RU2759781C1

RU2759781C1 - Winter road structure

Info

Publication number: RU2759781C1
Application number: RU2020135948A
Authority: RU
Inventors: Валерий Степанович Воробьев; Петр Степанович Пинчук; Константин Геннадьевич Громенко; Алексей Владимирович Конкин
Priority date: 2020-10-30
Filing date: 2020-10-30
Publication date: 2021-11-17

Abstract

FIELD: road building.SUBSTANCE: invention relates to road building, namely, to temporary road structures, in particular, to winter roads constructed on weak soil foundations in the northern construction and climatic zone. The winter road structure consists of a moss cover (3), a heat insulating layer made in the form of a waterproof shell (4) made of a woven two-layer polymer, e.g., a universal ZUBR canvas cover, filled with an elastoplastic element (5) with intermediate air layers, e.g., foamed plastic with closed pores, and a compacted snow layer (6) on the roadbed, placed consecutively on a base (2).EFFECT: increase in the operational reliability and durability of the road structure.3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к дорожному строительству, а именно к изготовлению временных дорожных покрытий, в частности, к строительству автозимников на слабых грунтовых условиях в северной строительно-климатической зоне.The invention relates to road construction, namely to the manufacture of temporary road surfaces, in particular, to the construction of winter roads on weak ground conditions in the northern construction and climatic zone.

Известен автозимник, включающий снеговой покров, уплотненный снег на обочинах, уплотненный или оледенелый снег на проезжей части, выравнивающий слой из гравия или щебня, спланированное основание (см. Золотарь И.А. Автомобильные дороги Севера. М., «Транспорт», 1981 г., стр. 221, рис. 64).Known winter road, including snow cover, compacted snow on the sides, compacted or icy snow on the roadway, a leveling layer of gravel or crushed stone, a planned base (see Zolotar I.A. ., p. 221, fig. 64).

Недостатком его является сезонность использования, т.к. при появлении положительных температур наружного воздуха происходит таяние снега, как на обочине, так и на проезжей части автозимника. Дальнейшая эксплуатация его требует проведения восстановительных мер.Its disadvantage is the seasonality of use, because when positive outside air temperatures appear, snow melts, both on the side of the road and on the roadway of the winter road. Its further operation requires restoration measures.

Известна зимняя дорожная конструкция с продленным сроком эксплуатации, включающая уложенные послойно на промороженное грунтовое основание естественный мохорастительный покров, искусственный слой теплоизоляции из смеси снега со мхом и уплотненный слой снега на проезжей части дороги (см. ВСН 2-105-78 Инструкция по строительству временных дорог для трубопроводного строительства в сложных условиях (на обводненной и заболоченной местности), 1978 г., рис. 9).Known is a winter road structure with an extended service life, including a natural moss cover, an artificial layer of thermal insulation made from a mixture of snow and moss, and a compacted layer of snow on the roadway (see VSN 2-105-78 Instructions for the construction of temporary roads for pipeline construction in difficult conditions (on flooded and swampy areas), 1978, Fig. 9).

Недостатком известного автозимника, принятого за прототип, является недостаточная надежность эксплуатационных свойств и долговечность при многолетних годовых его эксплуатациях в связи с недостаточной теплозащитной функцией покрытия из смеси снега со мхом. Кроме того, добыча мха приводит к раскрытию поверхности вечной мерзлоты и ее деградации, что недопустимо и экологически нецелесообразно.The disadvantage of the known autowinter, taken as a prototype, is the lack of reliability of operational properties and durability during many years of annual operation due to the insufficient heat-shielding function of a coating made of a mixture of snow and moss. In addition, the extraction of moss leads to the disclosure of the permafrost surface and its degradation, which is unacceptable and ecologically impractical.

Техническая задача - повышение эксплуатационной надежности и долговечности дорожной конструкции.The technical task is to increase the operational reliability and durability of the road structure.

