Дренирующая силовая мембрана (варианты)

Изобретение относится к строительству трубопроводного транспорта и используется для отвода воды из грунтовых насыпей, при прокладке трубопроводов, транспортирующих продукты с отрицательной или переменной во времени температурой на участке, в условиях высокого расположения уровня грунтовых вод, обводненной тундры и болот Севера, а также при сооружении насыпей дорог различного назначения, укреплении откосов насыпей и различных выемок. Дренирующая силовая мембрана (ДМ) выполнена в виде рулонированного или плоскосложенного полотнища, образованного двумя слоями не менее дренирующего рулонированного материала, между которыми с заданным шагом размещены выполненные из полимерного материала канаты. Указанные слои прошиты по контуру каждого каната с образованием для него продольного водоотводного канала. Для формирования расчетного уклона ДМ путем ее натяжения в теле насыпи ДМ снабжена строповочными элементами. Представлены варианты выполнения ДМ, конструкция которой не трудоемка при изготовлении. ДМ удобна в применении, устойчива к сжатию при высоких нагрузках и обеспечивает качественный отвод воды из насыпей, особенно для возведенных из льдистых местных материалов. 3 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.

 

Изобретение относится к строительству трубопроводного транспорта и используется для отвода воды из грунтовых насыпей, особенно из пылевато-глинистых грунтов, при прокладке трубопроводов, транспортирующих продукты с отрицательной или переменной во времени температурой на участке, в условиях высокого расположения уровня грунтовых вод, обводненной тундры и болот Севера страны, а также при сооружении насыпей дорог различного назначения, укреплении откосов насыпей и различных выемок.

Известны рекомендации ФГУП «ПИИ Фундаментпроект», из которых следует, что в связи с дефицитом насыпного материала для создания общепланировочных насыпей следует использовать местные грунты пылевато-глинистых фракций, которые характеризуются слабой водоотдачей вследствие низких фильтрационных свойств.

Поскольку такие насыпи в зимний период на момент их создания уже находятся в водонасыщенном состоянии, то период их талого состояния (3-4 месяца) недостаточен для фильтрации избыточной влаги из насыпи.

Сооружение насыпи в условиях распространения вечномерзлых грунтов (ВМГ) из местного льдистого смерзшегося и комковатого материала ведет к отсыпке насыпи увеличенного объема с учетом льдистости грунта (например, на 40% при коэффициенте льдистости, равном 0,4) и высокому уровню стояния грунтовых вод в теле насыпи, что будет способствовать ее разрушению. Для удаления грунтовых вод из насыпи следует использовать дренажный слой в ее теле.

Известно из уровня техники, что на насыпях, сложенных глинистыми породами, под влиянием динамических нагрузок на основной площадке образуются вмятины, неровности, углубления, заполненные балластом, в которых скапливается вода. Эти неровности и углубления и называются балластными корытами, а если их глубина достигает значительной величины (1,5-2,0 м и более) - балластными мешками. Рост их происходит постепенно, по мере размокания, уплотнения и выдавливания пород основной площадки, что фиксируется образованием просадок, например, полотна авто/железной дороги. Просадки ликвидируют за счет подсыпки и подбивкой балласта, в результате чего мощность балласта растет. Размокшие глинистые породы при динамических воздействиях на насыпь проникают в слой балласта и загрязняют его мелкоземом, что способствует появлению и усилению пучин в зимнее время года. При этом дренажи выходят из строя вследствие кольматации, что, в свою очередь, может повышать уровень грунтовых вод.

Известно, что для осушения насыпей на участках балластных корыт устраивают дренажные прорези или горизонтальные дренажи на участках балластных мешков. На шоссейных дорогах, аэродромах для предупреждения увлажнения основной площадки полотна устраивают прерыватели - горизонтальные хорошо водопроницаемые прослои (см. ЛОМТАДЗЕ В.Д. «Инженерная геология», Ленинград, «Недра», 1977, стр.396-397). Однако такие мероприятия требуют повышенного расхода таких материалов, как гравий, галечник, щебень, фашинник.

