СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА ДОРОГ НА МЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ
METHOD TO BUILD ROADS ON FROZEN SOILS

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении транспортных сооружений на мерзлых грунтах как в летнее, так и в зимнее время года.
Известен способ возведения насыпи на мерзлых грунтах путем подготовки основания, последовательной укладки теплоизоляционного слоя и отсыпки слоя высокольдистого грунта (SU №841418, МПК E01C 3/06, 1991).
Недостатком известного способа является то, что его реализация носит сезонный характер - работы ведутся, в основном, в зимнее время, и, кроме того, на осуществление его влияют погодные условия (снег, дождь и др.), что приводит к резкому удлинению сроков строительства и ухудшению качества работ, снижая тем самым эффективность способа.
Наиболее близким техническим решением является способ возведения насыпи на мерзлых грунтах путем отсыпки насыпи, организации защиты от негативного воздействия окружающей среды (осадки, излучения и др.) с помощью установки стационарных навесов в виде арок, установленных по оси трассы дороги (Трофимов В.И., Каминский A.M. Легкие металлические конструкции зданий и сооружений. Учебное пособие. - М.: Изд-во АСВ, 2002. С.467-470).
Недостатком известного способа является то, что организация стационарных навесов с открытыми проемами не позволяет, во-первых, мобильно их перемещать, а во-вторых, не позволяет полностью сохранять и поддерживать температурное состояние грунтового основания и тела насыпи и полностью защищать насыпь от негативного воздействия окружающей среды (осадки, излучения и др.) в процессе строительства и ремонта, что снижает также эффективность способа.
При создании настоящего изобретения была поставлена задача по разработке способа для возведения насыпи на мерзлых грунтах при любых погодных условиях.
Техническим результатом является повышение эффективности строительства насыпи на мерзлых грунтах и ее устойчивости при эксплуатации.
Поставленная задача и указанный технический результат достигается тем, что в способе для строительства дорог на мерзлых грунтах согласно изобретению защитные элементы в виде подвижного вагона-купола устанавливают с обеспечением герметичности их соединения с основанием дороги и создают внутри вагона-купола отрицательную температуру, подготавливают основание дороги, отсыпают внутри вагона-купола на всю его длину насыпь и перемещают вагон-купол по оси трассы дороги на расстояние, равное расстоянию длины вагона-купола. Кроме этого, в процессе строительства могут устанавливаться, по крайней мере, два вагона-купола друг за другом, в первом из которых выполняют подготовку мерзлого основания, а во втором - отсыпку насыпи.
Способ строительства дорог на мерзлых грунтах поясняется чертежами, где на фиг.1 изображены конструктивная схема устройства и схема отсыпки насыпи под вагоном-куполом; на фиг.2 - разрез купола по А-А; на фиг.3 - узел фиксации и изоляции вагона-купола; на фиг.4 - схема строительства дороги с использованием нескольких вагонов-куполов (в виде поезда).
На фиг.1 - 4 обозначено:
1 - мерзлое основание; 2 - воздухонепроницаемый надувной вагон-купол; 3 - колесное шасси; 4 - мешки с грунтом; 5 - выпуски вагона-купола; 6 - компрессор; 7 - холодильная установка; 8 - ворота задние (левые); 9 - насыпь; 10 - ворота передние (правые); 11 - автомобиль; 12 - бульдозер.
Изобретение реализуется следующим образом. Расчищают поверхность основания 1 трассы будущей дороги. Устанавливают по оси дороги на всю ее ширину в виде навеса воздухонепроницаемый надувной вагон-купол 2 на колесном шасси 3 (фиг.1 и 2). Обеспечивают герметичность внутри вагона-купола 2, для чего колесное шасси 3 приподнимают или снимают, а вагон-купол 2 опускают на основание 1 дороги, прижимая, например мешками с грунтом 4, его (края) выпуски 5 по контуру вагона-купола 2 (фиг.3). Далее создают внутри вагона-купола 2 отрицательную температуру воздуха, например, путем принудительной подачи компрессором 6 охлажденного воздуха холодильной установкой 7. После этого подготавливают внутри вагона-купола 2 основание 1 дороги, для чего через задние торцовые ворота 8 пропускают строительную технику, например бульдозер, или при необходимости промораживают оттаявший слой, а также выполняют необходимые мероприятия по усилению и теплозащите основания 1 согласно заданию и требований нормативных документов, после чего отсыпают насыпь 9 из мерзлого грунтового материала внутри вагона-купола 2 на всю его длину по технологии «от себя» (СНиП 3.06.03-85, п.4.45), пропуская для этого через передние торцовые ворота 10 автомобиль (самосвал) 11 с грунтом. После отсыпки насыпи 9, ее профилирования и выполнения мероприятий по ее теплозащите вагон-купол 2 устанавливают на колесное шасси 3 и перемещают на расстояние, равное его длине, и операции повторяют.
В случае необходимости процесс строительства дороги может быть ускорен, для чего используют, по крайней мере, два вагона-купола 2 в виде поезда (фиг.4). В первом вагоне-куполе 2 по ходу строительства дороги выполняют все необходимые работы по подготовке основания 1. Во втором вагоне-куполе 2 в это же время выполняют работы по отсыпке насыпи 9 на подготовленное основание 1. После подготовки основания 1 в первом вагоне-куполе 2 и отсыпки насыпи 9, во втором вагоне-куполе 2 поезд из вагонов-куполов 2 передвигают, например, бульдозером 12 вперед - «от себя» на расстояние, равное его длине, и операции повторяют.
Вагон-купол может применяться и для выполнения ремонтных работ. В этом случае вагон-купол устанавливают в том месте насыпи, где наблюдается процесс ее разрушения (нарушение теплоизоляции, местные просадки и др.). Создают необходимую герметизацию внутри вагона-купола и обеспечивают требуемые температурные условия, после чего выполняют конкретные ремонтные работы.
Установка по оси трассы дороги на всю ее ширину воздухонепроницаемого надувного вагона-купола с возможностью его осевого перемещения позволяет, во-первых, создать необходимый микроклимат внутри вагона-купола, а соответственно и обеспечить заданное температурное состояние всего основания дороги и по всему сечению формируемой насыпи в процессе строительства (отсыпка насыпи, устройство твердого покрытия, обустройство дороги и др.) и ремонта, обеспечивая требуемую структурную прочность и устойчивость насыпи, а также более комфортные условия для рабочих и, во-вторых, обеспечить возможность непрерывного процесса строительства дороги на мерзлых грунтах особенно с отсыпкой насыпи из некондиционных высокольдистых тонкодисперсных грунтов круглый год, повышая тем самым в целом эффективность способа.
Используя поочередно торцовые ворота вагона-купола, появляется возможность вести одновременно как подготовительные работы, связанные с расчисткой мерзлого основании, так и непосредственно основные работы, связанные с отсыпкой насыпи, что, в целом, ускоряет технологический процесс и обеспечивает сохранение основания и насыпи в мерзлом состоянии, повышая тем самым эффективность способа.
Установка, по крайней мере, двух вагонов-куполов друг за другом в виде поезда позволяет организовать непрерывный процесс строительства дороги, а значит, и ускорить его за счет совмещения двух важных операций в одном технологическом процессе: подготовки основания и отсыпки насыпи, что также повышает эффективность способа.
Способ строительства дорог на мерзлых грунтах был смоделирован в строительной лаборатории кафедры ПСК и показал возможность его реализации в реальных условиях строительства.