RU83511U1

RU83511U1 - EARTH CANVAS OF THE ROAD IN THE FROZEN SOIL ZONE

Info

Publication number: RU83511U1
Application number: RU2009107594/22U
Authority: RU
Inventors: Евгений Сергеевич Михаленко; Игорь Григорьевич Волынец; Георгий Анатольевич Дауров; Дмитрий Владимирович Моргунов; Арнольд Анатольевич Дауров; Вадим Андреевич Иванов
Original assignee: Евгений Сергеевич Михаленко; Игорь Григорьевич Волынец; Георгий Анатольевич Дауров; Дмитрий Владимирович Моргунов; Арнольд Анатольевич Дауров; Вадим Андреевич Иванов
Priority date: 2009-03-04
Filing date: 2009-03-04
Publication date: 2009-06-10

Abstract

1. Земляное полотно автомобильной дороги в зоне вечномерзлых грунтов, включающее расстеленные в зимнее время на мерзлый грунт без нарушения его естественного мохорастительного покрова полотна нетканого синтетического материала, сшитые в единую обойму, имеющую откосы насыпь из местного грунта, отсыпанную на полотна, зафиксированную в проектном положении путем их крепления в обойму из нетканого синтетического материала, края которой сшиты в верхней части насыпи с нахлестом, а поверх обоймы отсыпан слой из местного грунта для теплоизоляции мерзлого грунта, в которую вбиты монтажные нагели, причем в отсыпанном слое выполнено продольно расположенное по его оси углубление, в котором для перераспределения нагрузки на насыпь автомобильной дороги размещены габионные сетчатые изделия, заполненные каменным материалом и закрепленные к насыпи с помощью монтажных нагелей. ! 2. Земляное полотно автомобильной дороги в зоне вечномерзлых грунтов по п.1, отличающееся тем, что на откосах насыпи закреплены монтажными нагелями заполненные песком или каменным материалом габионные сетчатые изделия, в которые, для предотвращения высыпания песка в случае заполнения их песком, уложены обоймы из нетканого синтетического материала, подшитые к стенкам габионных сетчатых изделий, при этом откосы выполнены с уклоном от 1:2 до 1:3, а габионные сетчатые изделия, по крайней мере на стыке расположенные в углублении насыпи и закрепленные на откосе, соединены между собой увязочной проволокой с образованием единой противоэрозионной теплоизоляционной конструкции, причем поверх габионных сетчатых изделий под устройство дорожной одежды от�1. The roadbed in the zone of permafrost, including winterized non-woven synthetic material spread on winter frozen ground without disturbing its natural shaggy cover, sewn into a single clip, sloping embankment from local soil, dumped onto the canvas, fixed in the design position by attaching them to a cage made of non-woven synthetic material, the edges of which are sewn in the upper part of the embankment with an overlap, and a layer of local soil is poured over the cage for thermal insulation and frozen ground, into which mounting pins are driven in, and in the sprinkled layer, a recess is arranged longitudinally along its axis, in which gabion mesh products filled with stone material and fixed to the embankment with mounting pins are placed to redistribute the load on the road embankment. ! 2. The roadbed in the zone of permafrost according to claim 1, characterized in that gabion mesh products filled with sand or stone material are fixed on the slopes of the embankment with gabion mesh products, in which, to prevent sand from spilling out, if filled with sand, holders of non-woven synthetic material, hemmed to the walls of gabion mesh products, while the slopes are made with a slope of 1: 2 to 1: 3, and gabion mesh products, at least at the junction located in the recess of the embankment and fixed on the slope, interconnected by a tie wire with the formation of a single anti-erosion heat-insulating structure, and over gabion mesh products for the construction of pavement from

Description

Предлагаемое техническое решение относится к области дорожного строительства и может найти применение при сооружении насыпей автомобильных дорог всех категорий в районах распространения многолетнемерзлых грунтов, когда строительство дороги ведется по первому принципу - с недопущением сезонного оттаивания основания насыпи автодороги.The proposed technical solution relates to the field of road construction and can be used in the construction of embankments of roads of all categories in areas of permafrost, when the construction of the road is carried out according to the first principle - with the prevention of seasonal thawing of the base of the embankment of the road.

