ЗЕМЛЯНОЕ ПОЛОТНО НА БОЛОТАХ С УСТРОЙСТВОМ ОПОРНОЙ ГРУНТОВОЙ ОБОЙМЫ УШИРЕННОГО ТИПА
EARTHWORK ON SWAMPS WITH SUPPORT GROUND CARTRIDGE OF WIDENED TYPE

Изобретение относится к области строительства, а именно к дорожным конструкциям, и может быть использовано при возведении земляного полотна промысловых автомобильных дорог и дорог с малой интенсивностью движения на слабых грунтах, в том числе на обводненных болотах 2-го и 3-го типа.
Известна конструкция земляного полотна с использованием торфяного болота в качестве несущего основания. Земляное полотно отсыпается непосредственно на поверхность слабого основания, преимущественно из дренирующих грунтов, и не предусматривает каких-либо мероприятий по укреплению нижней части насыпи [Указания по проектированию земляного полотна железных и автомобильных дорог СН 449-72. - М. Госстрой СССР, 1972, с. 20. Рис. 29; Инструкция по проектированию и строительству автомобильных дорог нефтяных и газовых промыслов Западной Сибири. ВСН 26-90. - М.: Минтрансстрой, 1991, с. 98, Рис. П. 1.6 Рис П. 1.7; Методические рекомендации по конструкциям и технологии сооружения земляного полотна при прохождении обводненных болот, озер и грядово-озерковых болотных комплексов в условиях севера Западной Сибири. - М.: Минтрансстрой, 1978, с. 17, рис. 1].
Известна конструкция земляного полотна, состоящая из лежневого настила с техническим слоем и уложенным полотном из синтетического нетканого материала, на котором формируется грунтовая насыпь из дренирующего зернистого грунта. Выведенные края нетканого синтетического материала охватывают насыпь с боков и устроены в замок в откосной части. Применяемый геосинтетический материал в аналоге представлен иглопробивным волокном (типа дорнит) с разрывной нагрузкой в продольном и поперечном направлении не менее 5,0 кН/м [Пособие по проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах. - М.: Стройиздат, 1989, с. 76, рис. 21, рис. 23].
В качестве общих недостатков рассмотренных конструкций можно привести: высокая стоимость и трудность получения дренирующих, зернистых грунтов в заболоченных районах, используемых для отсыпки насыпи; низкая несущая способность и устойчивость; неравномерность осадки по ширине и длине насыпи; слабые армирующие качества геосинтетического материала при известном способе армирования, большой период консолидации и стабилизации торфяного основания и грунтов насыпи не позволяет в более ранние сроки устраивать дорожную одежду; большие затраты на восстановление и ремонт земляного полотна.
Наиболее близким по технической сути и достигаемому результату является земляное полотно для применения при строительстве межпромысловых автомобильных дорог в 1-й дорожной климатической зоне [Принципиальные схемы конструктивно-технологических решений по применению объемных георешеток «Прудон-494» и примеры их реализации в транспортных сооружениях - М.: ОАО «494 УНР», 2002, с. 51, V раздел, 3 тип, 4 тип], которая включает опорную часть земляного полотна, выполненную в виде обойм из синтетических материалов, заполненных торфом и различными материалами на основе пенополистирола.
К недостаткам данного технического решения относится сложная конструкция земляного полотна, низкая несущая способность для пропуска большегрузной техники и промыслового оборудования, обусловленная сильной сжимаемостью используемых материалов, что ведет к необратимым деформациям.
Задачи, решаемые изобретением, - снижение стоимости строительно-монтажных работ за счет применения местных дорожно-строительных материалов, в том числе некондиционных грунтов в теле насыпи; решение экологических вопросов - полный или частичный отказ от лежневого настила; сокращение сроков ввода объекта в эксплуатацию за счет ускорения осадки насыпи; снижение неравномерности осадки и уменьшение ее по оси за счет устройства поперечных двухсторонних уклонов для каждой обоймы; обеспечение устойчивости насыпи в процессе строительства с открытием временной эксплуатации и с окончательным вводом в эксплуатацию; улучшение условий отсыпки и уплотнения насыпи за счет перераспределения возникающих напряжений не только в нижней части грунтового массива насыпи (на границе контакта с несущим основанием), а также и на границе контакта каждого конструктивного элемента (обоймы), сокращение межремонтных сроков.
Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в частичном или полном отказе от лежневого настила; возможности использования для отсыпки переувлажненных некондиционных грунтов, снижении неравномерности осадки основания насыпи, связанной с переменной глубиной болота; перераспределении осадки по поперечному сечению насыпи с уменьшением ее по оси; постепенном осушении грунта верхней обоймы, сооружаемой из местного некондиционного переувлажненного грунта; обеспечении в процессе строительства и эксплуатации всех технических требований прочности и устойчивости для каждого возведенного конструктивного элемента (обоймы).
