Дорожная выемка на высокольдистых вечномерзлых грунтах

Полезная модель относится к области строительства, а именно к сооружению дорожных выемок на высокольдистых вечномерзлых грунтах.

Дорожная выемка на высокольдистых вечномерзлых грунтах содержит коренной массив высокольдистого вечномерзлого грунта, ограниченный в пределах выемки основанием выемки и боковыми откосами, опорный массив, расположенный на основании выемки, балластную призму, расположенную на опорном массиве, и кюветный массив, расположенный на основании выемки между откосом и опорным массивом.

Новым в предлагаемой дорожной выемке является то, что боковой откос по высоте разделен на две части, при этом уклон откоса верхней части соответствует углу естественного откоса грунта, а нижняя часть снабжена упорным охлаждающим массивом грунта. Упорный охлаждающий массив примыкает к откосу и кюветному массиву и имеет в поперечном по отношению к продольной оси выемки сечении форму параллелограмма. Нижнее основание параллелограмма совмещено с основанием выемки, высота равна высоте нижней части откоса, а боковые стороны наклонены под углом естественного откоса, образующего упорный охлаждающий массив грунта, состоящий из маловлажного или скального грунта и содержащего систему охлаждения грунта.

Высота упорного охлаждающего массива грунта может быть равна половине глубины выемки, считая от уровня естественной поверхности грунта до уровня ее основания, а толщина упорного охлаждающего массива грунта по перпендикуляру к его боковой стороне равна 3 м.

Система охлаждения грунта может быть выполнена в виде горизонтальных консольных навесов, заглубленных в тело упорного охлаждающего массива на 2 м и имеющих вынос консоли равный 5 м.

Технический результат полезной модели состоит в создании требуемого температурного режима вечномерзлых грунтов в основании и откосах земляного полотна при сооружении его на высокольдистых вечномерзлых грунтах.

1 н.п. ф-лы, 1 ил.

Полезная модель относится к области строительства, а именно к сооружению дорожных выемок на высокольдистых вечномерзлых грунтах.

Известны виды поперечных профилей выемок, сооружаемых в обычных условиях вне области распространения вечной мерзлоты. (М.А.Фришман, И.Н.Хохлов, В.П.Титов «Земляное полотно железных дорог». Изд-во «Транспорт», М., 1972, с.21, рис.5).

Недостатки таких профилей выемок заключаются в том, что в случае применения их в области распространения вечной мерзлоты на мерзлых льдонасыщенных грунтах, переходящих при оттаивании в текучее состояние, основание выемки и откосы подвергаются деформациям, что влечет за собой разрушение выемки.

Наиболее близкой к предлагаемой является выемка с заменой просадочных грунтов в основании и укрытием откосов теплоизоляцией, предназначенная для применения в области распространения вечномерзлых грунтов (Г.Н.Жинкин и Н.А.Грачев «Особенности

строительства железных дорог в районах распространения вечной мерзлоты и болот», М., УМК МПС России, 2000, с.36, рис.1.9).

Недостатком выемки такой конструкции является то, что для устройства замены требуется нередко дефицитный дренирующий грунт, а теплоизоляция поверхности откосов выемки трудоемка и дорогостояща. При производстве работ в теплый период года происходит растепление большого массива вечномерзлых грунтов, приводящее к понижению их прочностных характеристик и сплывам оттаявшего грунта с откосов. Вырезка мерзлого грунта в основании выемки при зимнем производстве работ трудоемка.

Предлагаемой полезной моделью решалась задача создания требуемого температурного режима вечномерзлых грунтов в основании и откосах земляного полотна при сооружении его на высокольдистых вечномерзлых грунтах.

