Способ сооружения плавающей насыпи

Авторы патента:

E02D17/18 - возведение насыпей (E02D 17/20 имеет преимущество)

Владельцы патента RU 2547193:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия (СибАДИ)" (RU)

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и предназначено для создания постоянных автомобильных дорог на слабых заболоченных основаниях. Способ сооружения плавающей насыпи включает нанесение на поверхность слабого грунтового основания жидкого слоя вспененного полимерного материала заданной ширины, на образовавшуюся поверхность которого после наступления полимеризации укладывают армирующий геосинтетический материал, затем повторяют процесс укладки слоев необходимое число раз до достижения требуемой высоты и геометрии плавающей насыпи. После этого насыпь из вспененного полимерного материала засыпают минеральным грунтом толщиной не менее 0,3 м. Устраивают дорожную одежду, нижний слой которой укрепляют вяжущим. Общая высота нижней части насыпи из вспененного полимерного материала h_п и высота верхней части из минерального грунта вместе с дорожной одеждой h_мч определяется из приведенной зависимости. Технический результат состоит в повышении несущей способности, снижении материалоемкости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и предназначено для создания постоянных автомобильных дорог на слабых заболоченных основаниях.

Известны способы сооружения насыпи земляного полотна при строительстве постоянных автомобильных дорог на слабых заболоченных основаниях (1, 2) и временных автомобильных дорог (автозимников) (3).

На поверхность слабого основания послойно отсыпают, разравнивают и уплотняют слои торфа. Затем торфяную насыпь послойно засыпают минеральным грунтом (с разравниванием и уплотнением), формируя очертания земляного полотна. За счет использования торфа в нижней части насыпи получают облегченное (плавающее) земляное полотно, которое постепенно уплотняет слабое водонасыщенное основание за счет консолидации, при этом наблюдается значительная осадка насыпи. Реализация вышеуказанных способов сооружения земляного вала значительно сокращает потребность в привозном кондиционном грунте и снижает стоимость строительства автомобильных дорог.

Основным недостатком указанных способов является то, что данная плавающая насыпь постепенно тонет. При этом большая и длительная консолидация основания, а также уплотнение торфа в нижней части основания насыпи приводит к значительным неравномерным деформациям земляного полотна и дорожного покрытия, что снижает его ровность и предопределяет необходимость регулярного ремонта дорожной одежды на протяжении стадии эксплуатации дороги.

Из известных технических решений наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому относится способ сооружения плавающей насыпи из пенополистирола (4).

Суть этого способа состоит в том, что на поверхность слабого основания послойно укладывают готовые блоки из пенополистирола объемом от 1 до 1,5 м³, затем скрепляют их специальными скобами или пазами, засыпают нижнюю часть насыпи минеральным грунтом, формирующим очертания земляного полотна и предотвращающим повреждения пенополистирола.

Основным недостатком данного способа является отсутствие жесткой связи между блоками и слоями, так как скрепляющие скобы и пазы ломаются. Кроме того, перед укладкой первого слоя блоков требуется выравнивание слабого основания дороги, что технологически трудно осуществимо.

Задачей изобретения является разработка способа укладки плавающей насыпи из монолитного, армированного вспененного материала, обладающего более высокой несущей способностью и низкой стоимостью по сравнению с прототипом.

Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ сооружения плавающей насыпи, включающий нанесение на поверхность слабого грунтового основания жидкого слоя вспененного полимерного материала заданной ширины, на образовавшуюся поверхность которого после наступления полимеризации укладывают армирующий геосинтетический материал, затем повторяют процесс укладки слоев необходимое число раз до достижения требуемой высоты и геометрии плавающей насыпи, после этого насыпь из вспененного полимерного материала засыпают минеральным грунтом толщиной не менее 0,3 м и устраивают дорожную одежду, нижний слой которой укрепляют вяжущим, при этом общая высота нижней части насыпи из вспененного полимерного материала h_п и высота верхней части из минерального грунта вместе с дорожной одеждой h_мч определяется из условия:

1,1σ_о>ρ_пh_п+ρ_мчh_мч≥0,8σ_о

где σ_о - несущая способность слабого основания, МПа;

ρ_п - средневзвешенная плотность вспененного полимерного материала (с учетом геосинтетического материала), кг/м³;

ρ_мч - средневзвешенная плотность минерального грунта и всех слоев дорожной одежды, лежащих поверх вспененного полимерного материала, кг/м³;

h_п - толщина всех слоев вспененного полимерного материала (с учетом геосинтетического материала), м;

h_мч - толщина слоя минерального грунта и всех слоев дорожной одежды, лежащих поверх вспененного полимерного материала, м.

