СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ГРУНТА
METHOD FOR REINFORCEMENT OF SOIL SURFACE

Изобретение относится к области строительства, а именно предназначено для укрепления поверхности откосов, укрепления поверхности грунтов при рекультивации карьеров, благоустройстве свалок, для воссоздания или усиления существующего почвенного слоя в заповедниках, заказниках, национальных парках, восстановления нарушенного мохорастительного покрова в зоне вечной мерзлоты, устройства покрытия игровых или спортивных площадок.
Известен способ укрепления поверхности грунта дерновыми лентами [ОДМ 218.2.078-2016. Методические рекомендации по выбору конструкции укрепления откосов земляного полотна автомобильных дорог общего пользования]. Луговой дерн вырезают дернорезом и укладывают сплошным слоем либо в клетку. Укоренившийся дерн закрепляет грунт, образуя естественный растительный покров. Достоинством способа является то, что дерн - природный материал, может быть использован в национальных парках, заповедниках, заказниках, а также на спортивных и игровых площадках. Откосы насыпей, укрепленные дерном, имеют привлекательный внешний вид.
Недостаток способа заключается в значительном объеме ручного труда. Кроме того, при снятии дерна оголяется поверхность грунта, которая может быть подвержена эрозии до того, как на ней образуется растительный покров.
Наиболее близким к заявляемому изобретению того же назначения по максимальному количеству сходных признаков является способ укрепления поверхности грунта, включающий следующие операции: укрепление полос нетканого геотекстиля, выполненного из натуральных волокон, прошивными швами, аппретирование полос, сшивание между собой полос, установленных на ребра, линейными швами в шахматном порядке, растягивание сшитых полос с образованием в направлении, нормальном к поверхности полос, ячеистой конструкции, закрепления ячеистой конструкции на поверхности укрепляемого грунта, заполнение ячеек растительным грунтом, посев семян.
После разложения полос, выполненных из натуральных волокон и разрастания трав образуется естественный растительный покров, укрепляющий поверхность грунта и имеющий привлекательный внешний вид.
Указанный способ имеет следующие недостатки:
1. Операции прошива строчеными швами и аппретирования полос нетканого геотекстиля существенно повышают стоимость изделия за счет значительных дополнительных трудозатрат и стоимости аппрета. Аппретирование достаточно трудоемкая операция. Если же геотекстильные полосы не укреплять, полосы сминаются и заполнение ячеек грунтом сложно осуществить. Вызывает сомнения эффективность аппретирования. Многие аппреты (крахмал, поваренная соль и др.) при первом намокании растворяются, материал утрачивает жесткость, сминается и перестает удерживать грунт с семенами, т.е. перестает выполнять свою функцию.
2. До тех пор, пока стенки ячеек не разложились, корни не могут проникать из одной ячейки в другую, что замедляет формирование дернины. Дерновой покров эффективен для укрепления грунтовой поверхности тогда, когда он образует развитую на большой площади корневую систему, армирующую верхнюю часть грунтового массива. Перфорация, обеспечивающая возможность свободного разрастания корневой системы, не предусмотрена, возможно, из-за того, что процесс перфорирования может повредить укрепленную аппретированием и строчеными швами поверхность полосы.
Целью данного технического решения является снижение стоимости работ и повышение эффективности.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе укрепления грунтов, включающем операции скрепления между собой гибких полос, расположенных в несколько рядов, по длине полос, в шахматном порядке, растягивания скрепленных полос с образованием в направлении, нормальном к поверхности полос, ячеистой конструкции, закрепления ячеистой конструкции на поверхности укрепляемого грунта, заполнения ячеек растительным грунтом, гибкие полосы выполняют из материала, полученного из натуральных волокон путем прессования, и перфорируют. Гибкие полосы могут быть снабжены дополнительным слоем с семенами растений.
