Водопропускное сооружение на постоянных водотоках
Полезная модель относится к области строительства железных и автомобильных дорог, а также при возведении искусственных сооружений в районах с распространением вечномерзлых грунтов.
Земляное сооружение включает насыпи в виде ярусов с шириной основной площадки под автомобильную дорогу, проезжая часть и откосы которой покрыты матрацами Рено - плоскостной конструкцией формы параллелепипеда из сетки двойного кручения, заполненной крупнозернистым материалом.
Для перераспределения динамической нагрузки и сохранения мерзлоты в основании насыпи, на русло водотока отсыпается и уплотняется песчано-гравийный слой, поверх которого укладывается теплоизолятор - Пеноплекс 45 толщиной не менее 5 см, поверх которого отсыпаются ярусы насыпей сортированной галькой (щебнем).
Для повышения стабильности и исключения возможного сползания откоса, примыкающего к насыпи, на его поверхность уложена прослойка из нетканого синтетического материала, поверх которого навешивается сетка рабица, закрепляется и заполняется крупнозернистым материалом.
Предлагаемое технологическое решение обеспечивает стабильность, эффективность, экономичность, несмываемость ярусов насыпи, снижение сроков строительства, высокую долговечность, охрану окружающей среды.
4 з.п. ф-лы, 2 ил.
Полезная модель относится к области строительства железных и автомобильных дорог, а также при возведении искусственных сооружений в районах с распространением вечномерзлых грунтов.
Известны переходы дорог через водоток на вечной мерзлоте и искусственные сооружения, где для сохранения мерзлоты и защиты ее от деформаций, устанавливают охлаждающие установки системы С.И.Гапеева.
Недостатком этого перехода через постоянный водоток является то, что при сильном снегопереносе, имеющем место в районах распространения вечномерзлых грунтов, охлаждающие установки заносятся снегом, что способствует их выключению из работы.
Не менее широко в строительстве перехода дороги через водоток используется дорожная насыпь, расположенная на естественной поверхности грунта, имеющая одну или несколько водопропускных труб с оголовками, расположенных рядом или на расстоянии друг от друга входных и выходных оголовков, каждый из которых выполнен в виде поперечной трубы, примыкающей и жестко присоединенной к одной или нескольким основным трубам, имеющих в боковой поверхности оголовка впускные отверстия, не совпадающие с торцами основных труб (патент 2303676 2007 Е01F 5/00).
Недостаток данного решения заключается в том, что водопропускные трубы существенно изменяют условия протекания воды, а также неэкономичность решения.
Наиболее близким техническим решением по своей сущности и достигаемому техническому результату является переход дороги через водоток на вечномерзлых грунтах, включающий насыпь с откосными частями в виде двух ярусов, нижний из которых размещен на ядре из твердомерзлого грунта в виде площадки, выпуклой в плане формой, и искусственное сооружение, фундамент которого расположен в пределах насыпи.
Недостатком этого перехода через водоток является то, что, во-первых устройство откосных частей насыпи в виде круга с размещением в его центре фундамента, приводит к уменьшению свободной части, форма круга часто требует дополнительного расхода грунта при устройстве подходной части насыпи в сильно изрезанном рельефе. Конструкция крайне громоздкая: глубина заложения может составлять до 40 метров, что не только материалоемко, но и очень трудно осуществимо (а.с. 
2035537 1995 Е01Д 1/00).
Задача предлагаемой полезной модели состоит в повышении эксплуатационной надежности сооружения в мерзлых грунтах на постоянных водотоках.