Известно основание дороги на слабых грунтах (SU 1792724 А1), включающее размещенные вдоль проезжей части непроницаемые оболочки, заполненные путем подачи в них холодного воздуха с последующим промораживанием материала основания между ними, при этом, в качестве гибких оболочек использованы материалы на основе высокомолекулярных соединений, которые уложены по бокам проезжей части до образования снежного покрова, а после подачи в оболочки холодного воздуха они выдержаны при устойчивых отрицательных температурах до приобретения ими жесткости с созданием в оболочках естественной тяги атмосферного воздуха, а промораживание основания осуществлено послойно путем полива водой.The foundation of the road on soft soils is known (SU 1792724 A1), including impermeable shells placed along the carriageway, filled by supplying cold air to them, followed by freezing of the base material between them, while materials based on high molecular weight compounds are used as flexible shells laid on the sides of the roadway until snow forms, and after supplying cold air to the shells, they are kept at stable negative temperatures until they become stiff with the creation in the shells of a natural draft of atmospheric air, and the base was frozen in layers by watering.

Известна дорожная насыпь (RU 70269 U1), включающая тело насыпи и устройства для охлаждения грунтов в виде системы труб воздушно-конвективного охлаждения, система труб выполнена в виде установленных Known road embankment (RU 70269 U1), including the body of the embankment and a device for cooling the soil in the form of a system of tubes of air-convective cooling, the pipe system is made in the form of installed

вертикально (или наклонно) пустотелых столбов, размещенных по одному или более в пределах откоса насыпи и прилегающей к ней территории с обеих сторон насыпи на расстоянии 10-30 м друг от друга вдоль насыпи, при этом длина надземной части столба равна 2-4 м, а длина заглубленной в грунт части составляет 10-20 м. Полости столбов замкнуты и содержат вставку для обеспечения коаксиального движения восходящих и нисходящих потоков воздуха при конвекции. Полость столбов содержит дополнительные жидкостные или парожидкостные охлаждающие установки.vertically (or inclined) hollow columns placed one or more within the slope of the embankment and the adjacent territory on both sides of the embankment at a distance of 10-30 m from each other along the embankment, while the length of the aerial part of the column is 2-4 m, and the length of the part buried in the soil is 10–20 m. The pillar cavities are closed and contain an insert to ensure coaxial movement of the ascending and descending air flows during convection. The cavity of the pillars contains additional liquid or vapor-liquid cooling units.

Недостаток ее заключается в том, что необходимо существенное заглубление сваи в мерзлый грунт, что технологически сложно приводит к существенному удорожанию процесса. Конструктивная сложность сваи уменьшает вероятность ее безотказной работы. Отсутствие конвекции хладагента в летний период не позволяет поддерживать температуру мерзлого грунта в пределах минусовых температур, следовательно, свая обеспечивает охлаждение грунта только в зимний период. Более важной задачей является поддержание грунта в мерзлом состоянии круглогодично.Its disadvantage is that it is necessary to significantly deepen the piles into frozen soil, which is technologically difficult leads to a significant increase in the cost of the process. The structural complexity of the pile reduces the likelihood of its failure-free operation. The absence of refrigerant convection in the summer period does not allow maintaining the temperature of frozen soil within freezing temperatures, therefore, the pile provides cooling of the soil only in winter. A more important task is to keep the soil frozen all year round.