Технический результат достигается тем, что материал, полученный из натуральных волокон путем прессования, например, картон (упаковочный гофрированный) удешевляет производство, поскольку исключаются операции прошива и аппретирования, а также позволяет полосам (стенкам ячеек) выполнять другие функции: размещение семян, защита семян от птиц в процессе прорастания, создание семенам питательной среды. Появляется возможность развития корневой системы растений благодаря перфорации.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где изображено:
на фиг. 1 - ячеистая конструкция, собранная заявляемым способом;
на фиг. 2 - ячеистая конструкция, собранная заявляемым способом, спустя 1 год после установки;
на фиг. 3 - ячеистая конструкция, собранная заявляемым способом, спустя 3 года после установки.
Способ осуществляют следующим образом. Гибкие полосы 1 из материала, полученного из натуральных волокон путем прессования (например, из гофрированного картона), имеющие перфорационные отверстия 2 и содержащие семена трав, скрепляют между собой в шахматном порядке нитепрошивным швом 3 либо другим способом, формируют таким образом ячеистую конструкцию. На укрепляемой поверхности 4 устраивают выравнивающий слой растительного грунта 5, на выравнивающем слое устанавливают ячеистую конструкцию 6 и заполняют ячейки растительным грунтом 7 в соответствии с принятой технологией строительства для применения ячеистых конструкций [Методические рекомендации по применению объемной георешетки типа "геовеб" при сооружении автомобильных дорог в районах вечной мерзлоты Западной Сибири. В.Д. Казарновский, С.Е, Гречищев, Е.С. Пшеничникова, Ю.Б. Шешин. ФГУП "Союздорнии", М., 2003].
В течение 1-3 лет после завершения работ развивается корневая система растений 8, к этому же времени стенки ячеистой конструкции 6 разлагаются, остается естественный почвенно-растительный покров.
Предлагаемый способ может быть использован при укреплении поверхности склонов и откосов, если условие (1) соблюдается, тогда ячеистая конструкция с грунтом удерживается на откосе за счет силы трения:
где α - угол откоса;
ϕ - угол внутреннего трения грунта - заполнителя ячеек.
Как правило условие (1) соблюдается при крутизне откоса 1:1,6 и положе.
Эффективность способа заключается в уменьшении стоимости заявленного устройства при улучшении результата: материал, полученный из натуральных волокон путем прессования, например, картон (упаковочный гофрированный) является дешевым материалом, производство которого полностью механизировано, несминаемым при нагрузке, создаваемой насыпаемым грунтом. Исключаются операции прошива и аппретирования, используемые в прототипе. Перфорация в полосах (стенках ячеек) позволяет свободно развиваться корневой системе растений. Помещение семян в полосу позволит исключить операцию посева трав.
Пример осуществления способа.
Одна из проблем строительства и эксплуатации автомобильных и железных дорог в зоне вечной мерзлоты состоит в том, что в процессе сооружения насыпи мохорастительный покров на придорожной полосе разрушается, в результате происходят оттаивание мерзлых грунтов и деформации насыпи.
После завершения строительства участка дороги 3-й технической категории на полуострове Ямал для восстановления мохорастительного покрова вдоль дорожной насыпи были выполнены следующие работы. Из полос шириной 20 см и толщиной 0,5 см, выполненных из гофрированного картона и содержащих внутри семена трав, пригодных для выращивания в северных условиях, были собраны 4 секции ячеистой конструкции путем скрепления полос между собой в шахматном порядке нитепрошивным швом. Размер ячейки в плане составлял 20×20 см, полосы были перфорированы. Поверхность участка тундры длиной 40 м и шириной 4 м была выровнена и спланирована автогрейдером. Ячеистую конструкцию установили, скрепляя между собой секции при помощи степлера. Ячейки заполнили торфом, смешанным с песком. В течение двух последующих лет травы укоренились и разрослись, к тому времени картон разложился. В результате образовался естественный растительный покров, имеющий ровную поверхность, привлекательный внешний вид и укрепивший поверхность грунта.
Торф, являясь теплоизолятором, препятствует оттаиванию мерзлых грунтов, благодаря чему положение верхнего горизонта вечной мерзлоты стабилизировано, оттаивания не происходит.
Необходимая высота слоя торфа, при которой не происходит растепления мерзлоты, определяется на основе теплофизического расчета.