Решение поставленной задачи достигается тем, что водопропускное сооружение на постоянных водотоках в мерзлых грунтах с расчетной глубиной переливного потока при паводке, включающее насыпь с откосными частями, выполненных в виде ярусов, расположенных на ядре из твердомерзлого грунта, где каждый ярус, расположенный в основании русла водотока, выполнен в виде основной площадки с шириной, обеспечивающей устройство автомобильной дороги, проезжая часть которой покрыта плоскостной конструкцией из сетки двойного кручения формы параллелепипеда с шестиугольными ячейками с малой высотой ребра и большой площади, заполненной во избежание кальматации крупнозернистым материалом, являясь одновременно гасителем скорости потока-матрацы Рено, для предотвращения возможного оползания откоса, примыкающего к насыпи, уложена прослойка из нетканого синтетического материала, а на него сетка рабица, верхний конец которой жестко закреплен за бровкой откоса, второй конец закрепляется под матрацем Рено, уложенного на поверхности насыпи для исключения деформации сооружения и сокращения материалоемкости, края панелей матрацев Рено, расположенных на поверхности насыпи соединяются проволокой большего диаметра, чем проволока сетки матрацев. А для перераспределения динамической нагрузки и сохранения мерзлоты на жесткое основание русла водотока отсыпается и уплотняется песчано-гравийный слой толщиной не менее 20 см, на который укладывается теплоизолятор - Пеноплекс 45, высотой не менее 5 см, поверх которого отсыпается насыпь сортированной галькой (щебнем).
Приведенная совокупность признаков, как показал сопоставительный анализ данного технического решения, по сравнению с традиционными и перечисленными сооружениями, обеспечивает получение технического результата, выражающегося в стабильности, эффективности, экономичности предлагаемого переливного водопропускного сооружения, его несущей способности, снижении сроков строительства, меньшей трудоемкости возведения, высокой долговечности, соблюдении требований охраны окружающей среды.
Сущность полезной модели поясняется чертежом, где на фиг.1 изображено водопропускное сооружение на постоянных водотоках в мерзлых грунтах на постоянном водотоке.
Водопропускное сооружение на постоянных водотоках 1 включает постоянный водоток 2, естественное основание 3, поверх которого отсыпается песчано-гравийный слой 4, уплотняется, на уплотненный слой укладывается теплоизолятор 5 - Пеноплекс 45, на теплоизолятор отсыпается многоступенчатая насыпь 6 и уплотняется, на поверхность уплотненного слоя насыпи кладутся матрацы Рено 7 и заполняются камнем 8, для повышения устойчивости примыкающего откоса к насыпи, его укрепляют сеткой рабицей 9 и отсыпают крупнозернистым материалом 10.
Водопропускное сооружение на постоянных водотоках работает следующим образом.
Сооружение предназначено для использования его через постоянный водоток, независимо от сезонности, водоносных комплексов и горизонтов.
Эффективность предложенного технического решения выражается в повышении эксплуатационной надежности (см. фиг.1) и сохранении вечномерзлых грунтов в мерзлом состоянии за счет уложенного на поверхность уплотненного песчано-гравийного слоя 4, поверх которого укладывается теплоизолятор 5 - Пеноплекс 45 толщиной не менее 5 см, обладающего низкой теплопроводностью, низким уровнем водопоглащения и высокой прочностью на сжатие, стойкостью к воздействию химикатов, не разлагается.
Пеноплекс обладает легкостью в обращении и установке.
На уложенный Пеноплекс 5 ведется послойная отсыпка насыпи 6 камнем из ближайших карьеров.
После отсыпки грунта автосамосвалами по всей ширине слоя насыпи, производится разравнивание насыпного камня бульдозером и уплотнение грунтоуплотняющей машиной.
На уплотненный слой насыпи 6 укладываются матрацы Рено 7 (см. фиг.2).
Матрацы Рено 7 - конструкции заводского изготовления из сетки двойного кручения 12 с шестиугольными ячейками в форме параллелепипеда со значительной площадью поверхности В - не менее 1,5 м, А - не менее 0,5 м, h - не менее 0,2 м. Стальная, плотного оцинкования, двойного скручивания проволочная сетка 12, используемая в матрацах, обеспечивает целостность, прочность и равномерность распределения нагрузок, предотвращает раскручивание в случае разрыва сетки. В том случае, когда матрацы применяются в особо коррозионной среде, дополнительно проволоку покрывают поливинилхлоридом, что обеспечивает большую устойчивость к химическим, механическим и коррозионным повреждениям.
Для усиления конструкции матрацев в них устанавливаются диафрагмы 11, расположенные по длине не менее, чем через 1,0 м.