Также известно, что на откосах земляных сооружений, возведенных на глинистых пылеватых и сильнопылеватых породах, на насыпях, дамбах, плотинах, отвалах, откосах выемок и полувыемок, возникают морозные пучины. Весной, при оттаивании пород, на таких участках могут образоваться их сплывы вследствие переувлажнения. Для предупреждения их появления и развития устраивают откосные дренажи и теплоизолирующие покрытия. Так известно, что для уменьшения глубины промерзания пород устраивают теплоизолирующие покрытия шлаковые подушки (ЛОМТАДЗЕ В.Д., стр.398-399).

Указанные мероприятия являются весьма трудоемкими и требуют повышенного расхода материалов, дефицитных, например, в условиях распространения ВМГ, Крайнего Севера.

Из уровня техники известны насыпи, содержащие дренирующий слой, выполненный из нетканых материалов (см. ОИ «Новости строительства и эксплуатации автомобильных дорог за рубежом», Москва, Минавтодор, 1977, стр.30-31).

Известные решения характеризуются простотой и низкой стоимостью работ. Использование полотнищ нетканых материалов для водоотвода способствует повышению несущей способности насыпи.

Однако дренирующая способность полотнищ нетканых материалов не велика, поскольку происходит засорение - кольматаж их пор и отверстий (вмывание) тонкодисперсными глинистыми частицами.

Кроме того, качество нетканых материалов во многом зависит от способа соединения волокон и в большинстве случаев простое механическое соединение бывает недостаточно, что приводит к использованию химических или термических приемов соединения волокон и соответственно к удорожанию нетканых материалов.

Из уровня техники известны закладываемые в тело насыпи дренажные маты, представляющие собой геосетку толщиной 5-10 мм, размещенную между двумя фильтрующими полотнищами нетканой ткани «Полифелт TS», что позволяет отводить воду из тела насыпи (см. проспект «Polifelt Geosyntetics», рег. №631/0, Polifelt, Linz, 2003). Данное решение является наиболее близким к заявленному изобретению.

Недостатком известного устройства является сложность определения глубины заложения дренажных матов в насыпь с учетом неравномерных осадок растепленных грунтов и гидростатического давления на дренажные маты грунта насыпи.

Ошибка в указанных условиях может привести к продавливанию отдельных относительно жестких дренажных матов, образованию «ступенек» между ними, а невозможность выравнивания «ступенек» между отдельными полотнищами и невозможность регулирования уклонов дренажных матов, размещенных в грунте насыпи, приведет к прерыванию отвода грунтовых вод вдоль дренирующего слоя в насыпи.

Таким образом, существует задача создания простых по конструкции, не трудоемких по изготовлению, удобных в применении средств, устойчивых к сжатию при высоких нагрузках и обеспечивающих качественный отвод воды из насыпей, особенно для возведенных из льдистых местных материалов.

Указанная задача решается предлагаемой дренирующей силовой мембраной, которая выполнена в виде рулонированного или плоскосложенного полотнища, образованного двумя слоями, не менее, дренирующего рулонированного материала, между которыми с заданным шагом расположены выполненные из полимерного материала канаты, при этом указанные слои прошиты по контуру каждого указанного каната с образованием для него продольного водоотводного канала, причем для натяжения мембраны в грунте насыпи концы канатов выступают за края полотнища и снабжены элементами, обеспечивающими возможность приложения к ним внешнего тягового усилия. В частном случае выполнения мембраны каждый строповочный элемент выполнен в виде выступающих за край полотнища концов полимерных канатов, снабженных элементом, обеспечивающим возможность приложения к мембране внешнего тягового усилия.