Наиболее близкой из известных является земляное полотно автомобильной дороги (SU 1452885 А1), содержащее расположенные на откосах насыпи блоки и теплоизоляцию, при этом для снижения интенсивности деформаций насыпи на участках залегания слабых протаивающих многолетнемерзлых грунтов, за счет регулирования теплового режима сооружения, блоки выполнены Z-образной формы в сечении с образованием в верхней части откоса воздушного зазора треугольной формы в сечении, при этом максимальная величина воздушного зазора составляет 1/6-1/9 длины блока, а теплоизоляция расположена над блоками.The closest known one is the subgrade of the road (SU 1452885 A1), containing blocks located on the slopes of the embankment and thermal insulation, while to reduce the intensity of deformation of the embankment in the areas where weak thawing permafrost soils occur, by adjusting the thermal regime of the structure, the blocks are made of Z- shaped in cross section with the formation in the upper part of the slope of the air gap of a triangular shape in cross section, while the maximum value of the air gap is 1 / 6-1 / 9 of the length of the block, and the insulation is located above the blocks.

Недостаток указанной конструкции заключается в том, что укладка блоков Z-образной формы не решает проблемы стабилизации основания мерзлого грунта насыпи в период плюсовых температур. При растеплении основания откосных частей насыпи возможно «сползание» указанных блоков и как следствие потеря функционального назначения конструкции, кроме The disadvantage of this design is that the laying of Z-shaped blocks does not solve the problem of stabilizing the base of the frozen soil of the embankment during positive temperatures. When the base of the slope parts of the embankment is thawed, these blocks can “slip” and, as a consequence, lose the functional purpose of the structure, except

того не учтена миграция влаги в оттаивающем основании, которая также будет приводить к растеплению насыпи.this does not take into account the migration of moisture in the thawing base, which will also lead to thawing of the embankment.

При этом, ни одно из известных решений не обеспечивает противоэрозионную защиту, обеспечивающую устойчивость откосов насыпи автодороги. Известно что такие деградационные процессы как термокарст и солифлюкция оказывают разрушительное воздействие на насыпь автодороги сооружаемой на многолетнемерзлых грунтах.Moreover, none of the known solutions provides anti-erosion protection that ensures the stability of slopes of the embankment of the road. It is known that such degradation processes as thermokarst and solifluction have a devastating effect on the embankment of a highway constructed on permafrost soils.

Технической задачей является достижение эксплуатационной надежности автомобильной дороги за счет сохранения грунтов основания насыпи дороги в мерзлом состоянии с соблюдением противоэрозионных мероприятий.The technical task is to achieve the operational reliability of the road by preserving the soil base of the embankment of the road in a frozen state in compliance with erosion control measures.

Достигается это тем, что земляное полотно автомобильной дороги в зоне вечномерзлых грунтов включает расстеленные в зимнее время на мерзлый грунт без нарушения его естественного мохорастительного покрова полотна нетканого синтетического материала, сшитые в единую обойму, имеющую откосы насыпь из местного грунта отсыпанную на полотна, зафиксированную в проектном положении путем их крепления в обойму из нетканого синтетического материала, края которой сшиты в верхней части насыпи с нахлестом, а поверх обоймы отсыпан слой из местного грунта для теплоизоляции мерзлого грунта, в которую вбиты монтажные нагели, причем в отсыпанном слое выполнено продольно расположенное по его оси углубление, в котором для перераспределения нагрузки на насыпь автомобильной дороги размещены габионные сетчатые изделия, заполненные каменным материалом и закрепленные к насыпи с помощью монтажных нагелей. При этом, на откосах насыпи закреплены монтажными нагелями заполненные песком или каменным материалом габионные сетчатые изделия, в которые, для предотвращения высыпания песка в случае заполнения их песком, уложены обоймы из нетканого синтетического материала, подшитые к стенкам габионных сетчатых изделий, при этом откосы выполнены с уклоном от 1:2 до 1:3, а габионные сетчатые изделия, по This is achieved by the fact that the roadbed in the zone of permafrost includes frozen in the wintertime on frozen soil without violating its natural mossy cover of nonwoven synthetic material, sewn into a single clip that has slopes, the embankment from local soil is dumped onto the canvas fixed in the design position by mounting them in a cage of non-woven synthetic material, the edges of which are sewn in the upper part of the embankment with an overlap, and a layer of local cargo is poured over the cage nta for thermal insulation of frozen ground, into which mounting pins are driven in, and a groove longitudinally located along its axis is made in the buried layer, in which gabion mesh products are filled with stone material and fixed to the embankment using mounting nails to redistribute the load on the road embankment. At the same time, gabion mesh products filled with sand or stone material are fixed on the slopes of the embankment, in which, to prevent sand spillage if they are filled with sand, clips of non-woven synthetic material are laid, sewn to the walls of gabion mesh products, while the slopes are made with slope from 1: 2 to 1: 3, and gabion mesh products, according to

