Конструкция основания для строительства водопропускных труб промысловых автомобильных дорог и дорог с низкой интенсивностью движения, проходящих по болотистой местности
BASIS STRUCTURE FOR BUILDING CULVERTS OF SITE-ACCESS MOTOR ROADS AND ROADS WITH LOW MOVEMENT INTENSITY, LAID IN MARSHLAND

Изобретение относится к области строительства, а именно к строительству оснований искусственных сооружений на промысловых автомобильных дорогах или на дорогах с низкой интенсивностью движения, проходящих по болотистой местности.
В настоящее время при строительстве автомобильных дорог на болотах для устройства водопропускной трубы рекомендуется полностью удалять слабый грунт в основании и заменять его дренирующим. Также известна конструкция водопропускной трубы на искусственном основании, сооружаемом в виде мембраны из объемной георешетки в обойме из геотекстиля [1 - Отраслевой дорожный методический документ: ОДМ 218.2.001-009. Рекомендации по проектированию и строительству водопропускных сооружений из металлических гофрированных структур на автомобильных дорогах общего пользования с учетом региональных условий (Дорожно-климатических зон). - Взамен ВСН 176-78; введ. 27.07.2009. - Москва: Росавтодор, 2009. - 164 с]. На практике же трубы устраиваются на деревянном лежневом настиле.
Удаление слабого грунта является надежным решением в качестве основания для водопропускных труб, но, как правило, требует доставки к месту строительства дополнительной специализированной техники и дорогостоящего дренирующего грунта. Мембрана из георешетки и деревянный настил не обеспечивают требуемой устойчивости и с наступлением летнего периода, труба может полностью погрузится в болото и для восстановления требуется капитальное переустройство. Кроме того, при использовании деревянного настила в качестве основания отметка лотка трубы находится выше дневной поверхности, что препятствует отводу воды.
Известны способы самовозобновления мерзлых торфяных оснований, путем циркуляции различных хладагентов по трубкам, заложенным в основание [2 - Способ создания основания строительного фундамента на заболоченных территориях: пат. 2220257 Рос. Федерация: МПК: E02D 27/32, E02D 27/35 / А.Е. Полозов, Г.А. Бочаров; заявитель и патентообладатель Курский государственный технический университет. - №2002100503/03, 3 - Термоустройство для охлаждения и замораживания грунта: пат. 2164273 Рос. Федерация: МПК: E02D 3/115 / Г.И. Шемелин, А.Л. Лязгин, Р.М. Баясян, С.В. Остробородов, К.П. Шевцов, Г.П. Пустовойт, О.И. Романовский; заявитель и патентообладатели: Г.И. Шемелин, А.Л. Лязгин, Р.М. Баясян, С.В. Остробородов, К.П. Шевцов, Г.П. Пустовойт, О.И. Романовский. - №98101536/03]. Недостатками таких конструкций является то, что они требуют дополнительных затрат на энергию и топливо.
Мерзлое торфяное основание используется при строительстве автомобильных дорог и буровых площадок [4 - Ведомственные строительные нормы: ВСН 84-89. Изыскания, проектирование и строительство автомобильных дорог в районах распространения вечной мерзлоты. - Взамен ВСН 84-75, дополнения №1 к ВСН 84-75, ВСН 201-85; введ. 30.03.1989. - Минтрансстрой СССР, 1989. - 174 с, 5 - Ведомственные строительные нормы: ВСН 137-89. Проектирование, строительство и содержание зимних автомобильных дорог в условиях Сибири и Северо-Востока СССР. - Взамен ВСН 137-77; введ. 20.02.1989. - Минтрансстрой СССР, 1989. - 87 с, 6 - Вялов, СС Строительство промысловых сооружений на мерзлом торфе/ СС Вялов, Г.Л. Каган, А.Н. Воевода, В.И. Муравленко. - М., Недра, 1980 - 144 с]. Но известные основания не являются надежными и со временем погружаются в болото из-за оттаивания конструкции снизу (на границе с талой болотной толщей), и для восстановления требуется капитальное переустройство.
Сущность настоящего изобретения заключается в обеспечении поступления отрицательной температуры к промороженной торфяной плите для ее возобновления во второй и последующие годы эксплуатации конструкции без использования хладагентов. Это достигается путем монтажа в основании торфяной плиты системы проводников из теплорассеивающей пластмассы [7 - Теплорассеивающие пластмассы [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://teplostok-plastic.ru] и вывода их на поверхность.
Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в: отказе от использования дорогостоящих дренирующих грунтов в основании; отказе от трудоемкого процесса удаления слабого грунта на болотах значительной глубины; возможности возобновления основания без капитального переустройства; обеспечении оптимальной работы водопропускной трубы в течение всего периода эксплуатации автомобильной дороги.
