КОМБИНИРОВАННОЕ ПРОТИВОНАЛЕДНОЕ УСТРОЙСТВО НА КРУТОПАДАЮЩИХ ЛОГАХ С ВОДОПРОПУСКНЫМ СООРУЖЕНИЕМ

Полезная модель относится к области строительства и может быть использовано при строительстве насыпей линейных сооружений, а также при сооружении высоких фильтрующих насыпей на вечномерзлых грунтах в основании при пересечении логов водотоками надмерзлотных и поверхностных вод.
Для обеспечения устойчивости земляного полотна железных и автомобильных дорог, обеспечение пропуска воды через земляное полотно с помощью водопропускных сооружений - например, металлических гофрированных труб или фильтрующих насыпей, что приводит в местах действующих наледей к изменению наледного процесса.
В качестве фильтрующих насыпей применяют сооружение в виде дренирующей прорези (патент РФ 2245965).
Недостатком такой конструкции является то, что она требует применения в теле насыпи привозных дренирующих грунтов и при этом не гарантирует от появления деформаций земляного полотна вследствие оттаивания или растепления мерзлого основания.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является «Насыпь на участках с поперечным уклоном местности и сильнольдистыми вечномерзлыми грунтами», в которой откос насыпи с низовой стороны укреплен каменной наброской, способствующей консервации мерзлого ядра (патент 187173).
Недостаток такого решения заключается в невозможности применения данной конструкции в насыпях большой высоты, т.к. происходит формирование мерзлого ядра в центре насыпи и фильтрация становится невозможной.
Задачей настоящего изобретения является повышение надежности земляного полотна путем локализации наледи до водопропускного сооружения и одновременно предотвращения деградации мерзлоты в его основании, а также обеспечение устойчивости и долговечности насыпи, сооружаемой на льдонасыщенных грунтах.
Для достижения указанного технического результата в противоналедном устройстве, состоящего из фильтрующей насыпи, отсыпанной крупноглыбовым скальным грунтом с водопропускным устройством из металлических гофрированных структур, опирающимся на грунтовую мембрану, причем тело насыпи выполнено двухъярусным по принципу совместной работы фильтрующей насыпи из крупноглыбового скального грунта, расположенной в первом ярусе и металлической гофрированной трубы в обойме скального грунта с заполнителем, расположенной во втором ярусе.
При этом для повышения надежности земляного полотна у входного и выходного оголовков металлической гофрированной трубы устраивают противофильтрационные экраны - геомембраны из полимерных листовых материалов толщиной более 1 мм с полной водонепроницаемостью.
Кроме того, для предотвращения кальмотации, основание трубы отсыпается сортированным скальноым грунтом в виде фильтрующей насыпи, изоляция поверхности которого по внешнему контуру осуществляется нетканым синтетическим материалом.
При этом, от выходного оголовка по откосу насыпи отсыпается скальная наброска слоем ≥1,0 м, являясь гасителем скорости потока поверхностных и надмерзлотных вод на выходе из трубы.
Полезная модель эффективна, технологична, поскольку не только исключает оттепляющее влияние поверхностных и надмерзлотных вод и солнечной радиации, но и резко усиливает зимнее охлаждение грунтов основания и тела насыпи, что в совокупности гарантирует постоянно мерзлое состояние основания и, следовательно, его стабильность.
При использовании полезной модели возрастает надежность и безопасность пути при высокой долговечности, экономичности и соблюдении охраны окружающей среды.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где:
На фиг.1 изображен поперечный разрез комбинированного противоналедного устройства на крутопадающих логах с водопропускным сооружением.
На фиг.2 Конструктивная схема отсыпки грунта в основание фильтрующей насыпи в упорный зуб и рисберму.
Противоналедное устройство с водопропускным сооружением 1 включает в себя:
Фильтрующую насыпь 2 (первый ярус), параметры которой назначают по расчету, отсыпается крупнообломочным скальным грунтом 3, поверх вырезки грунта в основании насыпи на глубину не менее 1,0 м.