Для достижения указанного технического результата в дорожной выемке на высокольдистых вечномерзлых грунтах, содержащей коренной массив высокольдистого вечномерзлого грунта, ограниченный в пределах выемки основанием выемки и боковыми откосами, опорный массив, расположенный на основании выемки, балластную призму, расположенную на опорном массиве, кюветный массив, расположенный на основании выемки между ее откосом и опорным массивом, боковой откос выемки по высоте разделен на две части, при этом уклон откоса верхней части соответствует углу естественного откоса грунта, а нижняя часть снабжена упорным охлаждающим массивом грунта, примыкающим к откосу и кюветному массиву и имеющим в поперечном сечении по отношению к продольной оси выемки форму параллелограмма, нижнее основание которого совмещено с основанием выемки, высота равна высоте нижней части откоса, а боковые стороны наклонены под углом естественного откоса, образующего упорный охлаждающий массив грунта,

причем упорный охлаждающий массив состоит из маловлажного или скального грунта и содержит систему охлаждения грунта.

При этом высота упорного охлаждающего массива грунта может быть равна половине глубины выемки, считая от уровня естественной поверхности грунта до уровня ее основания, а толщина упорного охлаждающего массива грунта по перпендикуляру к его боковой стороне равна 3 м.

Кроме того, система охлаждения грунта может быть выполнена в виде горизонтальных консольных навесов, заглубленных в тело упорного охлаждающего массива грунта на 2 м и имеющих вынос консоли 1,5 м.

Предлагаемая конструкция дорожной выемки на высокольдистых вечномерзлых грунтах поясняется чертежом, где изображена предлагаемая выемка (поперечное сечение);

Дорожная выемка на высокольдистых вечномерзлых грунтах содержит коренной массив 1 высокольдистого вечномерзлого грунта, ограниченный в пределах выемки основанием 2 и боковыми откосами, опорный массив 3, расположенный на основании выемки, балластную призму 4, расположенную на опорном массиве, кюветный массив 5, расположенный на основании выемки между ее откосом и опорным массивом.

Откос выемки имеет двухступенчатый профиль. Уклон откоса верхней части 6 бокового откоса соответствует углу естественного откоса грунта. Нижняя часть 7 откоса снабжена упорным охлаждающим массивом грунта 8, состоящим из маловлажного или скального грунта.

Упорный охлаждающий массив грунта 8 примыкает к откосу 7 выемки и к верхней части кюветного массива и имеет в поперечном сечении по отношению к продольной оси выемки форму параллелограмма, нижнее основание которого совмещено с основанием выемки, а боковые стороны наклонены под углом естественного откоса.

Высота упорного охлаждающего массива грунта 8 наиболее рационально должна быть равна половине глубины выемки, считая от уровня естественной поверхности грунта до уровня ее основания, однако могут быть и другие соотношения. Толщина упорного охлаждающего массива грунта по перпендикуляру к его боковой стороне равна 3 м (глубина сезонного протаивания грунта). Горизонтальный участок 9 между подошвами откосов опорного массива 3 и упорного охлаждающего массива 8 используется для организации водоотвода из выемки.

Главное назначение упорного охлаждающего массива на нижнем ярусе откоса выемки - защита вечномерзлых грунтов откоса от сезонного оттаивания и улучшение температурного режима под основной площадкой. Охлаждающее воздействие его достигается с помощью системы охлаждения грунта, выполненной, например, в виде горизонтальных консольных навесов 10, защищающих поверхность откоса от снежного покрова и солнечной радиации. Консольные навесы заглублены в тело упорного охлаждающего массива, например, на 2 м, а вынос консоли составляет 1,5 м. Система охлаждения может быть другой (например, парожидкостные установки).

Между кюветным массивом 5 и основанием 2 выемки укладывают слой теплоизоляции 11, который продолжается под опорным массивом и под упорным охлаждающим массивом до их высоты 2,5 м. Вместо устройства теплоизоляции высота кюветного массива 5 может быть увеличена до 2-2,5 м. Позициями 12 и 13 показано положение верхней части выемки в период строительства.