крайней мере на стыке расположенных в углублении насыпи и закрепленных на откосе, соединены между собой увязочной проволокой с образованием единой противоэрозионной теплоизоляционной конструкции, причем поверх габионных сетчатых изделий под устройство дорожной одежды отсыпана грунтовая постель из привозного минерального грунта. Нахлест краев, сшитых в верхней части обоймы из нетканого синтетического материала, может быть не менее 0,3 м, при этом расположенные в углублении насыпи габионные сетчатые изделия выполнены толщиной от 170 до 300 мм при длине и ширине 6000 мм и 2000 мм, соответственно, и заполнены щебнем фракции 80-200 мм, а длина нагеля не менее 300 мм.at least at the junction of the embankment located in the recess and fixed on the slope, they are interconnected by a tie wire with the formation of a single anti-erosion heat-insulating structure, and a soil bed from imported mineral soil is sprinkled on top of the gabion mesh products for the pavement device. The overlap of the edges sewn in the upper part of the cage of non-woven synthetic material can be at least 0.3 m, while the gabion mesh products located in the cavity of the embankment are made from 170 to 300 mm thick with a length and width of 6000 mm and 2000 mm, respectively and fractions of 80-200 mm filled with crushed stone, and the length of the plug is not less than 300 mm.

На фиг.1 представлено поперечное сечение земляного полотна автодороги.Figure 1 shows the cross section of the subgrade road.

Сооружение насыпи автодороги производят в зимнее время. Земляное полотно автодороги сооружают следующим образом. На мерзлый грунт 1, не нарушая естественного мохорастительного покрова 2, с учетом распространения ареола многолетнемерзлого грунта по кривой 3 заходящего в тело насыпи 4, расстилают нетканый синтетический материал (НСМ) 5 (ТУ 8397-001-05204776-01), минимизируя тепловое влияние внешних факторов на насыпь автодороги. Полотна НСМ сшивают в единую обойму. Для экономии привозного минерального грунта насыпь 4 отсыпают из местного грунта (допускается включение льда) которая фиксируется в проектном положении путем крепления в обойму из НСМ 5, края которой сшиваются наверху насыпи с нахлестом в 0,5 м. Поверх обоймы НСМ 5 отсыпается слой 6 из местного грунта, который обеспечивает дополнительную теплоизоляцию мерзлого основания и в которую вбиваются монтажные нагели 8. Производится планировка слоя 6 в соответствие с фиг.1. В слое 6 выполняют углубление для монтажа габионного сетчатого изделия (ГСИ) 7 - ГСИ - М 6,0×2,0×0,17 м ТУ 1275-001-42873191-2003, заполненного каменным материалом - щебнем фракции 80-200 мм ГОСТ 8267-93*. Толщина ГСИ может варьироваться от 17 до 30 см. ГСИ крепится к насыпи с помощью The construction of the embankment of the road is carried out in the winter. The subgrade of the road is constructed as follows. Non-woven synthetic material (NSM) 5 (TU 8397-001-05204776-01) is spread on frozen ground 1, without disturbing the natural moss cover 2, taking into account the distribution of the areola of permafrost soil along curve 3 of the embankment 4 entering the body, (minimizing the thermal effect of external factors on the embankment of the road. Fabrics NSM sew in a single clip. To save imported mineral soil, embankment 4 is sprinkled from local soil (ice can be included), which is fixed in the design position by fastening it in a holder of NSM 5, the edges of which are sewn at the top of the embankment with an overlap of 0.5 m. A layer 6 of local soil, which provides additional insulation of the frozen base and into which the mounting pins are driven in. 8. Layering of layer 6 is carried out in accordance with figure 1. In layer 6, a recess is made for mounting a gabion net product (GSI) 7 - GSI - M 6.0 × 2.0 × 0.17 m TU 1275-001-42873191-2003, filled with stone material - crushed stone of the 80-200 mm fraction GOST 8267-93 *. The thickness of the GSI can vary from 17 to 30 cm. The GSI is attached to the embankment using