Основание 13 и крышки 14 матрацев выполняются из одного базового материала, что и матрацы.
Конструкции матрацев 7 доставляются к месту строительства в виде пакетов из разверток, далее все панели и диафрагмы сгибаются и формируются в прямоугольный ящик и соединяются между собой проволокой вязки того же качества, что и проволока сетки матрацев, но меньшего диаметра, увязка осуществляется как вручную, так и с помощью специальных инструментов, пустой собранный матрац 7 переносится на уплотненную поверхность насыпи 6 и привязывается к предыдущему уже установленному матрацу 7 и заполняются камнем 8 размером больше, чем размер ячейки сетки матрацев, камни подбираются из условий прочности и морозоустойчивости, плотность камня должна быть не менее 1700 кг/м3, при заполнении применяется дорожная техника - экскаваторы ковшовые, погрузчики, по окончанию заполнения камнем 8 базы матрацев, они закрываются крышками 14, которые привязываются проволокой того же качества что и проволока сетки, но меньшего диаметра.
Для предотвращения застоя воды у земляного полотна и проникновения ее в основание насыпи 6 с нагорной стороны на откосную часть сооружения для повышения устойчивости от размыва на естественное основание 3 отсыпается песчано-гравийный слой 4 и уплотняется. На поверхность уплотненного песчано-гравийного слоя 4 укладывается прослойка из нетканого синтетического материала типа Дорнит 15, а на него сетка рабица 9, верхний конец которой жестко закреплен за бровкой откоса, второй конец под матрацем Рено, и отсыпают крупнозернистым материалом 10 толщиной не менее 0,2 м разравнивают, уплотняют теми же механизмами, что и насыпь 6. На откосные части насыпей 6 укладывается Пеноплекс 45, а на него матрацы Рено и заполняются камнем 8, работы ведутся по той же технологии, что и отсыпка насыпи 6.
Предлагаемое техническое решение просто и удобно для содержания и ремонта, экономично, долговечно за счет надежной зашиты сетки от истирания в процессе эксплуатации, снижается трудоемкость, повышаются эксплуатационные качества сооружения за счет существенного улучшения температурного режима грунтов основания под матрацами Рено.
1. Водопропускное сооружение на постоянных водотоках в мерзлых грунтах с расчетной глубиной переливного потока при паводке, включающее насыпь с откосными частями, выполненными в виде ярусов, расположенных на ядре из твердомерзлого грунта, отличающееся тем, что каждый ярус, расположенный в основании русла водотока, выполнен в виде основной площадки с шириной, обеспечивающей устройство автомобильной дороги, проезжая часть которой покрыта плоскостной конструкцией из сетки двойного кручения формы параллелепипеда с шестиугольными ячейками с малой высотой ребра и большой площади, заполненной во избежание кальматации крупнозернистым материалом, являясь одновременно гасителем скорости потока.
2. Водопропускное сооружение на постоянных водотоках по п.1, отличающееся тем, что на зону возможного оползания откоса, примыкающего к насыпи, уложена прослойка из нетканого синтетического материала, а на него - сетка-рабица, верхний конец которой жестко закреплен за бровкой откоса, второй конец закрепляется под матрацем Рено.
3. Водопропускное сооружение на постоянных водотоках по п.1, отличающееся тем, что для исключения деформации и сокращения материалоемкости края панелей матрацев Рено, расположенных на поверхности и откосной части насыпи яруса, соединяются проволокой большего диаметра, чем проволока сетки матрацев.
4. Водопропускное сооружение на постоянных водотоках по п.1, отличающееся тем, что для перераспределения динамической нагрузки и сохранения мерзлоты на жесткое основание русла водотока отсыпается и уплотняется песчано-гравийный слой толщиной не менее 20 см.
5. Водопропускное сооружение на постоянных водотоках по п.4, отличающееся тем, что для сохранения мерзлоты на поверхность уплотненного слоя укладывается теплоизолятор - Пеноплекс 45 толщиной не менее 5 см, поверх которого отсыпается насыпь сортированной галькой (щебнем).