На фиг.1 представлена плавающая насыпь, состоящая из слабого грунтового основания 1, слоев вспененного полимерного материала заданной ширины 2, на поверхность которых уложен армирующий геосинтетический материал 3, при этом насыпь из вспененного полимерного материала засыпана минеральным грунтом 4 и покрыта дорожной одеждой 5, нижний слой которой укреплен вяжущим.

Возможность достижения монолитности конструкции достигается тем, что все слои из полимерной пены скрепляются между собой в процессе нанесения из пеногенерирующей установки и последующей полимеризации непосредственно в конструкции плавающего основания. Повышенная жесткость и прочность достигается применением армирующих слоев из геосинтетических материалов, располагаемых в направлении нагрузки. Стоимость конструкции снижается ввиду того, что компоненты полимерной пены поступают на строительную площадку в жидком или твердом виде, когда их плотность в 15-20 раз выше, чем у полимерных блоков заводского изготовления. На строительной площадке пену получают с помощью пеногенерирующих установок ДО (геомембрана) (5). Эти установки позволяют получать полимерную пену с разной кратностью (за счет разного соотношения между твердым и газообразным веществом), плотностью и прочностью, что позволяет регулировать плавающую способность и прочность материалов дорожной конструкции по высоте, ширине или в объеме, что в конечном счете позволяет снизить стоимость плавающего основания. На заключительном этапе строительства нижнюю часть плавающей насыпи засыпают минеральным грунтом или бетонируют с применением армирующего геосинтетического материала, а затем покрывают дорожной одеждой. Наряду с геосетками, геотекстилем и геомембранами пенополистирол относится к категории геосинтетических материалов. В дорожном строительстве применяются изделия из пенополистирола виде дорожных плит толщиной до 100 мм, изготавливаемых методом экструзии (XPS плиты) и в виде блоков (EPS блоки). При этом они используются в основном в виде теплоизолирующих прослоек.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Руководство по сооружению земляного полотна автомобильных дорог / Минтрансстрой СССР. - М.: «ТРАНСПОРТ», 1982. - 200 с.

2. ВСН 26-90 Инструкция по проектированию и строительству автомобильных дорог нефтяных и газовых промыслов Западной Сибири / Минтрансстрой СССР. - М.: Союздорнии, 1991. - 198 с.

3. ВСН 137-89 Проектирование, строительство и содержание зимних автомобильных дорог в условиях Сибири и Северо-Востока СССР / Минтрансстрой СССР. - М.: Союздорнии, 1991. - 125 с.

4. Ярцев В.П. Физико-механические и технологические основы применения пенополистирола при дополнительном утеплении зданий и сооружений: учебное пособие / В.П. Ярцев, К.А. Андрианов, Д.В. Иванов. - Тамбов: Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ, 2010. - 120 с.

5. ОДМ 218.56.003-2010 Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог / Росавтодор. - М.: «Информавтодор», 2010. - 140 с.

