Результат интеллектуальной деятельности: Способ укрепления земляного сооружения

Изобретение относится к области транспортного и дорожного строительства и может быть использовано для укрепления земляных сооружений в пучинистых грунтовых условиях.

Известен способ укрепления земляного сооружения на пучинистых участках, включающий бурение скважин под дрены, заполнение скважин песком, устройство тампонажных пробок, заполнения устья скважин рабочим материалом (см. источник: http://www.znaytovar.ru/gost/2/RecomendaciiRecomendaciiposo4.html).

Недостатком известного способа является невысокая долговечность укрепленных конструкций из-за кольматации свай - дрен. Другим недостатком является ограниченная область применения в связи с тем, что в основании земляного сооружения неизбежно должен находиться дренирующий грунтовый слой, так как при его отсутствии произойдет накопление влаги в грунтовом массиве, что неизбежно приведет к увеличению сил морозного пучения и расстройству земляного сооружения.

Наиболее близким к настоящему изобретению по своей сущности и достигаемому эффекту является способ укрепления земляного сооружения, включающий бурение скважин, установку в скважинах армирующих элементов, заполнение скважин рабочим материалом (см. патент России №1700146, МПК E02D 17/18, 1991).

Недостатком известного способа, принятого за прототип, являются большие трудо- и материалозатраты, а также недостаточная надежность укрепления в пучинистых грунтах. Последнее объясняется тем, что бурение скважин осуществляется обычной буровой установкой и окружающий скважину грунт оказывается разрыхленным и с течением времени водонасыщается и выпучивает в зимний период.

Техническая задача - повышение эффективности укрепления земляного сооружения.

Указанная техническая задача достигается тем, что в способе укрепления земляного сооружения, включающем бурение скважин, установку в них армирующих элементов в виде металлических труб с закрытым нижним концом, заполнение труб рабочим материалом, укрепление земляного сооружения осуществляют уплотнением грунта проходкой скважин пневмопробойником, а после проходки каждой скважины и извлечения пневмопробойника в скважины устанавливают металлические трубы, заполненные невлагоемким материалом, с боковыми прорезями, расположенными в шахматном порядке по высоте труб, и производят их допогружение пневмопробойником в основание земляного сооружения на глубину, превышающую высоту промерзающего грунта, после чего трубы объединяют металлическими скобами и покрывают теплогидроизолирующим материалом, поверху которого укладывают слой растительного грунта, при этом расстояние между центрами скважин в ряду определяют по формуле

а расстояние между рядами скважин

где d=0.95 - диаметр корпуса пневмопробойника;

ρ_ds=1.75 т/м³ - плотность сухого грунта в уплотненном массиве;

ρ_d=1.62 т/м³ - плотность сухого грунта природного сложения.

На фиг. 1 показана схема (поперечный разрез) обустройства укрепления земляного сооружения, на фиг. 2 - разрез по А-А на фиг. 1, на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Способ осуществляется следующим образом.

В грунтовом массиве земляного сооружения пневмопробойником бурят скважины 1 до его основания 2, после установки в них металлических труб 3 с прорезями 4, предварительно заполненных невлагоемким материалом 5, например, примаплексом, производят их допогружение пневмопробойником на глубину (h¹), превышающую глубину промерзания грунта (h_пр), затем металлические трубы 3 объединяют скобами 6 и покрывают теплогидроизолирующим материалом 7, например техноплексом, поверху которого размещают поверхностный слой 8. Бурение скважин 1 и дозабивка труб 3 осуществляется пневмопробойником. В период проходки окружающий скважину 1 грунт за счет ударного воздействия бурового устройства трамбуется в радиальном направлении от ее оси, образуя вокруг нее уплотненную грунтовую оболочку 9. В результате происходит отжатие влаги и уплотнение грунта в грунтовом массиве земляного сооружения. При смыкании либо частичном наложении уплотненных грунтовых оболочек создается противофильтрационная завеса.

Шаг скважин в ряду и расстояние между рядами в противофильтрационной завесе определяется согласно формуле (166) «Пособие по проектированию оснований зданий и сооружений», М. 1986 г. В зависимости от природной плотности грунта можно регулировать шаг скважин, что позволяет создавать на локальных пучиноопасных участках сооружения зоны уплотненного грунта. Это предотвращает миграцию влаги к фронту промерзания и снижает пучиноопасность грунта.

Укрепление земляного сооружения таким образом позволяет создать несколько рядов противофильтрационных завес. Это обеспечивает осушение и эксплуатационное содержание земляного массива на ремонтном участке в сухом состоянии. Это особенно важно при применении предлагаемого способа на пучиноопасных участках автодорожного или железнодорожного полотна. Целесообразно его использование в рыхлых и несвязных грунтах при строительстве и эксплуатации, например, водопропускных труб, где механическими средствами, как правило, трудно достичь требуемой проектной плотности грунта.

Во избежание поверхностного замачивания и промораживания грунта металлические трубы поверху покрывают защитным теплоизолирующим материалом. Это позволяет минимизировать промораживание грунта даже при значительных низких отрицательных температурах наружного воздуха и предотвратить воздействие сил морозного пучения на земляное сооружение. Этому также способствует наличие в металлических трубах с боковыми прорезями по высоте невлагоемкого материала, обладающего упругими свойствами, благодаря чему происходит гашение морозного пучения при линейном расширении грунта. Для создания цельности и монолитности закрепляемого участка земляного сооружения после дозабивки труб в скважинах производится их объединение поверху металлическими скобами либо проволочной обвязкой.

Предлагаемый способ укрепления земляного сооружения является многофункциональным по защите от морозного пучения и по сравнению с прототипом менее трудоемок, нематериалозатратен, не требует применения электрооборудования, простой в исполнении, так как бурение скважин и дозабивка труб производится однотипным устройством, а значит более экономичен. Использование его возможно в различных областях строительства в северной климатической зоне.