Способ укрепления основания земляного полотна из сильнольдистых грунтов
Изобретение относится к строительству дорог в условиях вечномерзлых грунтов. Цель изобретения - снижение затрат на обеспечение устойчивости основания земляного полотна за счет уменьшения объемов пород, отсыпаемых в насыпь, путем снижения отепляющего воздействия окружающей среды. На подготовленное основание отсыпают насыпь. Перед наступлением похолодания на поверхность насыпи наносят светозащитную покраску. В зимний период очищают систематически насыпь от снега до перемены знака теплотока на границе атмосферы и снежного покрова. 2 з.п.
Изобретение относится к строительству дорог в условиях вечномеpзлых грунтов. Известны противодеформационные мероприятия по обеспечению устойчивости земляного полотна на слабом и просадочном при оттаивании основаниях: создание запаса по ширине и высоте насыпей, подъемка пути на балласт, сооружение берм, отсыпка насыпи скальным грунтом, вырезка льдонасыщенных грунтов основания с заменой послойно уплотняемым дренирующим материалом и др. (см. Изыскания и проектирование трассы Байкало-Амурской магистрали. Справочно-методическое пособие. Под ред. Д.И. Федорова. - М.: Транспорт, 1977, с. 182-206). Перечисленные мероприятия требуют больших расходов на сооружение и поддержание в рабочем состоянии пути и, как показывает опыт строительства в Сибири и на Крайнем Севере, не решают полностью проблемы обеспечения устойчивости земляного полотна на грунтах III и IV категорий просадочности. Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ возведения земляного полотна в районах вечной мерзлоты (см. Иванов Н.Н. и др. Строительство автомобильных дорог, т. 1. - М.: Транспорт, 1980, с. 208-209, прототип. Основными недостатками известного способа являются: мероприятия по сохранению многолетнемерзлого состояния грунтов основания земляного полотна ограничены периодом строительства дороги; регулирование теплообмена насыпи с атмосферой осуществляется только снегоочисткой, причем без учета инверсии теплопотока на дневной поверхности в середине зимнего периода, после которой снегоочистка оказывает обратный эффект, т. е. способствует отеплению грунтов основания; не регулируется поглощение солнечной радиации насыпью в летний период. Цель изобретения - снижение затрат на строительство и эксплуатацию железнодорожного пути. Поставленная цель достигается тем, что сохраняется многолетнемерзлое состояние грунтов основания пути и соответственно их высокие прочностные свойства посредством светозащитной окраски верхнего строения пути и откосов насыпи и снегоочистки пути и части прилегающей территории. При сохранении высоких прочностных свойств мерзлых грунтов основания в течение всего периода эксплуатации дороги отпадает необходимость в дополнительных противодеформационных мероприятиях, упрощается конструкция насыпи, возрастают пропускная способность линий и сроки службы элементов пути. Способ заключается в следующем. На участках просадочных при оттаивании многолетнемерзлых грунтов возводят насыпь по технологии, предусматривающей сохранение грунтов основания в многолетнемерзлом состоянии: просеки прорубают зимой без корчевки пней, максимально сохраняется моховорастительный покров; первый слой насыпи отсыпается методом "с головы", не допуская движения машин по естественному основанию; производится послойное уплотнение насыпи. В первой половине зимы (с момента установления устойчивого снежного покрова и до момента инверсии знака теплопотока) производится систематическое удаление снега с проезжей части пути, откосов насыпи и части прилегающей территории. Момент инверсии знака теплопотока устанавливается по данным ближайшей метеостанции, когда среднесуточная температура воздуха становится устойчиво выше среднесуточной температуры поверхности почвы. Ширина очищаемой от снега полосы возле насыпи (в) должна, как правило, быть больше ширины боковой поверхности насыпи (а), однако не должна превышать мощность слоя годовых колебаний температуры грунтов для оголенной поверхности (н). Снегоочистка может осуществляться любым способом: механическим, газодинамическим с помощью авиационного двигателя, установленного на платформе или дрезине и др. Весной после схода снега производится окраска откосов насыпи южной, восточной и западной экспозиций, а также верхнего строения пути в белый цвет. Экспозиция откосов насыпи определяется по плану трассы или на месте в зависимости от ориентации по странам света. Краска может быть любой, но обязательно экологически чистой. Покраску пути можно производить краскопультом любой конструкции, установленным на платформе (дрезине) или переносным. Окраска пути должна хорошо отражать солнечную радиацию в весенне-летний период, поэтому при загрязнении 60% защищаемой поверхности ее следует обновлять. Способ отличается от прототипа тем, что стабилизация грунтов основания в мерзлом состоянии достигается, во-первых, усилением охлаждения земляного полотна и его основания за счет увеличения эффективного излучения поверхности насыпи и части прилегающей территории при устранении (снижении) теплоизолирующего влияния снега в период отрицательных температур воздуха (до момента инверсии знака теплопотока); во-вторых, уменьшением количества поглощенной солнечной радиации в период положительных температур воздуха. Следовательно, предлагаемое техническое решение отвечает критерию "новизна". В результате изучения известных способов установлено, что известность указанных отличительных признаков с теми же свойствами в других способах укрепления основания земляного полотна не обнаружена. Следовательно, данное техническое решение отвечает критерию "существенное отличие". Положительный эффект достигается тем, что устранение теплоизолирующего влияния снега в первой половине зимы резко усиливает тепловой поток из грунтов тела и основания насыпи в атмосферу - происходит их интенсивное охлаждение. Существенное увеличение альбедо поверхности (
