УСТРОЙСТВО ЛЕДОВОЙ ПЕРЕПРАВЫ

Полезная модель относится к области строительства временных дорог через озера и различные водные преграды, а именно к конструкциям ледовых переправ.
Из уровня техники известны различные устройства ледовых переправ, в которых используются дополнительные средства для усиления несущей способности естественного льда.
Например, известны устройства, в которых используют ледяные опоры под слоем естественного льда (RU №2135685, E01D 15/14, E02D 27/52, опубл. 27.08.1999), (RU №2164975, E01D 15/14, E02D 27/52, опубл. 10.04.2001).
Ограничением этих устройств является сложность конструкции и значительная продолжительность создания переправ.
Известны устройства, в которых используют намораживание слоя естественного льда (RU №2137876, E01D 15/14, F25C 1/02, Е02В 17/00, опубл. 20.09.1999), (RU №2260648, E01D 15/14, опубл. 20.09.2005).
Ограничением этих устройств также является сложность конструкции, трудоемкость их изготовления и значительная продолжительность создания переправ.
Из уровня техники известно устройство ледовой переправы, полученное способом создания ледяного покрытия на водоемах (SU №1325261, F25C 1/02, опубл. 23.07.1987).
В этом способе под разделом вода-воздух располагают сетчатый каркас, выполненный из тросов или стержней, при необходимости края этого каркаса закрепляют анкерами на берегах водоема. Каркас располагают вдоль поверхности воды и регулируют высоту его расположения после замерзания первого верхнего слоя, опуская его на глубину, большую толщины первого слоя. Для точного расположения каркаса по уровню воды под сеткой имеются поплавки, поддерживающие сетку под поверхностью воды с тем расчетом, что при замерзании воды и формировании ледового покрова этот каркас находится в теле льда, в его срединной части, т.е. внизу покрова. Это позволяет получить прочное армированное ледовое покрытие для его использования под транспортные средства, для перевозки грузов, выполнения гидроизмерений постами и сельхозработ.
Таким образом, известным способом получают устройство переправы, в котором сетчатый каркас расположен непосредственно внутри слоя естественного льда.
Ограничением устройства является необходимость его изготовления до наступления ледостава, что приводит к сложности его строительства и установки (необходимо использование плавсредств до образования естественного льда, растягивающих устройств, поплавков и т.п.); несущая способность в этом устройстве в основном определяется толщиной естественного слоя льда, который сложно нарастить искусственным (рукотворным) уплотняющим слоем; длительные сроки строительства; недостаточно большие сроки эксплуатации из-за применения в качестве несущего только естественного слоя льда.
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является устройство ледовой переправы, содержащее естественный слой льда и размещенный на нем уплотненный слой, армированной полимерной геосеткой (см. Якименко О.В. Обоснование конструктивно технологических решений ледовых переправ, армированных геосинтетическими материалами. Автореферат диссертации на соискание ученой степени технических наук, 2011, с. 18-19).
Недостатком данной конструкции является ее малая прочность.
Решаемая полезной моделью задача - повышение качества и технико-эксплуатационных характеристик устройства переправы.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в повышении стойкости к трещинообразованию слоев ледовой переправы. Кроме того может быть достигнуто упрощение сборки, сокращение времени изготовления, увеличение сроков эксплуатации конструкции.
Указанный технический результат достигается за счет того, что устройство ледовой переправы содержит слой естественного льда и размещенный на нем уплотненный слой из льда или заледенелого снега, армированный пространственной полимерной решеткой, причем через пространственную полимерную решетку пропущен по меньшей мере один армирующий трос, при этом края решетки и концы троса закреплены на берегах водоема посредством анкеров.
Кроме того, указанный технический результат достигается в предпочтительных вариантах реализации полезной модели за счет того, что:
- уплотненный слой выполнен выступающим за габариты пространственной полимерной решетки,
- армирующий трос выполнен из полиамида диаметром 8-10 мм,
- по меньшей мере на одном подходе ледовой переправы размещен дополнительный слой искусственного льда, верхняя поверхность которого имеет уклон не более 60‰ относительно поверхности берега, и на котором расположен дополнительный уплотненный слой, армированный секцией пространственной полимерной решетки, один край которого закреплен анкером на берегу водоема, а другой - расположен на уплотнительном слое,
- дополнительный уплотненный слой выполнен выступающим за габариты отрезка пространственной полимерной решетки.
- пространственная полимерная решетка выполнена из полиэтиленовых лент, соединенных между собой сварными швами, расположенными в шахматном порядке, причем пространственная полимерная решетка выполнена с дренажными отверстиями, расстояние t между которыми определяется из соотношения:
t=k×d, где
d - диаметр дренажных отверстий;
k - коэффициент заполняемости стенок дренажными отверстиями, выбираемый из диапазона от 1,43 до 5,27.
