АВТОМОБИЛЬНАЯ ДОРОГА НА МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ
AUTOMOBILE ROAD ON PERMAFROST

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при реконструкции и капитальном ремонте автомобильных дорог на многолетнемерзлых грунтах.
При принятии типовых проектных решений не учитываются локальные зоны на участках со специфическим инженерно-геологическим строением, например основание автомобильной дороги сложено супесями, песками мелкими и средней крупности с прослоями из многолетнемерзлого песка и торфа, что приводит к критическим деформациям земляных сооружений при сезонном протаивании.
Известно земляное полотно дорог на слабом основании, включающее выполненные в слабом основании и заполненные минеральным грунтом прорези, крайние из которых размещены одна от другой на расстоянии, равном ширине земляного полотна поверху, и геотекстильную прослойку, расположенную под насыпью и заведенную в слабое основание [RU 1581801 SU, МПК5 Е01С 3/06, опубл. 30.07.1990].
Наиболее близким аналогом является автомобильная дорога на вечномерзлых грунтах, содержащая дорожную конструкцию и уложенные в теле насыпи поперечные полосы из синтетического материала, отличающаяся тем, что она снабжена продольными полосами из водонепроницаемого синтетического материала, размещенными в сезонно-талом слое основания дорожной конструкции симметрично относительно оси дороги и защемленными нижними краями в толще многолетнемерзлых грунтов [RU 2221102 С1, МПК7 Е01С 3/06, Е01С 3/00, опубл. 10.01.2004].
Недостатком аналога и прототипа является то, что они применимы на однородных относительно продольной оси грунтах и могут быть реализованы только при новом строительстве автомобильной дороги.
Задачей изобретения является увеличение межремонтных сроков при эксплуатации автомобильной дороги, что выражается в следующем техническом результате: повышении устойчивости земляного полотна, уменьшении вертикальных и горизонтальных деформаций покрытия, земляного полотна и грунтов основания, существенно снижающие ширину раскрытия продольных и поперечных трещин, просадки и волны на покрытии дорожной одежды.
Указанный технический результат достигается тем, что в автомобильной дороге на многолетнемерзлых грунтах при неоднородности грунтов по ширине основания, содержащей земляное полотно с размещением геосинтетического материала, особенностью является то, что в откосной части земляного полотна со стороны основания с прослоями из мерзлого грунта сформирован грунтовый упорный валик из минерального непучинистого грунта, окаймленный армирующим геосинтетическим материалом, размещенным в подоткосной части основания автомобильной дороги и части откоса земляного полотна в виде полуобоймы в прочном льдогрунтовом массиве, образованном в результате действия термостабилизаторов, погружаемых до отметки кровли многолетнемерзлых грунтов 1 для закрепления армирующего геосинтетичского материала, с шагом в зависимости от теплофизических характеристик грунтов основания.
Для поднятия верхнего горизонта многолетнемерзлых грунтов, повышения прочности основания и анкеровки геосинтетического материала устанавливаются термостабилизаторы. Установка термостабилизаторов позволяет сформировать прочный льдогрунтовый массив в области развития пластических деформаций основания и насыпи земляного полотна и тем самым предотвратить потерю устойчивости откосов земляных сооружений. Схема расположения термостабилизаторов определяется расчетом в зависимости от теплофизических свойств грунтов основания, а также от расчетной среднемесячной температуры воздуха. Песок в траншее ускоряет процесс промерзания основания и обеспечивает эффективную работу термостабилзаторов. Ядро мерзлого грунта, образованное в результате действия термостабилизаторов, обеспечит не только устойчивость откоса, но и требуемое натяжение армирующего элемента, который будет сдерживать массив грунта откосной части от горизонтальных перемещений.
Выполнение на автомобильной дороге вертикального армирования откоса и подоткосного основания с формированием грунтового упорного валика в теле откоса (левой) части земляного полотна, опертой на многолетнемерзлые грунты основания, в сторону которой развиваются критические деформации, и установка термостабилизаторов позволяют достичь поставленной задачи.