По верху фильтрующей насыпи укладывается грунтовая обойма 4 из нетканого синтетического материала типа KORTEX, исключающая просачивание грунта 5 в фильтрующую насыпь. На грунтовую обойму укладывается водопропускное сооружение из металлических гофрированных структур 6. Над шелыгой свода трубы, послойно отсыпается в обойму грунт 7 с заполнителем до 20%. От выходного оголовка трубы 8 по откосу насыпи 9, отсыпается скальная наброска 10 слоем ≥1,0 м, являясь гасителем скорости потока воды на выходе из трубы, 11 - рисберма, 12 - упорный зуб.
Водопропускное сооружение проектируется и сооружается по принципу совместной работы металлической гофрированной трубы с фильтрующей насыпью с двухъярусным расположением (см. фиг.1).
Строительство противоналедного устройства ведется следующим образом:
до подготовки оснований для фильтрующей насыпи и замены грунта, проводятся геодезические разбивочные работы по выносу в натуру комбинированного водопропускного сооружения с установкой необходимых разбивочных знаков. Одновременно с разбивкой и закреплением комбинированного сооружения, разбивают и закрепляют водоотводные регуляционные сооружения и полосу отвода, затем ведется подготовительная работа:
- расчистка территории;
- снятие растительного слоя;
- отвод русла водотока и поверхностных вод;
- доставка строительных материалов и листов металлических гофрированных структур трубы.
При подготовке строительной площадки под основание фильтрующей насыпи на грунтах с высокой льдистостью, III-IV категории просадочности при глубине оттаивания и промерзания от 1,1/1,3 м до 2,5/2,7 м производится вырезка верхнего слоя грунта под фильтрующую насыпь. Конструктивно может быть принята замена грунта в основании фильтрующей насыпи на глубину не менее 1,0 м скальным грунтом с заполнителем до 20%.
Фильтрующая насыпь 2 первого яруса отсыпается скальным грунтом 3 из морозостойких, неразмягчаемых пород, затем производится выравнивание и планировка засыпки, уплотнение до уровня показателя плотности не менее 0,95 от максимально стандартной, по верху отсыпанного фильтрующего уплотненного первого яруса 2, укладывается грунтовая обойма 4 из нетканого синтетического материала типа KORTEX, исключающая просачивание грунта 5 в фильтрующую насыпь 2. На обойму 4, играющую роль обратного фильтра, отсыпается демпфирующий слой, вдоль трубы грунтом максимальной фракцией 0,04 м, толщиной 0,3 м.
После разравнивания этого грунта осуществляется его уплотнение катком или грунтоуплотняющей машиной.
Плотность грунта обоймы 4 должна достигать величины не менее 0,95 от максимальной стандартной.
На уплотненной грунтовой обойме 4 производится сборка металлической гофрированной трубы 6 в точном соответствии с заводской маркировкой и сборочным чертежом завода изготовителя.
Во избежание повреждений наружной части металлической гофрированной трубы 6, на подготовленное плоское основание обоймы 4 расстилаются полотнища гсотекстиля типа «Дернит», после чего труба 6 оборачивается «Дорнитом», вслед за монтажом трубы производят подсыпку с подштыковкой и уплотнение демпфирующего слоя грунта (скальный грунт максимальной фракции 40 мм, песок крупный и средней крупности) в зазорах между поверхностью нижней четверти трубы и основанием во впадинах гофров. Уплотнение выполняется ручными трамбовками или виброплитами с подштыковкой до охвата трубы грунтом не менее чем на 120°.
В насыпь второго яруса 7 грунт отсыпается способом «от себя» - от краев насыпи к середине слоями толщиной от 0,35 до 0,5 м, затем его уплотняют катками продольными проходами со смещением от бровок к середине до коэффициента уплотнения не менее 0,95 от максимальной стандартной плотности.
Предлагаемое комбинированное устройство с водопропускным сооружением ограничивает наледный процесс, возможностью роста льда, пространством по дну лога до тела фильтрующей насыпи, что способствует повышению устойчивости сооружения.