1. Способ сооружения плавающей насыпи, включающий нанесение на поверхность слабого грунтового основания жидкого слоя вспененного полимерного материала заданной ширины, на образовавшуюся поверхность которого после наступления полимеризации укладывают армирующий геосинтетический материал, затем повторяют процесс укладки слоев необходимое число раз до достижения требуемой высоты и геометрии плавающей насыпи, после этого насыпь из вспененного полимерного материала засыпают минеральным грунтом толщиной не менее 0,3 м, устраивают дорожную одежду, нижний слой которой укрепляют вяжущим, при этом общая высота нижней части насыпи из вспененного полимерного материала h_п и высота верхней части из минерального грунта вместе с дорожной одеждой h_мч определяется из условия:
1,1σ_о>ρ_пh_п+ρ_мчh_мч≥0,8σ_о,
где:
σ_о - несущая способность слабого основания, МПа;
ρ_п - средневзвешенная плотность вспененного полимерного материала (с учетом геосинтетического материала), кг/м³;
ρ_мч - средневзвешенная плотность минерального грунта и всех слоев дорожной одежды, лежащих поверх вспененного полимерного материала, кг/м³;
h_п - толщина всех слоев вспененного полимерного материала (с учетом геосинтетического материала), м;
h_мч - толщина слоя минерального грунта и всех слоев дорожной одежды, лежащих поверх вспененного полимерного материала, м.

2. Способ сооружения плавающей насыпи по п.1, отличающийся тем, что геосинтетический материал укладывают нормально к поверхности слабого грунтового основания.

Изобретение относится к области строительства и эксплуатации автомобильных и железных дорог и может быть использовано для предупреждения их деформаций, возникающих вследствие оттаивания в процессе эксплуатации многолетнемерзлых грунтов, находящихся в основании земляного полотна.

Армирующий элемент // 2528804

Изобретение относится к строительству, конкретнее к основаниям и фундаментам, и может быть использовано при возведении сооружений из армированного грунта. Армирующий элемент содержит торовые элементы из автопокрышек, с грунтовым заполнением, скрепленные между собой с помощью соединительных элементов, выполненных вырезанием из автопокрышки, уложенных в контакте друг с другом протекторами.

Пластинчатый элемент для армирования, отделения и дренирования больших сооружений, таких как дорожные насыпи // 2520597

Изобретение относится к строительству, а именно к элементам для армирования, отделения и дренирования больших сооружений, таких как дорожные насыпи. Пластинчатый элемент для армирования, отделения и дренирования больших сооружений, таких как дорожные насыпи, содержит пластинчатый корпус, который имеет решетчатую структуру с основными тросами и поперечными тросами, растянутыми вдоль двух, по существу, взаимно перпендикулярных направлений.

Способ намыва земляных сооружений // 2516339

Изобретение относится к области мелиоративного и водохозяйственного строительства. Цель изобретения - очистка водных объектов от донных отложений с одновременным возведением защитных дамб.

Конструкция для укрепления откосов земляного сооружения в выветривающихся скальных грунтах // 2513480

Изобретение относится к строительству и эксплуатации земляных сооружений в сложных природно-климатических и инженерно-геологических условиях и может быть использовано при строительстве и реконструкции линейных сооружений на участках выветривающихся скальных грунтов, в том числе вечномерзлых (железных и автомобильных дорог, магистральных трубопроводов, плотин и дамб).

Способ реконструкции железнодорожного пути (варианты) // 2501910

Изобретение относится к строительству железных дорог, а именно к возведению насыпей. Способ реконструкции железнодорожного пути включает нарезку уступов на откосе земляного полотна, укладку на них габионов.

Способ намыва земляных сооружений // 2500853

Изобретение относится к области мелиоративного и водохозяйственного строительства. Способ возведения узкопрофильных дамб осуществляется подачей пульпы в намываемое сооружение одновременно из основного и двух распределительных пульпопроводов.

Земляное сооружение на слабом основании // 2490395

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при строительстве и реконструкции линейных сооружений на бессточных локальных и протяженных участках слабых грунтов, на болотах 2-го и 3-го типов и вечномерзлых грунтах 3-й и 4-й категорий термопросадочности.

Насыпь на сильнольдистых вечномерзлых грунтах // 2487213

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении транспортных сооружений на мерзлых грунтах как в летнее, так и в зимнее время года.

Насыпь и способ ее возведения // 2481437

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении дорожных и гидротехнических земляных сооружений. .

