СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ НАСЫПИ НА МЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ
METHOD FOR ERECTION OF EMBANKMENT ON FROZEN SOILS

Изобретение относится к области строительства дорог и оснований и может быть использовано при возведении нефтегазовых и транспортных сооружений на мерзлых грунтах, как в летнее, так и в зимнее время года.
Известен способ возведения насыпей на болотах, путем подготовки основания с теплоизоляционным слоем с уклоном от продольной оси насыпи к ее краям и последующей отсыпки насыпи (SU 578392, кл. Е01С 3/00, 1977 г.).
Недостатком известного способа является то, что оттаявшая свободная вода при переменных нагрузках проникает в структуру теплоизоляционного слоя и насыпи, разжижая ее и ухудшая теплозащиту мерзлого основания, что, в целом, снижает эффективность способа.
Известен также способ строительства дорог на болотах путем отсыпки насыпи по полосам, начиная с крайних полос и заканчивая внутренней, с последующей отсыпкой верхнего дренирующего слоя (RU 2293814, кл. Е01С 3/04, 2007).
Недостатком известного способа является то, что насыпь теряет устойчивость при использовании переувлажненного или высокольдистого грунта тела насыпи, причем в процессе его оттаивания грунт переходит в текучее состояние, что снижает эффективность способа.
Прототипом изобретения является способ возведения насыпи в районах распространения вечномерзлых грунтов, включающий укладку теплоизоляционного слоя на основание, отсыпку слоя насыпи из высокольдистого грунта с последующей отсыпкой верхнего дренирующего слоя грунта (SU 841418, кл. Е01С 3/06; Е02D 17/00, 1991 г.).
Недостатком известного способа является низкая эффективность способа из-за наличия фактора скапливания свободной воды на поверхности полотна при оттаивании мерзлого грунта. При этом вода при действии переменной нагрузки, например, при проходе транспорта по дороге, поднимается по капиллярам и часть грунта переходит в водонасыщенное, текучее состояние, что приводит к резкому снижению несущей способности и устойчивости насыпи.
При создании настоящего изобретения была поставлена задача по разработке более эффективного способа возведения насыпи на мерзлых грунтах.
Техническим результатом является повышение устойчивости насыпи за счет предотвращения ее водонасыщения и разжижения при оттаивании льда, а также повышение структурной прочности грунта откосов и тела насыпи в целом.
Поставленная задача достигается тем, что в способе возведения насыпи на мерзлых грунтах, включающем укладку теплоизоляционного слоя на основание, отсыпку слоя насыпи из высокольдистого грунта, отсыпку верхнего дренирующего слоя грунта, согласно изобретению перед укладкой теплоизолирующего слоя прорезают в основании насыпи поперечные щели и заполняют их непучинистым материалом, далее отсыпают слой насыпи из высокольдистого грунта в виде внутренней продольной полосы, устанавливают продольные вертикальные фильтрующие полотнища, затем отсыпают продольные крайние полосы из высокольдистого грунта и пористого наполнителя, после чего дают выдержку для оттаивания высокольдистого грунта и его иссушения, и, на заключительном этапе, отсыпают верхний дренирующий слой грунта.
Отсыпка по продольным полосам дает возможность использовать различные грунтовые смеси и материалы для них, что позволяет скомбинировать оптимальную структуру насыпи и тем самым также повысить ее устойчивость.
Установка вертикальных продольных фильтрующих полотнищ позволяет, во-первых, более эффективно отводить лишнюю оттаявшую воду и, во-вторых, усилить тело насыпи, что, в целом, повышает ее устойчивость.
В процессе оттаивания насыпи свободная вода будет стекать по верхнему полотну теплоизоляционного слоя в дренажные канавы. Нижнее полотно будет защищать теплоизоляционный слой от его смачивания при оттаивании основания.
Прорезание поперечных щелей в основании насыпи между дренажными канавами с последующей засыпкой их непучинистым материалом, например песком, позволит, во-первых, эффективно отводить оттаявшую воду в канавы, а, во-вторых - дополнительно усилить основание, что в целом повышает устойчивость насыпи на мерзлом основании в случае ее оттаивания.
Иссушение насыпи выполняется с целью предотвращая разжижения грунта насыпи при оттаивании высокольдистого грунта.
Возведение насыпи на мерзлом грунте осуществляют следующим образом.
Расчищают поверхность основания трассы будущей насыпи. Устраивают дренажные канавы. Прорезают в основании поперек трассы между дренажными канавами щели и засыпают их непучинистым материалом, например песком. Расстилают на основании насыпи на его ширину непроницаемое полотнище, на котором укладывают теплоизоляционный слой материала, и покрывают его другим непроницаемым полотнищем. Отсыпают внутреннюю полосу из некондиционного высокольдистого грунта (например, мерзлая супесь или мерзлый суглинок). После этого устанавливают вертикальные продольные фильтрующие полотнища, например по откосам внутренней полосы. Затем отсыпают крайние продольные полосы из предварительно приготовленной смеси высокольдистого грунта (например, мерзлая супесь или мерзлый суглинок) и пористого наполнителя (например, керамзитовый гравий, пемза и др.). Роль пористого наполнителя состоит в поглощении им оттаявшей воды и, соответственно, в иссушении высокольдистого грунта, предотвращая тем самым разжижение грунта насыпи, и повышении структурной прочности насыпи, что, в целом, приводит к укреплению откосов и к общему повышению устойчивости насыпи.
Затем дают выдержку для оттаивания льда высокольдистого грунта. Далее выполняют иссушение оттаявшего грунта путем всасывания оттаявшей воды пористым наполнителем. При этом время выдержки может быть определено путем бурения и отбора проб грунта или методом статического зондирования. На заключительном этапе отсыпают верхний дренирующий слой грунта над всеми полосами насыпи.
Все эти мероприятия повышают эффективность способа, обеспечивающего предотвращение водонасыщения насыпи при ее эксплуатации и разжижения при оттаивании льда, а также повышение структурной прочности грунта откосов и тела насыпи в целом, ведущей к повышению срока службы насыпи.
Способ возведения насыпей на мерзлых грунтах опробован в строительной лаборатории кафедры ПСК Тверского государственного технического университета и показал возможность его реализации в реальных условиях строительства.