Указанная техническая задача решается за счет того, что в зимней дорожной конструкции, включающей уложенные послойно на промороженное грунтовое основание естественный мохорастительный слой, искусственный слой теплоизоляции и уплотненный слой снега на проезжей части дороги, теплоизоляционный слой выполнен в виде замкнутой водостойкой оболочки из тканого полимера, заполненной упруголастичными элементами с воздушными прослойками внутри, например, пенопластом с закрытыми порами, при этом водостойкая оболочка представляет собой, например, тент-полотно ЗУБР универсальный.The specified technical problem is solved due to the fact that in a winter road structure, which includes a natural mossy layer, an artificial layer of thermal insulation and a compacted layer of snow on the roadway laid in layers on a frozen ground base, the heat-insulating layer is made in the form of a closed waterproof shell made of woven polymer filled with elastic-elastic elements with air spaces inside, for example, closed-cell foam, while the water-resistant shell is, for example, a universal ZUBR tarpaulin cloth.

Заявляемая конструкция поясняется чертежом, где схематично изображен ее поперечный разрез.The claimed structure is illustrated by a drawing, which schematically shows its cross section.

Зимняя дорожная конструкция, расположенная в естественном снежном покрове 1, состоит из последовательно размещенных на основании 2 естественного мохорастительного слоя 3, теплоизолирующего слоя, выполненного из водонепроницаемой оболочки 4 из тканого двухслойного полимера, заполненной упругоэластичным материалом с воздушными прослойками 5 и уплотненного слоя снега 6 на проезжей части дороги. В качестве водонепроницаемой оболочки 4 может быть использован, например, тент-полотно ЗУБР универсальный. Универсальный тент-полотно является водонепроницаемым изделием, изготовлен из тканого двухслойного полимера и предназначен для многократного использования, гарантирует защиту от грязи, снега, воды, солнца. В качестве упругоэластичного элемента 5 можно использовать, например, пенопласт 50 с закрытыми порами, которые обеспечивают ему высокие теплоизоляционные свойства, препятствуют проникновению холодного воздуха и значительно снижают теплообмен, влагостоек, долговечен и прочен, и сохраняет первоначальные технические характеристики на протяжении длительного времени. Плиты из пенопласта 50 способны выдержать значительное давление без деформации и разрушения. Степень твердости этого пенопласта зависит от плотности, которая может достигать 120 кг/м³. Требуемую толщину слоя 4, определяют теплотехническим расчетом и расчетом по прочности исходя из действующей нагрузки на дорожное покрытие, способствующее увеличению охлаждающего эффекта в зимнее время в основании 2 и приподошвенной зоне автозимника. Экспериментально было установлено, что, для аналогичных условий применения, толщина защитного теплоизолирующего слоя не превышает 30 см. Плиты пенопласта изготовляют на требуемую толщину и длину перекрытия перехода, что, как правило, составляет не менее 10 м. В тех случаях, когда длина перехода свыше, плиты пенопласта укладывают внахлест и объединяют между собой любым известным способом, например склеиванием. Верхний уплотненный слой снега выполняют толщиной 5-10 см.The winter road structure, located in the natural snow cover 1, consists of a sequentially placed on the base 2 of a natural mossy layer 3, a heat-insulating layer made of a waterproof shell 4 of a woven two-layer polymer, filled with an elastic material with air layers 5 and a compacted snow layer 6 on the roadway parts of the road. As a waterproof shell 4 can be used, for example, an awning cloth BISON universal. The universal awning-canvas is a waterproof product, made of a woven two-layer polymer and is designed for repeated use, guarantees protection from dirt, snow, water, and the sun. As an elastic element 5, you can use, for example, closed-cell foam 50, which provide it with high thermal insulation properties, prevent the penetration of cold air and significantly reduce heat transfer, moisture-resistant, durable and strong, and retain its original technical characteristics for a long time. 50 foam slabs are able to withstand significant pressure without deforming or breaking. The degree of hardness of this foam depends on the density, which can reach 120 kg / m ³ . The required thickness of layer 4 is determined by a thermal calculation and a strength calculation based on the actual load on the road surface, which contributes to an increase in the cooling effect in winter at the base 2 and in the sole zone of the autowinter. It was experimentally found that, for similar conditions of use, the thickness of the protective heat-insulating layer does not exceed 30 cm. Foam plates are made to the required thickness and length of the transition overlap, which, as a rule, is at least 10 m. In cases where the transition length is over , the foam plates are overlapped and joined together by any known method, for example by gluing. The upper compacted layer of snow is 5-10 cm thick.