В частном случае выполнения мембраны каждый строповочный элемент выполнен в виде проушины на конце полотнища мембраны, при этом в проушине выполнены прорези в местах расположения канатов, концы которых образуют петли с возможностью размещения в них и проушинах инвентарной тяговой траверсы для приложения тягового усилия к мембране.

Выполнение дренирующей силовой мембраны в виде рулонированного или плоскосложенного полотнища из двух слоев, не менее, обеспечивает ее необходимую прочность, технологичность при формировании водоотводных каналов, удобство транспортирования и использования в полевых условиях.

Размещение в каналах, выполненных из полимерного материала канатов, формирует необходимый расчетный водоток и устраняет кольматаж водоотводных каналов. Кроме того, выполнение дренирующей силовой мембраны в виде полотнища из двух слоев, не менее, использование канатов из полимерного материала, снабжение мембраны элементами для ее натяжения, обеспечивает необходимую механическую прочность размещаемой в грунте дренирующей силовой мембраны, ее устойчивость к сжимающим нагрузкам, и позволяет придать мембране проектное положение в грунте, например, насыпи посредством приложения тягового усилия к краям мембраны.

Кроме того, задача решается вариантом изобретения, в котором дренирующая силовая мембрана выполнена в виде рулонированного или плоскосложенного многослойного полотнища, образованного, по меньшей мере, двумя слоями дренирующего рулонированного материала и размещенного между указанными слоями силового полимерного полотнища, при этом вдоль многослойного полотнища сформированы внутренние водоотводные каналы, для чего многослойное полотнище прошито расположенными с заданным шагом парами продольных строчек, а для формирования расчетного уклона дренирующей силовой мембраны путем ее натяжения в теле насыпи дренирующая силовая мембрана снабжена строповочными элементами. В частном случае выполнения варианта мембраны каждый строповочный элемент выполнен в виде проушины на конце полотнища мембраны с возможностью размещения в нем инвентарной тяговой траверсы для приложения тягового усилия к мембране.

Выполнение дренирующей силовой мембраны в виде рулонированного или плоскосложенного полотнища из нескольких дренирующих слоев и силового слоя обеспечивает ее необходимую прочность, технологичность при формировании водоотводных каналов, удобство транспортирования и использования в полевых условиях. Кроме того, использование строповочных элементов обеспечивает удобство монтажа дренирующей силовой мембраны и позволяет придать ей проектное положение в грунте, например, насыпи посредством приложения тягового усилия к строповочным элементам.

Указанная задача решается также вариантом изобретения, в котором дренирующая силовая мембрана выполнена в виде рулонированного или плоскосложенного полотнища, в котором выполнены водоотводные каналы и в них размещены выполненные из полимерного материала канаты, причем каждый из указанных каналов имеет в поперечном сечении Ω-образную форму за счет укладки на дренирующее полотнище полимерного каната, наложения на него части указанного полотнища, совместной прошивки частей полотнища вдоль каната и последующего отгиба указанной части полотнища, а для формирования расчетного уклона дренирующей силовой мембраны путем ее натяжения в теле насыпи дренирующая силовая мембрана снабжена строповочными элементами.

В частном случае выполнения мембраны каждый строповочный элемент выполнен в виде выступающих за край полотнища концов полимерных канатов, снабженных элементом, обеспечивающим возможность приложения к мембране внешнего тягового усилия. Кроме того, в частном случае выполнения мембраны каждый строповочный элемент выполнен в виде проушины на конце полотнища мембраны, при этом в проушине выполнены прорези в местах расположения канатов, концы которых образуют петли с возможностью размещения в них и проушинах инвентарной тяговой траверсы для приложения тягового усилия к мембране.

Выполнение дренирующей силовой мембраны в виде рулонированного или плоскосложенного полотнища с прошивкой ее сложенных частей для формирования водоотводных каналов обеспечивает ее необходимую прочность, технологичность, удобство транспортирования и использования в полевых условиях.