Конструкция земляного полотна железнодорожного пути // 2557276

Изобретение относится к возведению насыпей, в том числе насыпей железных дорог. Цель изобретения - уширить основную площадку земляного полотна без нарушения целостности земляного полотна, уменьшить объем дренирующего грунта засыпки. Указанная цель достигается тем, что опорные элементы расположены точечно на откосе земляного полотна и снабжены сеткой в сочетании с геотекстилем. Сущность изобретения заключается в том, что на откосе земляного полотна размещены опорные элементы в виде металлических труб длиной 2,0-2,5 м, при этом в тело земляного полотна заведено не менее 1/3 длины труб, остальные их части свободно располагаются над поверхностью откоса на расстоянии 1,2-1,5 м друг от друга и между ними размещена сетка двойного кручения, обернутая геотекстилем, которая нижним краем упирается в откос земляного полотна, верхний ее край совпадает с верхом металлических труб, пазухи между сеткой и откосом земляного полотна заполнены дренирующим грунтом, верхняя поверхность которого располагается на уровне основной площадки земляного полотна и образует нормативную обочину земляного полотна. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет уширить основную площадку земляного полотна, сохранив существующую конструкцию земляного полотна, за счет точечного расположения опорных элементов, а применение сетки в сочетании с геотекстилем позволяет получить определенный объем пазух и, следовательно, спрогнозировать расход дренирующего грунта. Следует отметить, что данная конструкция земляного полотна железнодорожного пути изготавливается без применения сложных машин и механизмов. 2 ил.

Водопропускное сооружение на вечномерзлых грунтах // 2567248

Изобретение относится к области строительства и реконструкции дорожного полотна линейных сооружений на участках поперечных водопропускных и продольных водоотводных устройств на слабых и вечномерзлых грунтах. Водопропускное сооружение на вечномерзлых грунтах представляет собой дренажную секцию из контейнеров с сортированным скальным грунтом, уложенную перпендикулярно дорожному полотну линейного сооружения на естественное спланированное основание и на дно выпускного русла стока воды с нагорной стороны прилегающей территории в ее подгорную сторону, при этом дренажная секция по периметру обернута геосинтетическим материалом. Каждый последующий контейнер, начиная со второго контейнера, уложен один на другой с нахлестом со смещением его центра тяжести в сторону выпуска. Величина нахлеста составляет ΔL=(0,1-0,15)L, где ΔL - величина нахлеста последующего контейнера на край предыдущего контейнера; L - длина каждого контейнера, а вес каждого последующего контейнера относится к весу предыдущего контейнера как Pi+1/Pi=(0,05-0,10) Pi, где Pi - вес предыдущего контейнера; Pi+1 - вес каждого последующего контейнера. Технический результат состоит в увеличении срока службы водопропускного сооружения до срока службы дорожного полотна линейного сооружения за счет обеспечения равномерного гидравлического режима водотока в течение срока службы дорожного полотна линейного сооружения путем создания постоянного температурного режима в водопропускном сооружении и в канаве выпуска. 2 ил.

Конструкция для стабилизации земляного полотна и деятельного слоя эксплуатируемой автомобильной дороги // 2575952

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при реконструкции, капитальном и текущем ремонте автомобильных дорог на многолетнемерзлых грунтах без прекращения движения автомобильного транспорта на данных участках. Автомобильная дорога на вечномерзлых грунтах содержит земляное полотно, с уложенными в теле насыпи поперечными полосами из синтетического материала, снабженная продольными полосами из водонепроницаемого синтетического материала в основании дорожной конструкции. Со стороны слабого основания в откосной части земляного полотна сформированы два грунтовых валика из минерального непучинистого сыпучемерзлого грунта, окаймленные армирующим геосинтетическим материалом, размещенным в основании подоткосной части автомобильной дороги и части откоса земляного полотна, образующим две полуобоймы с закреплением нижних краев в толще грунта с использованием горизонтального анкерного стержня, вставленного в петлю, образованную нижним краем армирующего геосинтетического материала, и анкерных труб вертикально установленных с шагом вдоль горизонтального анкера в грунтах, расположенных ниже дна траншеи, оснащенных металлическим крючком для соединения с горизонтальным анкерным стержнем путем прокалывания нижнего края геосинтетического материала над горизонтальным анкерным стержнем. Технический результат состоит в повышении устойчивости земляного полотна, уменьшении вертикальных и горизонтальных деформаций покрытия, земляного полотна и грунтов основания, исключении образования продольных и поперечных трещин, просадок и волн на покрытии проезжей части и обочинах. 1 ил.