Задачи, решаемые изобретением: снижение стоимости строительства оснований водопропускных труб на автомобильных дорогах за счет сокращения объемов привозного дренирующего грунта; повышение устойчивости и надежности конструкции в сравнении со способом устройства трубы на лежневом настиле.
Новизна заявленного технического решения обеспечивается тем, что для возобновления промороженной торфяной плиты не требуется полностью переустраивать участок или использовать хладагенты и дополнительное оборудование для их циркуляции.
Сущность изобретения поясняется чертежом. На фиг. 1 представлена дорожная конструкция земляного полотна (1) с водопропускной трубой (2) на торфяном грунте (3). Основанием для трубы служит промороженная самовозобновляемая торфяная плита (4) и охлаждающая система, выполненная из теплорассеивающей пластмассы. Система охлаждения состоит из теплопроводных трубок (5), заложенных в мерзлую плиту, и проводников «холода» (6), выведенных на поверхность. Между трубой и мерзлым торфяным основанием предусмотрена прослойка теплоизоляции (7).
На фиг. 2 показано расположение теплопроводных трубок (5) и проводников «холода» (6) в плане.
На фиг. 3 представлены три этапа эксплуатации системы: состояние конструкции на конец первого зимнего, первого летнего и последующих периодов эксплуатации. Конструкция создается следующим образом: поверхность болота в зимний период очищается от снега; в течение нескольких месяцев торфяной грунт (3) промораживается на необходимую для обеспечения устойчивости конструкции глубину, таким образом, создается промороженная торфяная плита (4); нарезаются траншеи, в которые закладываются соединенные между собой теплорассеивающие элементы и выводы проводников на поверхность (6); траншеи засыпаются мерзлым торфом, устраивается теплоизоляционный слой (7) для недопущения оттаивания основания сверху, монтируется металлическая водопропускная труба (2) и засыпается грунтом земляного полотна, подсоединяются проводники, которые обеспечиваются связь теплорассеивающей системы, заложенной в основание с отрицательной температурой окружающего воздуха.
В первый зимний период через проводники «холода» будет происходить дальнейшее намораживание торфяной плиты (фиг. 3, а).
С наступлением теплого периода связь проводников «холода» с системой нужно прерывать, иначе они станут снабжать ее ненужным теплом. За счет теплоизоляционного слоя приток тепла сверху (из окружающего воздуха) происходить не будет. В теплый период эксплуатации предусматривается осадка и оттаивание плиты снизу на допустимую величину (8) за счет естественной миграции воды под конструкцией в болотной толще (фиг. 3, б).
С наступлением устойчивой отрицательной температуры воздуха, во второй и последующие зимние периоды проводники «холода» снова монтируются, и промороженная торфяная плита восстанавливает свои первоначальные параметры (фиг. 3, в).
Литература:
1. Отраслевой дорожный методический документ: ОДМ 218.2.001-009. Рекомендации по проектированию и строительству водопропускных сооружений из металлических гофрированных структур на автомобильных дорогах общего пользования с учетом региональных условий (Дорожно-климатических зон). - Взамен ВСН 176-78; введ. 27.07.2009. - Москва: Росавтодор, 2009. - 164 с.
2. Способ создания основания строительного фундамента на заболоченных территориях: пат. 2220257 Рос. Федерация: МПК: E02D 27/32, E02D 27/35 / А.Е. Полозов, Г.А. Бочаров; заявитель и патентообладатель Курский государственный технический университет. - №2002100503/03.
3. Термоустройство для охлаждения и замораживания грунта: пат. 2164273 Рос. Федерация: МПК: E02D 3/115 / Г.И. Шемелин, А.Л. Лязгин, Р.М. Баясян, С.В. Остробородов, К.П. Шевцов, Г.П. Пустовойт, О.И. Романовский; заявитель и патентообладатели: Г.И. Шемелин, А.Л. Лязгин, Р.М. Баясян, С.В. Остробородов, К.П. Шевцов, Г.П. Пустовойт, О.И. Романовский. №98101536/03.
4. Ведомственные строительные нормы: ВСН 84-89. Изыскания, проектирование и строительство автомобильных дорог в районах распространения вечной мерзлоты. - Взамен ВСН 84-75, дополнения №1 к ВСН 84-75, ВСН 201-85; введ. 30.03.1989. - Минртансстрой СССР, 1989. - 174 с.
5. Ведомственные строительные нормы: ВСН 137-89. Проектирование, строительство и содержание зимних автомобильных дорог в условиях Сибири и Северо-Востока СССР. - Взамен ВСН 137-77; введ. 20.02.1989. - Минтрансстрой СССР, 1989. - 87 с.
6. Вялов, С.С. Строительство промысловых сооружений на мерзлом торфе / С.С. Вялов, Г.Л. Каган, А.Н. Воевода, В.И. Муравленко. - М., Недра, 1980 - 144 с.
7. Теплорассеивающие пластмассы [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://teplostok-plastic.ru.