Указанный технический результат достигается за счет того, что конструкция земляного полотна для строительства промысловых автомобильных дорог и дорог с малой интенсивностью движения на слабых грунтах, в том числе на обводненных болотах 2-го и 3-го типа включает местный некондиционный переувлажненный грунт, геосинтетическое нетканое водопроницаемое полотно и выполнена с устройством прослоек из геоткани, которые формируются в две конструкции-обоймы с насыпным защитным верхним слоем, прослойка для первой опорной обоймы представляет собой цельное по ширине полотно из геоткани, скрепленное и уложенное на ширину основания насыпи с запасом на ширину верха, и откосную часть опорной обоймы, на которую послойно отсыпается местный некондиционный грунт на толщину опорной обоймы, после чего края геоткани первой опорной обоймы соединяются и свариваются внахлест, поверх первой обоймы аналогичным образом устраивается вторая обоймы, на поверхность которой отсыпается защитный слой насыпи из фильтрующих грунтов. В качестве геосинтетического полотна используется геоткань с коэффициентом фильтрации не менее 2,4 м/сут и прочности на разрывную нагрузку в продольном и поперечном направлении не менее 5,0 кН/м. Нижняя опорная обойма имеет уширение по подошве, с заложением откосной части 1:1,5, и высоту, равную расчетной величине осадки с учетом возвышения обоймы, над поверхностью болота, в течение всего срока службы автомобильной дороги. В качестве грунта для отсыпки насыпи применяются местные переувлажненные некондиционные грунты. Нижняя опорная обойма отсыпается с формированием поперечного двухстороннего уклона 90‰, для верхней обоймы 60‰ и защитного слоя 40‰.
Сущность настоящего изобретения заключается в том, что насыпь возводится из местных некондиционных переувлажненных грунтов с созданием двух обойм из нетканого синтетического материала с насыпным верхним слоем. Нижняя опорная обойма имеет уширение по подошве, с заложением откосной части 1:1,5, и высоту, равную расчетной величине осадки с учетом возвышения обоймы, над поверхностью болота, в течение всего срока службы автомобильной дороги. Опорная обойма играет функцию распределения вышележащей нагрузки и впоследствии погружается в слабое грунтовое основание. Геометрические параметры верхней обоймы и насыпного слоя назначаются согласно действующим нормативным документам. Нижняя обойма отсыпается с формированием поперечного двухстороннего уклона 90‰, верхняя 60‰ и технический слой 40‰. Геоткань должна отвечать требованиям водопроницаемого материала с коэффициентом фильтрации не менее 2,4 м/сут и иметь прочность на разрывную нагрузку в продольном и поперечном направлении не менее 5,0 кН/м.
Новизна заявленного технического решения обеспечивается тем, что насыпь возводится из местных некондиционных переувлажненных грунтов с созданием двух обойм из синтетических материалов с насыпным верхним слоем. Нижняя опорная обойма имеет уширение по подошве с заложением откосной части 1:1,5 и играет функцию распределения вышележащей нагрузки на слабое грунтовое основание и впоследствии погружается на расчетную глубину осадки с учетом возвышения обоймы, над поверхностью болота, в течение всего срока службы автомобильной дороги. Геометрические параметры, в том числе высота верхней обоймы и насыпного слоя назначаются согласно действующим нормативным документам. Нижняя обойма отсыпается с формированием поперечного двухстороннего уклона 90‰, верхняя 60‰ и технический слой 40‰. Геоткань должна отвечать требованиям водопроницаемого материала с коэффициентом фильтрации не менее 2,4 м/сут и иметь прочность на разрывную нагрузку в продольном и поперечном направлении не менее 5,0 кН/м.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1, 2, 3, 4, 5, 6 представлены варианты конструкций земляного полотна, различные по типу используемого грунта для отсыпки насыпи и по стадиям (строительство, эксплуатация). На фиг. 1, 2 представлена конструкция насыпи, где нижняя и верхняя обойма отсыпана из суглинистых переувлажненных грунтов, после окончания строительства, на стадии ввода в эксплуатацию. На фиг. 3 показано земляное полотно с расчетной осадкой, на этапе строительства дорожной одежды. На фиг. 4, 5 представлена конструкция насыпи, где нижняя обойма отсыпана из суглинистых переувлажненных грунтов, а верхняя представлена зернистыми фильтрующими грунтами, после окончания строительства, на стадии ввода в эксплуатацию. На фиг. 6 показано земляное полотно с расчетной осадкой, на этапе строительства дорожной одежды.
Устройство работает следующим образом: на торфяное основание 1 перпендикулярно оси насыпи раскатывают полотна геоткани 2, на ширину подошвы опорной обоймы с запасом на откосную часть 3, в каждую сторону. Полотна укладывают внахлест и сваривают, формируя нижнюю прослойку. Далее на всю ширину подошвы обоймы отсыпают начальный слой минимальной толщины, обеспечивающий защиту геоткани от повреждений, и обеспечивающий проезд построечного транспорта. Далее производят послойную отсыпку и уплотнение грунта опорной первой обоймы 4, с соблюдением двухстороннего поперечного уклона 90‰ от оси к бровкам. После отсыпки происходит формирование обоймы: края геоткани 5, огибая откосы, заводят наверх обоймы, где укладывая внахлест, производят их сварку. Возведение второй обоймы 6 происходит таким же образом, но уже с соблюдением двухстороннего поперечного уклона 60‰ от оси к бровкам. Для защиты полотна второй обоймы от механических повреждений и для открытия временной эксплуатации автомобильной дороги должна быть предусмотрена отсыпка защитного слоя 7 из дренирующих грунтов. После достижения расчетной осадки приступают к строительству дорожной одежды 8.