Автомобильная дорога на многолетнемерзлых грунтах // 2580549

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при реконструкции и капитальном ремонте автомобильных дорог на многолетнемерзлых грунтах. Автомобильная дорога на многолетнемерзлых грунтах при неоднородности грунтов по ширине основания содержит земляное полотно с размещением геосинтетического материала. В откосной части земляного полотна со стороны основания с прослоями из мерзлого грунта сформирован грунтовый упорный валик из минерального непучинистого грунта, окаймленный армирующим геосинтетическим материалом, размещенным в подоткосной части основания автомобильной дороги и части откоса земляного полотна в виде полуобоймы в прочном льдогрунтовом массиве, образованном в результате действия термостабилизаторов, погружаемых до отметки кровли многолетнемерзлых грунтов для закрепления армирующего геосинтетического материала, с шагом в зависимости от теплофизических характеристик грунтов основания. Технический результат состоит в повышении устойчивости земляного полотна, уменьшении вертикальных и горизонтальных деформаций покрытия, земляного полотна и грунтов основания. 1 ил.

Способ изготовления полимерной георешетки и полимерная георешетка // 2581176

Изобретение относится к области строительства, а именно к георешеткам, предназначенным для применения в качестве армирующей и разделяющей прослойки в конструкциях земляного полотна линейных транспортных и геотехнических сооружений. Способ изготовления полимерной георешетки включает перфорирование и последующее вытягивание листа из полимерного материала. Перфорационные отверстия выполняют в виде равнобедренных треугольников и располагают рядами поперек листа вдоль прямых, совпадающих с основаниями треугольных отверстий в ряду. Ряды, состоящие из одинаково ориентированных вдоль листа треугольных отверстий, располагают с заданным шагом. Треугольные отверстия каждого ряда чередуют с ориентированными в противоположную сторону треугольными отверстиями другого ряда. Вытягивание перфорированного листа осуществляют сначала вдоль, а затем поперек. Технический результат состоит в повышении прочности георешетки на разрыв за счет лучшего ориентирования полимерного материала в полосках, ребрах. 2 н. и 3 з.п. ф-лы, 3 ил.

Земляное сооружение на слабом основании для автомобильных дорог // 2585302

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог на слабых пучинистых грунтах. Земляное сооружение на слабом основании для автомобильных дорог содержит верхний рабочий слой насыпи и тело насыпи, снабженное армирующими элементами. Верхний рабочий слой насыпи выполнен толщиной 1,1…1,2 м, а тело насыпи выполнено из чередующихся слоев насыпного непучинистого грунта и полотен металлической геосетки, по краям соединенных с объемными решетчатыми конструкциями коробчатого типа, заполненными скальным грунтом размерами камней не менее 70 мм. Технический результат состоит в повышении сопротивления и устойчивости конструкции земляного сооружения на слабом основании при сезонном деформировании под неравным воздействием сил морозного пучения и осадки при оттаивании, повышении прочности, жесткости и устойчивости конструкции. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

Способ возведения сооружения на слабонесущих грунтах в акватории водных объектов // 2592004

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении сооружений в акватории водных объектов. Способ возведения сооружения на слабонесущих грунтах в акватории водных объектов включает устройство подушки поверх естественного основания, устройство технологических скважин сквозь слабонесущее основание. Первоначально выполняют слой подушки из песка или камня крупной фракции выше отметки уровня воды толщиной, достаточной для обеспечения работы технологических механизмов, после чего выполняют закрепление толщи слабонесущего грунта цементным раствором с предварительным размывом грунта через вертикальные технологические скважины методом струйной цементации, для чего под давлением закрепляющий раствор закачивают в толщу торфяника через вертикальные скважины, которые располагают в шахматном порядке. Удаляют излившуюся на поверхность часть закрепляющего раствора, после чего выполняют второй слой песчаной насыпи сооружения до проектных отметок. Технический результат состоит в повышении несущей способности грунта, обеспечении требуемой устойчивости сооружения, обеспечении равномерной осадки сооружения на слабонесущих грунтах основания сооружения в допустимых пределах. 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Земляное сооружение двухпутного железнодорожного пути // 2593270

