ВОДОПРОПУСКНОЕ СООРУЖЕНИЕ НА ВЫСОКОЛЬДИСТЫХ ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована при сооружении водопропускных труб под насыпями автомобильных и железных дорог в районах распространения вечномерзлых грунтов.
Известно водопропускное сооружение для пропуска водотока через дорожную насыпь, представляющее собой водопропускную трубу, уложенную на грунтовую упругую подушку из малосжимаемого материала. Для восприятия концентрированного потока в месте сопряжения низовой стороны сооружения с естественным руслом водотока устроена рисберма, представляющая собой массив камня, заглубленного в грунт основания и верхняя поверхность которого совпадает с дном водотока. Рисберма предохраняет грунты основания от размыва. (Г.К.Евграфов. Мосты на железных дорогах. М., Трансжелдориздат, 1955, фиг.455, 468).
Недостатком этого технического решения является то, что рисберма резко нарушает условия теплообмена грунтов оснований с наружным воздухом, что в условиях вечной мерзлоты на высокольдистых
грунтах приводит к протаиванию грунтов и возникновению существенных деформаций.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому является водопропускное сооружение, содержащее водопропускную трубу, расположенную в теле дорожной насыпи, теплозащитное покрытие, выполненное по толщине из выравнивающего слоя грунта, теплоизоляционного материала и защитного слоя грунта, размещенное на подстилающих вечномерзлых высокольдистых грунтах и противофильтрационный экран. (Г.Н.Жинкин, И.А.Грачев «Особенности строительства железных дорог в районах распространения вечной мерзлоты и болот», М., УМК МПС России, 2000 г., с.143, рис.1.48).
Недостатком данного технического решения является то, что при концентрации водного потока происходит разрушение растительного покрова, что приводит к изменению внешнего теплообмена, протаиванию грунтов и их просадкам.
Предлагаемой полезной моделью решается задача повышения надежности и долговечности насыпей автомобильных и железных дорог, сооружаемых на высокольдистых вечномерзлых грунтах.
Для достижения указанного технического результата водопропускное сооружение на высокольдистых вечномерзлых грунтах, содержащее тело сооружения, расположенное в теле дорожной насыпи, размещенное на подстилающих вечномерзлых высокольдистых грунтах теплозащитное покрытие, выступающее за пределы тела сооружения в плане с боков, с верховой и низовой стороны и противофильтрационный экран, расположенный с верховой стороны сооружения, при этом теплозащитное покрытие выполнено по толщине из трех слоев: выравнивающего слоя грунта, теплоизоляционного материала и защитного слоя грунта, содержит рассекатель потока, расположенный с низовой
стороны сооружения и уложенный на теплозащитное покрытие, при этом рассекатель потока выполнен из фильтрующего материала, устойчивого к давлению водного потока.
Кроме того, противофильтрационный экран может быть по высоте разделен теплоизоляционным материалом.
Сущность изобретения поясняется чертежом, где изображен продольный разрез водопропускного сооружения (водопропускной трубы).
Водопропускное сооружение на высокольдистых вечномерзлых грунтах содержит тело 1 сооружения, представляющее собой водопропускную трубу, расположенную в теле 2 дорожной насыпи, теплозащитное покрытие 3, выступающее за пределы тела 1 сооружения в плане с боков, с верховой и низовой стороны, противофильтрационный экран 4 и рассекатель потока 5, расположенный с низовой стороны сооружения. Теплозащитное покрытие выполнено по толщине из трех слоев: выравнивающего слоя 6 грунта, теплоизоляционного материала 7 и защитного слоя 8 грунта. На представленном чертеже водопропускное сооружение представляет собой водопропускную трубу. Но данное техническое решение распространяется и на малый мост, где русловая часть защищена теплоизолирующим покрытием для защиты от протаивания высокольдистых грунтов.
Водопропускное сооружение на высокольдистых вечномерзлых грунтах работает следующим образом.
Водный поток (направление потока показано позицией 9) проходит сквозь дорожную насыпь 2 по водопропускной трубе 1. При этом поток концентрируется, сужается в плане по сравнению с естественным руслом, и увеличивается скорость потока. Все это приводит к размывам в области контакта теплоизолирующего покрытия 3 и естественной поверхности 10. Размыв на этом контакте приводит к нарушению естественного растительного покрова, изменению теплового баланса, увеличенному
протаиванию высокольдистых грунтов и, как следствие, их деформациям: положение нулевой изотермы на момент окончания теплого периода года показано для предлагаемой конструкции позицией 11, а без рассекателя потока - позицией 12. Для предотвращения размывов предусмотрен рассекатель потока 5, который расположен в месте расширения русла водотока на всю ширину водотока. При этом он в плане может быть расположен дугой (выпуклая часть направлена на внешнюю часть от насыпи). Рассекатель потока должен быть выполнен из крупных блоков (например, камня), которые, с одной стороны, обеспечивают пропуск воды в пространстве между блоками, а с другой, - противостоят давлению потока. Сущность работы рассекателя сводится, таким образом, к рассечению концентрированного потока на более распластанный, который соответствует протекаемому в естественных условиях.
При наличии теплозащитного покрытия 3 нулевая изотерма 11 подходит близко к поверхности дна водотока в зоне водопропускного сооружения. Это может иметь место только в случае, если водный поток идет выше теплоизоляционного покрытия. Если же под теплоизоляционным покрытием будет иметь место фильтрация, то сезонное протаивание резко увеличится. Для предотвращения фильтрации устраивают противофильтрационный экран 4. если этот экран выполнен, например, из мятой глины, то он имеет достаточную ширину и через него, так же как и обычную рисберму, может иметь место местное протаивание и деформации высокольдистых грунтов. Для предотвращения этого противофильтрационный экран подобной конструкции должен быть разделен по высоте теплоизоляцией 7.
Эффективность предлагаемой конструкции определяется повышением надежности и долговечности водопропускного сооружения. Область рационального использования конструкции - регионы с распространением вечномерзлых высокольдистых грунтов.