Изобретение иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 представлена дренирующая силовая мембрана, вид сверху; на фиг.2 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.3, 4 представлены сечения полотнищ дренирующих силовых мембран согласно вариантам их выполнения.

Позициями обозначены следующие элементы:

1 - слой дренирующего рулонированного материала;

2 - швы соединительные;

3 - канат из полимерного материала;

4 - водоотводной канал;

5 - проушина - элемент для приложения тягового усилия;

6 - наружный слой;

7 - силовое полотнище;

8 - дренирующее полотнище.

Дренирующая силовая мембрана выполнена в виде рулонированного или плоскосложенного полотнища, образованного двумя слоями 1, не менее, дренирующего рулонированного материала, края которых скреплены соединительными швами 2.

Между слоями 1 с заданным шагом расположены выполненные из полимерного материала канаты 3, при этом указанные слои материала прошиты по контуру каждого указанного каната с образованием для него продольного водоотводного канала 4.

Для натяжения в теле насыпи дренирующей силовой мембраны последняя снабжена строповочными элементами. Каждый строповочный элемент выполнен в виде проушины 5 на конце полотнища мембраны, при этом в проушине выполнены прорези в местах расположения канатов, концы которых образуют петли 6 с возможностью размещения в них и проушинах инвентарной тяговой траверсы для приложения тягового усилия к мембране для придания дренирующей силовой мембране заданного положения, например, уклона в грунте насыпи, обеспечивающего необходимый водоотвод из нее. Количество водоотводных каналов, то есть шаг размещения канатов 3, определяется в зависимости от прогнозируемой степени обводненности насыпи.

Вариантом заявленного устройства является дренирующая силовая мембрана, которая выполнена в виде рулонированного или плоскосложенного многослойного полотнища, образованного, по меньшей мере, двумя наружными слоями 7 дренирующего рулонированного материала и слоя 8 размещенного между указанными слоями силового полимерного полотнища, при этом вдоль многослойного полотнища сформированы внутренние водоотводные каналы, для чего многослойное полотнище прошито расположенными с заданным шагом парами продольных строчек, расстояние между ними составляет 10-16 мм, что обеспечивает формирование водопропускных каналов за счет упругих свойств материала слоев. Для формирования расчетного уклона дренирующей силовой мембраны путем ее натяжения в теле насыпи дренирующая силовая мембрана снабжена строповочными элементами, выполненными в виде проушин на концах полотнища мембраны с возможностью размещения в проушинах инвентарных тяговых траверс для приложения тягового усилия к дренирующей силовой мембране.

Вариантом заявленного устройства является дренирующая силовая мембрана, которая выполнена в виде рулонированного или плоскосложенного полотнища, в котором выполнены водоотводные каналы 4 и в них размещены выполненные из полимерного материала канаты 3, причем каждый из указанных каналов имеет в поперечном сечении Ω-образную форму за счет укладки на дренирующее полотнище 9 полимерного каната 3, наложения на него части указанного полотнища 9, совместной прошивки частей указанного полотнища вдоль каната и последующего отгиба указанной части полотнища, а для формирования расчетного уклона дренирующей силовой мембраны путем ее натяжения в теле насыпи дренирующая силовая мембрана снабжена строповочными элементами.

При этом каждый строповочный элемент выполнен в виде проушины 5 на конце полотнища мембраны, при этом в проушине выполнены прорези в местах расположения канатов 3, концы которых образуют петли с возможностью размещения в них и проушинах инвентарной тяговой траверсы для приложения тягового усилия к мембране.

В качестве дренирующего материала используется пористый, волокнистый геотекстильный материал. Например, для пылевато-глинистых фракций при глубине заложения, равной 2 м, водопроницаемость мембраны в плане в продольном направлении составляет от 2,0 до 3,0 л/м в час. При этом диаметр канатов, размещенных в водоотводных каналах указанных мембран, составляет 8-12 мм.

