Опора временного моста для вечномерзлых грунтов из буроопускных трубчатых оболочек-столбов

Полезная модель относится к строительству временных мостов (виадуков, путепроводов, эстакад), на вечномерзлых грунтах, используемых в качестве основания в мерзлом состоянии (по принципу 1) [1, 2]. Технической задачей полезной модели является обеспечение высокой несущей способности и надежности опор временных мостов на вечномерзлых грунтах при уменьшении в них количества несущих буроопускных элементов, снижение за счет этого затрат труда и времени на их возведение, а также повышение эффективности и надежности процесса сохранения вечномерзлых грунтов в мерзлом состоянии в течение всего срока эксплуатации моста (до 5-7 лет). Указанная техническая задача решена за счет того, что опора временного моста для вечномерзлых грунтов состоит из буроопускных трубчатых оболочек-столбов и сплошного тенеобразующего навеса, устроенного вокруг всех оболочек опоры, отличается тем, что все оболочки используются одновременно в качестве воздушно-конвективных сезоннодействующих охлаждающих устройств, нижние торцы которых размещены на глубине не менее 2-х метров в толще вечномерзлых грунтов, в надземной части оболочек имеются патрубки, расположенные на разных уровнях, а внутри каждой оболочки размещены вертикальные перегородки.

Полезная модель относится к строительству временных мостов (виадуков, путепроводов, эстакад), на вечномерзлых грунтах, используемых в качестве основания в мерзлом состоянии (по принципу 1) [1 и 2 СНиП 2.02.04-88 и СП 32-101-95].

Такие опоры, как правило, целесообразно располагать на суходолах (суше) и в руслах периодических водотоков.

Известны конструкции опор постоянных мостов для вечномерзлых грунтов, например, состоящие из буроопускных сплошных железобетонных столбов диаметром 0,8 м, концы которых, как правило, размещаются на 2 м и более в толще скальных пород [3 Проектирование и строительство иссо. В помощь строителям БАМ. М. 978].

Такие столбчатые опоры обладают высокой несущей способностью по грунту, но не обеспечивают сохранение вечномерзлых грунтов в мерзлом состоянии.

Известна также конструкция опоры временного моста для вечномерзлых грунтов с фундаментом из буроопускных деревянных свай с тенеобразующим навесом [4 Патент на полезную модель 5264 от 10.04.2006]. Наличие тенеобразуещего навеса обеспечивает постоянный процесс сохранения вечномерзлых грунтов в мерзлом состоянии.

Указанная опора принята за прототип предлагаемой полезной модели. Однако она обладает недостатками. Например, чтобы обеспечить высокую несущую способность фундамента необходимо пробурить большое количество скважин и изготовить соответствующее количество деревянных свай с обустройством ростверка и надсторойки опоры. Кроме того, наличие только тенеобразующего навеса не всегда обеспечивает скорый эффект, важный для временных мостов, по сохранению вечномерзлых грунтов основания в мерзлом состоянии и постепенному снижению его температуры

Технической задачей полезной модели является обеспечение высокой несущей способности и надежности опор временных мостов на вечномерзлых грунтах при уменьшении в них количества несущих буроопускных элементов большего диаметра, снижение за счет этого затрат труда и времени на их возведение, а также повышение эффективности и надежности процесса сохранения вечномерзлых грунтов в мерзлом состоянии в течение всего срока эксплуатации моста (до 5-7 лет).

Указанная техническая задача решена за счет того, что опора временного моста для вечномерзлых грунтов состоит из буроопускных трубчатых оболочек-столбов и сплошного тенеобразующего навеса, устроенного вокруг всех оболочек опоры, отличается тем, что все оболочки используются одновременно в качестве воздушно-конвективных сезоннодействующих охлаждающих устройств, нижние торцы которых размещены на глубине не менее 2-х метров в толще вечномерзлых грунтов, в надземной части оболочек имеются патрубки, расположенные на разных уровнях, а внутри каждой оболочки размещены вертикальные перегородки.