Используемая в заявленной полезной модели пространственная полимерная решетка (ППР) представляет собой легко монтируемую трехмерную полиэтиленовую ячеистую конструкцию, скрепленную по принципу пчелиных сот. Ячейки конструкции образованы из высокопрочной полимерной ленты, инертной по отношению к окружающей среде, методом термосварки под давлением. Стандартные секции ППР могут насчитывать от нескольких десятков до нескольких сотен ячеек. Между собой секции скрепляются степлером при помощи стальных оцинкованных скоб. Вся конструкция закрепляется в грунте или на его поверхности при помощи системы анкеров и может дополнительно армироваться полиамидными тросами. Заполненные заполнителем ячейки работают как полужесткая плита, перераспределяющая нагрузку. В результате, значительно увеличивается прочность конструкции и повышается срок ее службы. Применение ППР позволяет предотвращать смещение, просадку, растрескивание конструкции, вымывание и эрозию и позволяет успешно бороться с явлением морозного пучения, неизбежным в пылеватых грунтах, осуществляет дренаж излишней воды, а также позволяет значительно уменьшить толщину насыпи путем ее армирования, при этом активно использовать дешевые местные строительные материалы и даже отходы и грунт.
Конструкция заявленного устройства схематично показана на фиг. 1.
Устройство ледовой переправы включает расположенный на водоеме слой 1 естественного льда и размещенный на нем искусственный уплотненный слой 2 из льда или заледенелого снега, армированный пространственно полимерной решеткой (ППР) 3. При этом через решетку 3 пропущен по меньшей мере один армирующий трос 4 (например из полиамида), а края решетки 3 и концы троса 4 закреплены на берегах водоема посредством анкеров 5. Уплотненный слой 2 предпочтительно должен выступать за габариты ППР 3.
В случае большой крутизны склона береговой линии (с одной или двух сторон водоема) заявленное устройство может содержать дополнительный слой 6 искусственного льда, размещенный на одном или двух подходах ледовой переправы. При этом, верхняя поверхность данного слоя должна иметь уклон не более 60‰ относительно поверхности берега. Сверху слоя 5 размещают дополнительный уплотненный слой 7, армированный секцией пространственной полимерной решетки 8, один край которого закреплен анкером 5 на берегу водоема, а другой - расположен на уплотненном слое 2.
Дополнительный уплотненный слой 7 целесообразно выполнить выступающим за габариты армирующей пространственной полимерной решетки 8.
ППР (георешетка) может быть выполнена из полиэтиленовых лент, соединенных между собой сварными швами, расположенными в шахматном порядке.. Высоту стенки ППР выбирают исходя из действующей нагрузки.
Ледовые переправы устраивают в виде двух полос с односторонним движением или в виде одной полосы с поочередным пропуском транспортных средств.
Расстояние между осями полос должно быть не менее 100 м. Ширина полосы устанавливается на 5 м более ширины наиболее габаритного груза, но не менее 20 м для переправ нефтегазопромысловых зимников.
Заявленную конструкцию формируют следующим образом.
Сначала определяют место переправы. Для этого выбирают берега реки, промеряют глубины русла и толщины льда, а также определяют качество слоя 1 естественного льда и состояние снежного покрова.
В месте расположения переправ (на 100 м в обе стороны от оси трассы) не должно быть полыньей, площадок для заготовки льда, выходов грунтовых вод, мест сброса теплых вод электростанций, нагромождений торосов.
Берега следует выбирать по возможности пологие и удобные для подхода к реке и спуску на слой 1 естественного льда.
Ось ледовой переправы рекомендуется назначать в конце плеса, выше переката, где лед более однороден по структуре и толщине.
Трасса ледовой переправы должна быть по возможности прямолинейна и пересекать реку под углом не менее 45°. Минимальный радиус закругления должен быть не менее 60 м. Съезды на лед необходимо устраивать с продольным уклоном не более 60‰.
На естественный слой льда 1 укладывают сетчатый каркас 3 из ППР (высота стенки ППР выбирается исходя из действующей нагрузки). Через стенки ППР 3 пропускают трос 5 и крепят его концы, а также концы ППР к берегам при помощи металлических анкеров 5. Затем сетчатый каркас из ППР 3 заполняют водой для образования льда или заполняют снегом с последующим уплотнением, формируя тем самым уплотненный слой 2, армированный ППР 3. Толщина уплотненного слоя 2 над ППР определяется исходя из действующих нагрузок.
Затем при необходимости с одной или двух сторон переправы на подходе намораживают дополнительный слой из искусственного льда 6 с углом подхода не более 60‰ относительно берега. На полученный откос образованный слоем 6 укладывают секцию ППР 8. По верху откоса отрезок ППР 8 заводят на горизонтальную поверхность берега и закрепляют при помощи анкеров 5. По низу откоса, в месте стыка откоса и ледовой переправы, секция ППР 8 выводится на горизонтальную поверхность и укладывается на слой 2, армированный ППР 3. Секция ППР 8 заполняют снегом, с последующим уплотнением или поливом водой, для заледенения, формируя тем самым дополнительный уплотненный слой 7. Толщина слоя 7 выбирается исходя из действующей нагрузки.
Применение ППР в конструкции ледовой переправы, как показал эксперимент, позволяет:
1. Снизить толщину ледяного покрова ориентировочно в 2 раза, или при той же толщине льда увеличить несущую способность.
2. Предотвратить трещинообразование верхнего наращенного уплотненного слоя 3.
3. По сравнению с ближайшим аналогом в зависимости от ширины и длины переправы ускорить сроки строительства приблизительно в 2 раза.
4. Увеличить сроки эксплуатации 1,5÷2,5 раза.
5. Использовать ППР повторно для сооружения новой ледовой переправы.
Наиболее успешно заявленное устройство ледовой переправы промышленно применимо для создания временных дорог через водоемы и различные водные преграды.