Для сохранения в летнее время максимальной теплозащиты упругоэластичный элемент 5 используют в сухом состоянии, и при необходимости в 2-3 слоя по высоте.To maintain maximum thermal protection in summer, the elastic element 5 is used in a dry state, and, if necessary, in 2-3 layers in height.

Предлагаемое устройство возводят следующим образом.The proposed device is erected as follows.

Изначально проводится обследование участка строительства. При выявлении бугров, пней и т.д. производится их ликвидация и выравнивание строительной площадки, а также восстановление на этих участках мохорастительного покрова 3. Далее монтируется теплоизолирующий слой, изготовленный из водонепроницаемой оболочки 4, заполненной сухим упругоэластичным элементом 5.Initially, a survey of the construction site is carried out. When detecting bumps, stumps, etc. their elimination and leveling of the construction site is carried out, as well as restoration of moss cover 3 in these areas. Next, a heat-insulating layer is mounted, made of a waterproof shell 4, filled with a dry elastic element 5.

Работы по обустройству автозимника можно производить в любое время года. Но наиболее благоприятным периодом является конец зимы - начало весны, когда происходит максимальное промораживание верхней границы вечной мерзлоты, так как в летний период в основании 2 происходит оттаивание верхнего слоя вечной мерзлоты и мохорастительного покрова 3, что при обустройстве автозимника требует дополнительных материальных затрат по высвобождению участка дороги от талой воды.Work on the arrangement of the winter road can be carried out at any time of the year. But the most favorable period is the end of winter - the beginning of spring, when the maximum freezing of the upper boundary of permafrost occurs, since in the summer period at the base 2 thawing of the upper layer of permafrost and moss cover 3 occurs, which, when arranging a winter road, requires additional material costs to release the site roads from melt water.

При эксплуатации автозимника в снегозаносимых районах на поверхности полотна может формироваться снежный покров на уплотненном слое снега 6, который периодически необходимо очищать на откосы дорожной конструкции. Контроль за состоянием автозимника и безопасностью движения по нему автотранспорта осуществляется техническими службами дороги, как и при эксплуатации обычных автомобильных дорог. Снег на откосах в теплый период в дневное время подвергается таянию с последующим затвердеванием в ночное время. В результате конструкция автозимника становится более жесткой и устойчивой, что обеспечивает ее надежную эксплуатацию. За счет использования в конструкции теплоизолирующего слоя в зимнее время отток тепла больше, чем приток в летнее время, поэтому грунт будет сохраняться в мерзлом состоянии, не допуская возникновения деформаций в дорожной конструкции, связанных с осадками оттаявших оснований, так как происходит сохранение в его основании 2 вечной мерзлоты. При этом устраняются неравномерные осадки конструкции, происходящие при квазистационарном режиме температуры основания.During the operation of the autowinter in snow-covered areas, a snow cover may form on the surface of the track on the compacted layer of snow 6, which must be periodically cleaned on the slopes of the road structure. Control over the state of the winter road and the safety of traffic on it is carried out by the technical services of the road, as in the operation of ordinary highways. Snow on slopes during the warm period during the day is subject to melting, followed by solidification at night. As a result, the construction of the winter road becomes more rigid and stable, which ensures its reliable operation. Due to the use of a heat-insulating layer in the structure in the winter, the outflow of heat is greater than the inflow in the summer, therefore the soil will remain frozen, preventing the occurrence of deformations in the road structure associated with precipitation of thawed foundations, since it remains in its base 2 permafrost. In this case, uneven settlement of the structure is eliminated, which occurs at a quasi-stationary base temperature regime.

Таким образом, предлагаемая дорожная конструкция по сравнению с прототипом обладает повышенной надежностью и долговечностью в эксплуатации, продлевается срок ее службы.Thus, the proposed road structure in comparison with the prototype has increased reliability and durability in operation, prolongs its service life.

Claims

1. Winter road structure, which includes a natural mossy layer, an artificial layer of thermal insulation and a compacted layer of snow on the roadway, laid in layers on a frozen ground base, interlayers.

2. The structure according to claim 1, characterized in that, for example, a universal BISON awning cloth is used as a waterproof shell.

3. The structure according to claim 1, characterized in that, for example, closed cell foam is used as an elastic element with air spaces.