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении насыпей вторых путей железных дорог, преимущественно на слабых при протаивании вечномерзлых грунтах и болотах. Земляное сооружение двухпутного железнодорожного пути содержит насыпь первого пути и досыпанную к ней насыпь второго пути, а также анкеры и плоскостные армирующие элементы, расположенные под углом к откосу насыпи первого пути под основной площадкой насыпи второго пути. Вдоль откоса насыпи первого пути со стороны досыпанного второго пути выполнены по крайней мере два уступа, по крайней мере два анкера заглублены в тело насыпи первого пути в угол каждого уступа вдоль него под углом 45-90° к вертикальной оси. Каждый плоскостной армирующий элемент уложен на анкеры каждого уступа от угла уступа до верхнего края анкера и закреплен с ними, Каждый анкер, длина которого составляет 0,3-0,4 ширины основной площадки насыпи второго пути, заглублен в тело насыпи первого пути не менее чем на 0,5 своей длины. Технический результат состоит в увеличении срока службы до нормативного за счет сохранения целостности земляного сооружения двухпутного железнодорожного пути благодаря обеспечению эксплуатационно-допустимых параметров сооружения в течение нормативного срока службы. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Способ усиления земляного полотна железнодорожного пути на слабом основании // 2593282

Изобретение относится к строительству дорог, а именно к подготовке основания путем укрепления грунта. Способ усиления земляного полотна железнодорожного пути на слабом основании включает сооружение армирующего устройства в виде свай и сооружение земляного полотна. Между поверхностью слабого основания, армированного сваями, и основанием земляного полотна устраивают ростверк в виде платформы толщиной 0,3-0,5 м путем послойного уплотнения смеси грунта с полифилизатором в соотношении 0,9:0,1, имеющей трамбовочную влажность 10-15% до коэффициента уплотнения 0,95. Толщина каждого укладываемого слоя смеси составляет 0,08-0,1 м, причем грунт для смеси состоит из глины, песка фракций 0,25-0,5 мм, каменистых частиц фракций 2-5 мм, взятых в равных долях. Технический результат состоит в повышении несущей способности слабого основания, снижении материалоемкости строительства за счет использования местных недренирующих грунтов. 1 ил.

Земляное полотно на болотах с устройством опорной грунтовой обоймы уширенного типа // 2594379

Изобретение относится к области строительства, а именно к дорожным конструкциям, и может быть использовано при возведении земляного полотна промысловых автомобильных дорог и дорог с малой интенсивностью движения на слабых грунтах, в том числе на обводненных болотах 2-го и 3-го типа. Конструкция земляного полотна для строительства промысловых автомобильных дорог и дорог с малой интенсивностью движения на слабых грунтах, в том числе на обводненных болотах 2-го и 3-го типа включает местный некондиционный переувлажненный грунт, геосинтетическое нетканое водопроницаемое полотно. Выполнена с устройством прослоек из геоткани, которые сформированы в две конструкции-обоймы с насыпным защитным верхним слоем. Прослойка для первой опорной обоймы представляет собой цельное по ширине полотно из геоткани, скрепленное и уложенное на ширину основания насыпи с запасом на ширину верха и откосную часть опорной обоймы, на которую послойно отсыпается местный некондиционный грунт на толщину опорной обоймы. После чего края геоткани первой опорной обоймы соединяются и свариваются внахлест, поверх первой обоймы аналогичным образом устраивается вторая обоймы, на поверхность которой отсыпается защитный слой насыпи из фильтрующих грунтов. Технический результат состоит в снижении неравномерности осадки основания насыпи, обеспечении перераспределения осадки по поперечному сечению насыпи с уменьшением ее по оси, обеспечении в процессе строительства и эксплуатации всех технических требований прочности и устойчивости для каждого возведенного конструктивного элемента обоймы. 4 з.п. ф-лы, 6 ил.