Изобретение иллюстрируется чертежом, где изображена автомобильная дорога в поперечном разрезе.
Автомобильная дорога на многолетнемерзлых грунтах при неоднородности грунтов по ширине основания земляного полотна содержит дорожную конструкцию, основание 8 которой сложено талыми водонасыщенными песчаными и глинистыми грунтами с прослойками торфа и многолетнемерзлым торфом 7.
Для армирования автомобильной дороги в продольной траншее 9 в многолетнемерзлом основании 7 земляного полотна 5 вертикально расположен армирующий геосинтетический материал (полотно) 4. В откосной части 2 земляного полотна 5 устроен грунтовый упорный валик 6. Высоту h грунтового упорного валика 6 выбирают таким образом, чтобы наклон грунтового упорного валика 6 соответствовал заложению откоса 10 на существующем поперечном профиле земляного полотна 5. При этом геометрические параметры и жесткость грунтового упорного валика 6 определяют путем расчета.
Грунтовый упорный валик 6, расположенный в откосной части 2 земляного полотна 5, пересекает поверхности скольжения и не позволит развиваться деформациям в сторону откоса 10. Фиксирование грунтового упорного валика 6 от горизонтальных перемещений выполнено армирующим геосинтетическим материалом 4. Силы трения, возникающие по боковым поверхностям, и силы смерзания на концах армирующего геосинтетического материла 4 удерживают грунтовый упорный валик 6 в проектном положении. Для образования ядра мерзлого грунта в основании земляного полотна 8 установлены термостабилизаторы 3. Такая схема армирования позволяет повысить устойчивость откоса и снизить горизонтальные и вертикальные деформации, возникающие в теле земляного полотна 5 и в основании 8 автомобильной дороги, и предотвратить дальнейшее развитие деформаций на данном участке автомобильной дороги, что приведет к увеличению межремонтных сроков.
Работы по внедрению конструктивного решения выполняются в осенне-зимний период. Выполнение работ при капитальном ремонте по укреплению откоса и подоткосного основания земляного полотна автомобильной дороги начинается с разборки существующего откоса земляного полотна 5 шириной В. Откос 10 с заложением 1:m разбирается экскаватором максимально близко к верхней бровке земляного полотна. В основании 8 экскаватором устраивают ближнюю к бровке земляного полотна продольную траншею 9. Армирующий геосинтетический материал 4 погружают в продольную траншею 9 с обочины 13 автомобильной дороги.
Заполнение продольной траншеи 9 непучинистым минеральным грунтом выполняют послойно бульдозером с уплотнением каждого слоя ручными трамбовками. Дневную поверхность продольной траншеи 9 уплотняют проходами катка на пневмоходу. Далее экскаватором разрабатывают дальнюю от бровки земляного полотна продольную траншею 9, устанавливают опалубку 11, которая позволит ограничить горизонтальные перемещения грунта грунтового упорного валика 6 при его формировании и уплотнении, а также удержать верхние кромки продольной траншей 9 в проектном положении, устраивают грунтовый упорный валик 6. Грунт грунтового упорного валика 6 уплотняется слоями, например, посредством катков на пневмоходу.
Опалубку 11 убирают и погружают армирующий геосинтетический материал 4. Свободную сторону армирующего геосинтетического материала 4 устанавливают в продольную траншею 9, обертывая грунтовый упорный валик 6. Натяжение армирующего геосинтетического материала 4 на грунтовом упорном валике 6 и в продольной траншее 9 обеспечивает фиксирование в многолетнемерзлом основании 7.
Заполнение дальней продольной траншеи 9 выполняется аналогично ближней к бровке земляного полотна. Восстановление геометрических параметров откоса 10 выполняется путем перемещения разработанного ранее грунта бульдозером с уплотнением катками на пневмоходу, с последующей планировкой. Расстановка в плане и глубина погружения термостабилизаторов 3 определяется расчетом. Доуплотнение грунтов до требуемой плотности следует производить в летний период.
Планировку откосов 2 насыпей осуществляют проходами тяжелого автогрейдера или бульдозера с откосниками и удлинителями отвала.