поверх армирующего водонепроницаемого геотекстиля выполнена послойная отсыпка с уплотнением земляного полотна, с устройством дорожной одежды, а на откосной части земляного полотна устроены биоматы с присыпкой некондиционным грунтом.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019135385A RU2732774C1 (ru) | 2019-11-05 | 2019-11-05 | Автомобильная дорога на многолетнемерзлых грунтах |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019135385A RU2732774C1 (ru) | 2019-11-05 | 2019-11-05 | Автомобильная дорога на многолетнемерзлых грунтах |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2732774C1 true RU2732774C1 (ru) | 2020-09-22 |
Family
ID=72922436
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019135385A RU2732774C1 (ru) | 2019-11-05 | 2019-11-05 | Автомобильная дорога на многолетнемерзлых грунтах |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2732774C1 (ru) |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU841418A1 (ru) * | 1979-12-14 | 1991-02-23 | Омский Филиал Государственного Всесоюзного Дорожного Научно-Исследовательского Института | Способ возведени насыпи в районах распространени вечномерзлых грунтов |
| RU2013486C1 (ru) * | 1988-04-11 | 1994-05-30 | Пентинен Эско | Дорожная конструкция |
| DE4403978A1 (de) * | 1994-02-09 | 1995-08-10 | Euka Bauelemente Verkaufsgesel | Befestigungskörper für Verkehrswege |
| SU1700971A1 (ru) * | 1988-12-14 | 1995-09-20 | Государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной и газовой промышленности им.В.И.Муравленко | Земляное полотно для прокладки автомобильной дороги и трубопроводов в зоне вечной мерзлоты |
| RU2052567C1 (ru) * | 1994-01-31 | 1996-01-20 | Густав Александрович Скормин | Земляное полотно сооружения и способ его сооружения |
| RU2128267C1 (ru) * | 1996-06-27 | 1999-03-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Материалы и конструкции для трубопроводов" | Автомобильная дорога на вечномерзлых грунтах |
| RU2221102C1 (ru) * | 2002-12-05 | 2004-01-10 | Тюменская государственная архитектурно-строительная академия | Автомобильная дорога на вечномерзлых грунтах |
| RU83511U1 (ru) * | 2009-03-04 | 2009-06-10 | Евгений Сергеевич Михаленко | Земляное полотно автомобильной дороги в зоне вечномерзлых грунтов |
-
2019
- 2019-11-05 RU RU2019135385A patent/RU2732774C1/ru active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU841418A1 (ru) * | 1979-12-14 | 1991-02-23 | Омский Филиал Государственного Всесоюзного Дорожного Научно-Исследовательского Института | Способ возведени насыпи в районах распространени вечномерзлых грунтов |
| RU2013486C1 (ru) * | 1988-04-11 | 1994-05-30 | Пентинен Эско | Дорожная конструкция |
| SU1700971A1 (ru) * | 1988-12-14 | 1995-09-20 | Государственный научно-исследовательский и проектный институт нефтяной и газовой промышленности им.В.И.Муравленко | Земляное полотно для прокладки автомобильной дороги и трубопроводов в зоне вечной мерзлоты |
| RU2052567C1 (ru) * | 1994-01-31 | 1996-01-20 | Густав Александрович Скормин | Земляное полотно сооружения и способ его сооружения |
| DE4403978A1 (de) * | 1994-02-09 | 1995-08-10 | Euka Bauelemente Verkaufsgesel | Befestigungskörper für Verkehrswege |
| RU2128267C1 (ru) * | 1996-06-27 | 1999-03-27 | Товарищество с ограниченной ответственностью "Научно-производственный центр "Материалы и конструкции для трубопроводов" | Автомобильная дорога на вечномерзлых грунтах |
| RU2221102C1 (ru) * | 2002-12-05 | 2004-01-10 | Тюменская государственная архитектурно-строительная академия | Автомобильная дорога на вечномерзлых грунтах |
| RU83511U1 (ru) * | 2009-03-04 | 2009-06-10 | Евгений Сергеевич Михаленко | Земляное полотно автомобильной дороги в зоне вечномерзлых грунтов |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN203403426U (zh) | 膨胀土路堑边坡支护结构 | |
| RU2379405C1 (ru) | Насыпь на мерзлом грунте | |
| Keller | Application of geosynthetics on low-volume roads | |
| CN110485228B (zh) | 水热封闭式防冻胀翻浆高强度公路路基结构及施工方法 | |
| CN103410159A (zh) | 膨胀土路堑边坡支护结构及其施工方法 | |
| CN102628247A (zh) | 冻土路基保温施工方法 | |
| CN203795261U (zh) | 一种防治季节冻土区黄土路基湿陷和冻害的路堤结构 | |
| CN113250211A (zh) | 一种多年冻土地区高速公路路堑边坡施工方法 | |
| Jutkofsky et al. | Stabilization of embankment slope with geofoam | |
| RU83511U1 (ru) | Земляное полотно автомобильной дороги в зоне вечномерзлых грунтов | |
| RU2324032C1 (ru) | Дорожная насыпь на вечномерзлых грунтах | |
| RU2732774C1 (ru) | Автомобильная дорога на многолетнемерзлых грунтах | |
| CN111101413A (zh) | 一种应用于季节性冻土区盐渍土路基的装置及施工方法 | |
| CN212000424U (zh) | 一种应用于季节性冻土区盐渍土路基的装置 | |
| CN210238158U (zh) | 一种高原高含冰量冻土地段铁路路堑结构 | |
| CN111396678A (zh) | 一种通铺式块碎石管堤降温结构 | |
| RU2802766C1 (ru) | Многослойный мат для устройства дорожной насыпи и способ его изготовления | |
| Robinsky et al. | Design of insulated foundations | |
| RU2795020C1 (ru) | Способ сооружения земляного полотна дополнительного пути на слабом при протаивании основании | |
| Nichol et al. | Remediation and monitoring of a highway across an active landslide at Trevor, North Wales | |
| CN212319141U (zh) | 一种通铺式块碎石管堤降温结构 | |
| RU165499U1 (ru) | Рамно-лежневая опора с тенеобразующим навесом временного моста | |
| RU2538006C2 (ru) | Конструкция для предотвращения морозного пучения грунта | |
| RU2762303C1 (ru) | Способ сооружения теплоизолирующей конструкции | |
| CN217378985U (zh) | 一种防冻胀重力式挡土墙结构 |