Дренирующие силовые мембраны (ДМ) применяют в основании или в теле насыпи, например, при обваловании трубопровода. В случае применения ДМ в основании насыпи из талого грунта ее раскладывают в основании по поверхности грунта и растягивают вручную, закрепляют инвентарными штырями за строповочные элементы и отсыпают поверх ДМ насыпь.

При использовании ДМ в теле насыпи предварительно отсыпанный грунт формируют с уклоном не менее 10% в сторону кювета, растягивают ДМ вручную и закрепляют инвентарными штырями за строповочные элементы, после чего отсыпают поверх ДМ насыпь до проектных отметок.

ДМ представляет собой конструкцию не трудоемкую по изготовлению, удобную в применении, устойчивую к сжатию при высоких нагрузках и обеспечивающую качественный отвод воды из насыпей, особенно для возведенных из льдистых местных материалов.

1. Дренирующая силовая мембрана, которая выполнена в виде рулонированного или плоскосложенного полотнища, образованного двумя слоями не менее дренирующего рулонированного материала, между которыми с заданным шагом размещены выполненные из полимерного материала канаты, при этом указанные слои прошиты по контуру каждого указанного каната с образованием для него продольного водоотводного канала, причем для формирования расчетного уклона дренирующей силовой мембраны путем ее натяжения в теле насыпи дренирующая силовая мембрана снабжена строповочными элементами.

2. Мембрана по п.1, в которой каждый строповочный элемент выполнен в виде выступающих за край полотнища концов полимерных канатов, снабженных элементом, обеспечивающим возможность приложения к мембране внешнего тягового усилия.

3. Мембрана по п.1 или 2, в которой каждый строповочный элемент выполнен в виде проушины на конце полотнища мембраны, при этом в проушине выполнены прорези в местах расположения канатов, концы которых образуют петли с возможностью размещения в них и проушинах инвентарной тяговой траверсы для приложения тягового усилия к мембране.

4. Дренирующая силовая мембрана, которая выполнена в виде рулонированного или плоскосложенного многослойного полотнища, образованного, по меньшей мере, двумя слоями дренирующего рулонированного материала и размещенного между указанными слоями силового полимерного полотнища, при этом вдоль многослойного полотнища сформированы внутренние водоотводные каналы, для чего многослойное полотнище прошито расположенными с заданным шагом парами продольных строчек, а для формирования расчетного уклона дренирующей силовой мембраны путем ее натяжения в теле насыпи дренирующая силовая мембрана снабжена строповочными элементами.

5. Мембрана по п.4, в которой каждый строповочный элемент выполнен в виде проушины на конце полотнища мембраны с возможностью размещения в нем инвентарной тяговой траверсы для приложения тягового усилия к мембране.

6. Дренирующая силовая мембрана, которая выполнена в виде рулонированного или плоскосложенного полотнища, в котором выполнены водоотводные каналы и в них размещены выполненные из полимерного материала канаты, причем каждый из указанных каналов имеет в поперечном сечении Ω-образную форму за счет укладки на дренирующее полотнище полимерного каната, наложения на него части указанного полотнища, совместной прошивки частей полотнища вдоль каната и последующего отгиба указанной части полотнища, а для формирования расчетного уклона дренирующей силовой мембраны путем ее натяжения в теле насыпи дренирующая силовая мембрана снабжена строповочными элементами.

7. Мембрана по п.6, в которой каждый строповочный элемент выполнен в виде выступающих за край полотнища концов полимерных канатов, снабженных элементом, обеспечивающим возможность приложения к мембране внешнего тягового усилия.

8. Мембрана по п.6 или 7, в которой каждый строповочный элемент выполнен в виде проушины на конце полотнища мембраны, при этом в проушине выполнены прорези в местах расположения канатов, концы которых образуют петли с возможностью размещения в них и проушинах инвентарной тяговой траверсы для приложения тягового усилия к мембране.