Способ строительства дорог на мерзлых грунтах

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при возведении грунтовых насыпей транспортных сооружений в Арктических зонах.

Известен способ возведения насыпи на мерзлых грунтах путем подготовки основания, последовательной укладки теплоизоляционного слоя и отсыпки слоя высокольдистого грунта (SU, п. №841418, МПК Е01С 3/06, 1991).

Недостатком известного способа является повышенная трудоемкость работ, а на его осуществление влияют погодные условия, что приводит к резкому удлинению сроков строительства и ухудшению качества работ, снижая тем самым эффективность способа.

Наиболее близким техническим решением является способ строительства дорог на болотах в зимнее время путем подготовки основания и отсыпки насыпи по полосам (RU, п. №2293814, МПК Е01С 3/04, 2007).

Недостатками известного способа являются значительная трудоемкость выполнения качественной отсыпки по отдельным полосам и сложность подготовки и укладки различных изоляционных и армирующих элементов в сложных природно-климатических условиях строительства, что снижает эффективность использования способа.

При создании изобретения была поставлена задача по разработке способа строительства насыпи на мерзлых грунтах с сокращенным количеством технологических операций за счет структурного упрочнения грунта насыпи.

Техническим результатом является повышение эффективности строительства дорог за счет упрощения, ускорения, и более качественного возведения насыпи при строительстве на мерзлых грунтах.

Поставленная задача и указанный технический результат достигается тем, что в способе строительства дорог на мерзлых грунтах путем подготовки основания и отсыпки дорожной насыпи по полосам, дорожную насыпь собирают из дискретных полос, отсыпанных на полотнищах на технологическом участке, и доставляют волоком по снегу на промороженное основание трассы строящейся дороги, при этом технологический участок закрывают (накрывают надувным вагоном-куполом) и могут располагать параллельно основной оси трассы дороги с возможностью его (дальнейшего) перемещения. При этом возможно устанавливать дискретные полосы в шахматном порядке или на одну длину по ширине дороги относительно оси трассы, а также поперек трассы дороги. Кроме этого, подготовку основания можно выполнять путем расстилки отрезков полотнищ на незамерзшее основание трассы дроги, после чего дают выдержку до промерзания основания и покрытия полотнищ снегом, затем производят освобождение трассы от снега, для чего полотнище со снегом смещают в сторону от трассы дороги и выполняют отсыпку насыпи или возвращают на прежнее место очищенное полотнище, а также путем загибания полотнища со снегом в сторону края трассы дороги до полного его освобождения от снега.

Учитывая, что дорожную насыпь не отсыпают, а собирают из готовых дискретных полос, отсыпанных на полотнище на технологическом участке и доставленных по снегу на трассу строящейся дороги, то появляется возможность значительно ускорить процесс строительства дороги, а также более качественно выполнять работы за счет возможности создания более благоприятных условий при использовании технологического участка. При этом полотнище выполняет две функции: как элемент транспортного средства для перемещения дискретной полосы насыпи и как конструктивный элемент, оставаясь в теле будущей насыпи, армирует ее, что в целом повышает эффективность способа. Кроме этого, эффективность способа дополнительно повышается за счет того, что непосредственно в процессе отсыпки дискретной полосы на технологическом участке могут быть установлены более качественно различные дополнительные конструктивные элементы: армирующие, теплоизоляционные, терморегулирующие, фильтрационные и др. При этом первый слой из дискретных полос может служить временной дорогой для отсыпки последующих слоев по общепринятой технологии.

Формирование - сборка насыпи из отдельных готовых дискретных полос позволяет также целенаправленно формировать структуру насыпи по ее сечению. Например, крайние полосы или откосы, как наиболее подверженные разрушению, можно изготавливать из упрочненной грунтовой смеси (например, из фиброгрунтоцементной смеси), а центральные - из обычных или некондиционных грунтов.