монтажных нагелей 8, повреждение НСМ нагелями недопустимо, поэтому длина нагеля назначается 30-50 см, в зависимости от толщины ГСИ. Габионное сетчатое изделие 7 служит для предотвращения деформаций насыпи автодороги за счет перераспределения нагрузки на насыпь автодороги, а также дополнительной гидроизоляции и теплоизоляции насыпи автодороги. Откосы насыпи крепятся ГСИ - М 6,0×2,0×0,17 м (ТУ 1275-001-42873191-2003) 9 заполненными песком или каменным материалом по аналогии с ГСИ 9. Для предотвращения высыпания песка из ГСИ 9 песок укладывается в обойму из НСМ, которая подшивается к стенкам ГСИ. ГСИ 9 закрепляются аналогично 7 монтажными нагелями 8. Количество используемых ГСИ назначается по результатам расчета параметров насыпи автодороги: А - высота насыпи автодороги; В - ширина автодороги; откосы насыпи назначают от 1:2 до 1:3, в зависимости от условий строительство (в том числе, стесненности). Поэтому, такая конструкция автодороги может быть использована при любых геометрических параметрах насыпи. ГСИ 7 и 9 крепятся между сбой увязочной проволокой с местах стыка 10, что создает единую противоэрозионную теплоизоляционную конструкцию равномерно распределяющую нагрузку на тело насыпи.mounting pins 8, damage to the NSM by the pins is unacceptable, therefore the length of the pins is assigned 30-50 cm, depending on the thickness of the fuel. Gabion mesh product 7 serves to prevent deformation of the embankment of the road due to the redistribution of the load on the embankment of the road, as well as additional waterproofing and thermal insulation of the embankment of the road. The slopes of the embankment are fixed with GSI - M 6.0 × 2.0 × 0.17 m (TU 1275-001-42873191-2003) 9 filled with sand or stone material, similar to GSI 9. To prevent sand from spilling from GSI 9, sand is placed in clip from NSM, which is hemmed to the walls of the ICG. GSI 9 are fixed in the same way as 7 mounting pins 8. The number of GSI used is determined by calculating the parameters of the embankment of the road: A - the height of the embankment of the road; B is the width of the road; The slopes of the embankment are prescribed from 1: 2 to 1: 3, depending on the construction conditions (including tightness). Therefore, this design of the road can be used for any geometric parameters of the embankment. GSI 7 and 9 are fixed between the failure by the tie wire from the joints 10, which creates a single anti-erosion heat-insulating structure that evenly distributes the load on the body of the embankment.

После укладки габионных сетчатых изделий 9 отсыпается грунтовая постель 11 из привозного минерального грунта под устройство дорожной одежды. На постели 11 сооружается дорожная одежда 12.After laying gabion net products 9, a soil bed 11 is poured from imported mineral soil under the pavement device. On the bed 11, pavement 12 is being constructed.