Выемка разрабатывается в зимний период. Опорный массив 4, горизонтальный участок 9 и упорный охлаждающий массив грунта 8 отсыпаются из сухомерзлого или скального грунта до наступления положительных температур воздуха. Закладка горизонтальных консольных навесов 10 производится в процессе устройства упорного охлаждающего

массива 8. Поверхности верхнего яруса 12 и горизонтального участка 13 не защищаются от сезонного оттаивания. Считается, что в первые годы после сооружения выемки профиль верхнего яруса откоса в процессе сезонного оттаивания будет уполаживаться до достижения угла естественного откоса (позиция 6). Оплывающий грунт будет отлагаться на горизонтальном участке 13. Со временем вновь образованная поверхность верхнего яруса и горизонтального участка зарастет травой и на ней сформируются условия теплообмена, благоприятно влияющие на температурный режим вечномерзлых грунтов, окружающих выемку.

В зимний период на поверхности балластной призмы формируется снежный покров уменьшенной мощности вследствие сдувания снега с рельсошпальной решетки и обочины и уплотнения при проходе поездов. Благодаря этому теплоизолирующие свойства снега здесь существенно уменьшаются, и этот элемент профиля выемки оказывает значительное охлаждающее влияние на вечномерзлые грунты под основной площадкой выемки. Такое же влияние на грунты, залегающие в нижней части откоса, оказывают условия теплообмена, формирующиеся на откосах упорного охлаждающего массива грунта, где не существует возможности для образования нормального снежного покрова в результате устройства навеса 10. Под поверхностью верхней части откоса выемки, как уже отмечено выше, со временем формируются условия близкие к существующим на окружающей территории.

В летнее время основание 2 выемки и нижний ярус ее откосов защищены от сезонного оттаивания скальным грунтом опорного, упорного охлаждающего и кюветного массивов. В результате влияния охлаждающего упорного массива температура грунтов, вмещающих выемку, не только сохраняются на уровне, существовавшем до строительства, но и происходит их понижение, сопровождающееся улучшением прочностных и деформационных характеристик.

Таким образом, при разработке данной полезной модели предусмотрена возможность поэтапного ввода мероприятий по регулированию температурного режима вмещающих выемку вечномерзлых грунтов в зависимости от эффективности ранее осуществленных мер. При этом работы по наращиванию охлаждающего воздействия на грунты не требуют перерывов в движении по дороге.

Эффективность применения предлагаемой конструкции достигается при отсутствии снегопереноса в зимнее время.

1. Дорожная выемка на высокольдистых вечномерзлых грунтах, содержащая коренной массив высокольдистого вечномерзлого грунта, ограниченный в пределах выемки основанием выемки и боковыми откосами, опорный массив, расположенный на основании выемки, балластную призму, расположенную на опорном массиве, кюветный массив, расположенный на основании выемки между ее откосом и опорным массивом, отличающаяся тем, что боковой откос выемки по высоте разделен на две части, при этом уклон откоса верхней части соответствует углу естественного откоса грунта, а нижняя часть снабжена упорным охлаждающим массивом грунта, примыкающим к откосу и кюветному массиву и имеющим в поперечном по отношению к продольной оси выемки сечении форму параллелограмма, нижнее основание которого совмещено с основанием выемки, высота равна высоте нижней части откоса, а боковые стороны наклонены под углом естественного откоса образующего упорный охлаждающий массив грунта, причем упорный охлаждающий массив состоит из маловлажного или скального грунта и содержит систему охлаждения грунта.

2. Дорожная выемка по п.1, отличающаяся тем, что высота упорного охлаждающего массива грунта равна половине глубины выемки, считая от уровня естественной поверхности грунта до уровня ее основания.

3. Дорожная выемка по п.1, отличающаяся тем, что толщина упорного охлаждающего массива грунта по перпендикуляру к его боковой стороне равна 3 м.

4. Дорожная выемка по п.1, отличающаяся тем, что система охлаждения грунта выполнена в виде горизонтальных консольных навесов, заделанных в тело упорного охлаждающего массива грунта на 2 м и имеющих вынос консоли 1,5 м.