Вариант конструкции промежуточной опоры показан на рисунке, где обозначено:

a - вид опоры по фасаду моста; б - вид опоры поперек оси моста; в - вид надземной части опоры со снежным покровом; 1 - оболочка-столб; 2 - верхний патрубок; 3 - нижний патрубок; 4 - перегородка; 5 - днище оболочки; 6 - тенеобразующий навес; 7 - опорный лист; 8 - опорный блок; 9 - соединительная связь; 10 - пролетное строение; 11 - грунтовая подушка; 12 - толща вечномерзлого грунта; 13 - грунт засыпки; 14 - снежный покров; - движение холодного воздуха.

Полезная модель устраивается и работает следующим образом. На месте опоры бурят необходимое количество скважин до проектной отметки, расположенной в толще вечномерзлых грунтов 12 не менее 2 м. Диаметры скважин должны превышать диаметр оболочек 1 на 15-20 см [3]. Затем в скважинах устраивают распределительные грунтовые подушки 11 из непучинистого грунта, который уплотняют сбрасыванием в скважины спецснаряда. После этого в скважины опускают изготовленные заблаговременно оболочки 1 с элементами 2, 3, 4, 5 и 7.

Перегородка 4 разделяет потоки опускающегося холодного воздуха и поднимающегося (использованного) воздуха к патрубку 2. Днище 5 служит для передачи нагрузки со ствола оболочки 1 грунту основания. Она приваривается к оболочке 1 сплошным швом для обеспечения герметичности подземной части полости от днища до патрубка 3.

Если скважины бурили с использованием обсадных патрубков или труб, то их удаляют и устанавливают между оболочками 1 соединительные связи 9, фиксирующие постоянные расстояния между оболочками 1. Зазоры между оболочками 1 и стенками скважин заполняют с уплотнением (вибрированием) сухим грунтом засыпки 13. После этого на расчетной отметке несколько выше толщины снежного покрова 14 монтируют из готовых плоских блоков сплошной тенеобразующий навес 6. Затем на верхние опорные листы 7 оболочек укладывают опорные блоки 8 для размещения пролетных строений 10. Если опоры (например, виадука) располагаются на крутых склонах, то с верховой стороны склона перед ними непосредственно на мохорастительном покрове целесообразно устроить водоотводящие валики, например, из глины.

Предлагаемая полезная модель позволяет постоянно обеспечивать сохранение вечномерзлых грунтов в основании опоры временного моста в мерзлом состоянии: в летние периоды за счет затенения навесом поверхности грунта вокруг оболочек опоры, а в зимние периоды - за счет поступления к вечномерзлым грунтам основания через патрубки и полости оболочек холодного атмосферного воздуха. Холодный воздух, опускаясь вниз, отдает окружающему оболочку грунту часть холода через стенки оболочки 1 и, став теплее, поднимается вверх и через верхние патрубки 2 удаляется в атмосферу. Благодаря комплексному использованию затенения летом и холодного воздуха зимой ускоряется процесс понижения температуры вечномерзлых грунтов и их смерзания со стенками оболочек. Как следствие, постепенно повышается несущая способность мерзлых грунтов, возрастают надежность и прочность опор, а также их устойчивость при воздействии на них сил морозного пучения грунтов деятельного слоя.

Список источников

1. СНиП 2.02.04-88 Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. - М: 1989.

2. СП 32-101-95 Проектирование и устройство фундаментов опор мостов в районах распространения вечномерзлых грунтов.

3. Проектирование и строительство искусственных сооружений (Справочно-методическое руководство) БАМ: В помощь строителям. М., «Транспорт», 1978.

4. Патент на полезную модель 5264 от 10.04.2006. Мостовая опора с тенеобразующим навесом для вечномерзлых грунтов.

Опора временного моста для вечномерзлых грунтов, состоящая из буроопускных трубчатых оболочек-столбов и сплошного тенеобразующего навеса, устроенного вокруг всех оболочек опоры, отличающаяся тем, что оболочки-столбы используются одновременно в качестве воздушно-конвективных сезоннодействующих охлаждающих устройств, нижние торцы которых размещены на глубине не менее 2-х м в толще вечномерзлого грунта, в надземной части оболочек имеются патрубки, расположенные на разных уровнях, а внутри каждой оболочки размещены вертикальные перегородки.