), покрытой новой ( = 75%) и старой (= 55%) белой краской, по сравнению с естественной поверхностью мари (= 25%) и в особенности зачерненной мазутом и угольной пылью поверхностью пути ( = 6%) уменьшает количество поглощенной солнечной радиации, сокращает летний прогрев земляного полотна. Усиление зимнего охлаждения и уменьшение летнего прогрева сохраняет основание железнодорожного пути в мерзлом состоянии. Предотвращение деградации мерзлоты в основании земляного полотна исключает развитие его многолетней просадки. Использование данного способа позволяет упростить конструкцию земляного полотна и снизить приведенные затраты на строительство и эксплуатацию железнодорожного пути: применять типовые конструкции; исключать создание запаса по высоте и ширине насыпи - это уменьшит объем и стоимость земляных работ на 5-7% ; отказаться от устройства пригрузочных берм, что уменьшит объем и стоимость земляных работ на 3-5%; не применять дорогостоящей скальной наброски; уменьшать объем дренирующего материала и заменять его на более дешевый обыкновенный непучинистый грунт. При этом возрастут также пропускная способность и сроки службы пути. Конкретный пример выполнения изобретения. Участок земляного полотна Байкало-Амурской магистрали проходит в широтном направлении по мари, сложенной сильнольдистыми, IV категории просадочности при оттаивании многолетнемерзлыми породами, имеющими среднегодовую температуру минус 0,5 - минус 1оС и мощность 25-30 м. Такой участок требует индивидуального проектирования, в ходе которого обычно исходят из необходимости сохранения естественного положения кровли многолетнемерзлой толщи, для чего с помощью теплотехнических расчетов определяют оптимальную высоту насыпи, а для повышения устойчивости, укрепления и защиты насыпи предусматривают создание запаса по ширине и высоте ее, сооружение берм, отсыпку насыпи из скальных крупнообломочных грунтов или устройство отсыпки откосов толщиной 0,8-1 м из сортированного камня. В соответствии с предлагаемым техническим решением на данном участке возможно проектирование насыпи типовой конструкции из обыкновенного непучинистого грунта, оптимальной высоты, без запаса по ширине и высоте на многолетнюю осадку грунтов основания, без пригрузочных берм. В таком случае технология возведения насыпи должна предусматривать сохранение грунтов основания в многолетнемерзлом состоянии и тщательное послойное уплотнение насыпи. Поскольку трасса на рассматриваемом участке проходит в широтном направлении, необходимо после укладки верхнего строения пути и его балластировки произвести солнцезащитную окраску только откоса южной экспозиции и верхнего строения пути. Устойчивый снежный покров в районе образуется в конце октября - начале ноября, а момент инверсии теплопотока через дневную поверхность приходится на конец января - начало февраля. Поэтому в течение 3-3,5 месяцев (ноябрь, декабрь, январь) необходимо удалять снег с пути, откосов насыпи и части прилегающей территории. Обычно в этот период в районе устанавливается холодная безветренная погода, при которой формируется покров из сыпучего снега, удалить который можно сдуванием. Устройство для очистки железнодорожных путей от снега с помощью горячих газов или холодного воздуха уже разработано (см. Штейн Л.Я. и др. Авторское свидетельство СССР N 1411362, кл. Е 01 Н 5/10, 1988). Способ предлагается применять при проектировании и строительстве новых железнодорожных линий в районах распространения вечномерзлых грунтов, например, линии Беркакит - Якутск, а также для ремонта деформирующихся в процессе эксплуатации мест земляного полотна строящихся и действующих магистралей, в частности БАМ.
Формула изобретения
1. СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ ОСНОВАНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ИЗ СИЛЬНОЛЬДИСТЫХ ГРУНТОВ, включающий очистку от снега поверхности насыпи, отсыпаемой на подготовленное основание, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на обеспечение устойчивости основания земляного полотна за счет уменьшения объемов пород, отсыпаемых в насыпь, путем снижения отепляющего воздействия окружающей среды, предварительно наносят на поверхность насыпи светозащитную краску, а очистку поверхности от снега производят до перемены знака теплотока на границе атмосферы и снежного покрова. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что краску наносят на верхнюю часть насыпи и откосы. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что производят очистку части территории, прилегающей к насыпи.MM4A Досрочное прекращение действия патента из-за неуплаты в установленный срок пошлины заподдержание патента в силе
Дата прекращения действия патента: 18.01.2009
Дата публикации: 10.06.2011