Работы по сооружению насыпи автодороги производятся без нарушения естественного мохорастительного покрова (который является естественным теплоизолятором), т.к. строительство насыпи ведется «от себя», а земляные работы сведены к минимуму. Применение обоймы НСМ 5 обеспечивает сохранение проектного положения насыпи автодороги в период паводковых явлений. Слой НСМ не допускает вымывания грунта насыпи и уменьшения крутизны откосов насыпи, т.к. грунт 4 зафиксирован в обойме 5. ГСИ 7 обеспечивает перераспределение нагрузки от движущейся от автодороге техники на насыпь 6, не допуская ее разрушения, одновременно The construction of the embankment of the road is carried out without violating the natural mossy cover (which is a natural heat insulator), because the embankment is being built "on its own", and excavation is minimized. The use of NSM 5 clips ensures the preservation of the design position of the embankment of the road during flood events. The LFM layer does not allow washing out the soil of the embankment and reducing the steepness of the slopes of the embankment, because soil 4 is fixed in the casing 5. GSI 7 provides the redistribution of the load from the machinery moving from the highway to the embankment 6, preventing its destruction, at the same time

являясь гидро- и теплоизолятором. Гидро- и теплоизоляция необходима для сохранения насыпи 4 и 6 в мерзлом состоянии. ГСИ 9 выполняют противоэрозионную и теплоизоляционную функции: ГСИ 9 и 7 соединяются увязочной проволокой в единую конструкцию равномерно распределяющую нагрузку на тело насыпи и противодействующую волновой, снеговой и ветровой нагрузкам; песок в обойме ГСИ 9 выполняет роль тепло- и гидроизолятора не допуская растепления и осадок откосов и тела насыпи автодороги. Минимизируя тепловое влияние внешних факторов на насыпь автодороги можно сохранить насыпь в проектном мерзлом состоянии.being a hydro and heat insulator. Hydro and thermal insulation is necessary to keep embankment 4 and 6 frozen. GSI 9 perform anti-erosion and heat-insulating functions: GSI 9 and 7 are connected by a tie wire into a single structure that evenly distributes the load on the body of the embankment and counteracts wave, snow and wind loads; sand in the holder of the GSI 9 acts as a heat and waterproofing insulator, preventing thawing and sediment of slopes and the body of the embankment of the road. By minimizing the thermal effect of external factors on the road embankment, the embankment can be preserved in a design frozen state.

Claims

1. The roadbed in the zone of permafrost, including winterized non-woven synthetic material spread on winter frozen ground without disturbing its natural shaggy cover, sewn into a single clip, sloping embankment from local soil, dumped onto the canvas, fixed in the design position by attaching them to a cage made of non-woven synthetic material, the edges of which are sewn in the upper part of the embankment with an overlap, and a layer of local soil is poured over the cage for thermal insulation and frozen ground, into which mounting pins are driven in, and in the sprinkled layer, a recess is arranged longitudinally along its axis, in which gabion mesh products filled with stone material and fixed to the embankment with mounting pins are placed to redistribute the load on the road embankment.

2. The roadbed in the zone of permafrost according to claim 1, characterized in that gabion mesh products filled with sand or stone material are fixed on the slopes of the embankment with gabion mesh products, in which, to prevent sand from spilling out, if filled with sand, holders of non-woven synthetic material, hemmed to the walls of gabion mesh products, while the slopes are made with a slope of 1: 2 to 1: 3, and gabion mesh products, at least at the junction located in the recess of the embankment and fixed the data on the slope are interconnected by a tie wire with the formation of a single anti-erosion heat-insulating structure, and on top of the gabion net products under the pavement device, a bed of soil from imported mineral soil is dumped.

3. The roadbed in the zone of permafrost soils according to claim 1 or 2, characterized in that the overlap of the edges sewn in the upper part of the cage of non-woven synthetic material is not less than 0.3 m, while gabion mesh products located in the recess of the embankment made from 170 to 300 mm thick with a length and width of 6000 mm and 2000 mm, respectively, and fractions of 80-200 mm were filled with crushed stone, and the length of the nagel was not less than 300 mm.