В случае выполнения технологического участка закрытым с расположением его параллельно основной трассе дороги и возможностью перемещения, появляется возможность изготовления отдельных дискретных грунтовых полос в закрытом помещении, практически в условиях цеха на всем протяжении трассы дороги, что позволяет добиться изготовления дискретных полос оптимальной структуры насыпи, четко выдержать запроектируемую конструкцию насыпи, упростить технологию укладки различных элементов (геосеток, георешеток и др.). Отпадает необходимость в хранении приготовленного грунта, что особенно важно при работе в сложных природно-климатических условиях Севера. Кроме этого, закрывая технологический участок при неблагоприятных условиях, появляется возможность создавать более комфортные условия для рабочих и специалистов, для более качественного выполнения различных технологических подготовительных операций: по подготовке грунтовой отсыпки; формированию дискретной полосы повышенной устойчивости, особенно при формировании откосов. При этом, располагая технологический участок параллельно основной трассе дороги, появляется возможность ее строительства ускоренными темпами за счет возможности перемещения готовых дискретных полос в обоих направлениях, что, в целом, повышает эффективность способа.

Для усиления структуры насыпи и повышения ее устойчивости дискретные полосы устанавливают в шахматном порядке. В этом случае за счет взаимного перекрывания стыков дискретных полос повышается сопротивляемость их сдвигу в поперечном направлении.

Процесс строительства дороги ускоряется, если дискретные полосы устанавливают вровень по их длине на всю ширину дороги.

В случае если на незамерзшее подготовленное основание трассы дороги расстилают отрезки полотнищ, дают выдержку до промерзания основания и покрытия полотнищ снегом и после этого производят освобождение трассы от снега, для чего полотнище со снегом смещают в сторону от трассы дороги и выполняют отсыпку насыпи или возвращают на прежнее место очищенное полотнище, то это позволяет ускорить процесс и увеличить глубину промерзания основания, а в целом ускорить процесс строительства дороги.

Если освобождение трассы от снега выполняют путем загибания полотнища со снегом в сторону края трассы дороги, до полного его освобождения, то в этом случае не требуется выполнения дополнительной операции. Трасса дороги остается чистой для выполнения последующих технологических операций, при этом возникает возможность интенсифицировать процесс промерзания грунта основания.

Способ строительства дорог на мерзлых грунтах поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена схема освобождения трассы дороги от снега; на фиг. 2 - технологическая схема подготовки дискретных грунтовых полос и их транспортирования к месту строительства дороги; на фиг. 3 - технологическая схема сборки насыпи дороги; на фиг. 4 - схема сборки насыпи дороги с шахматным расположением дискретных полос; на фиг. 5 - схема сборки насыпи дороги с расположением дискретных полос на одну длину по всей ширине дороги; на фиг. 6 - схема сборки насыпи дороги с расположением дискретных полос поперек трассы дороги.

На фиг. 1-6 обозначены: 1 - трасса дороги; 2 - полотнище; 3 - снег; 4 - канат; 5 - бульдозер; 6 - надувной вагон-купол; 7 - дискретная полоса; 8 - автосамосвал; 9 - возводимая насыпь дороги.

Способ строительства дорог на мерзлых грунтах реализуется следующим образом. Для ускорения процесса промерзания основания дороги и быстрейшего освобождения его от снега на незамерзшее подготовленное основание трассы 1 дороги расстилают полотнища 2, дают выдержку до промерзания основания и покрытия полотнища 2 снегом 3, после чего производят освобождение трассы от снега, для этого полотнище со снегом смещают в сторону от трассы дороги и выполняют отсыпку насыпи дороги или возвращают на прежнее место очищенное полотнище (фиг. 1).

Процесс освобождение основания трассы дороги 1 от снега 3 и процесс промерзания грунта основания трассы дороги 1 можно интенсифицировать, для чего производят загибание полотнища 2 со снегом 3 канатом 4 с помощью бульдозера 5 в сторону края трассы дороги до полного его освобождения от снега (фиг. 1).

После расчистки трассы дороги 1 от снега 3 организуют параллельно ей технологический участок в виде закрытого мобильного помещения, например в виде надувного вагона-купола 6 (фиг. 2, фиг. 3). Отсыпают внутри мобильного закрытого помещения - надувного вагона-купола 6, дискретную полосу 7 на полотнище 2 из грунтовой смеси, доставленной автосамосвалом 8 или приготовленную непосредственно на технологическом участке. Далее дорогу собирают из готовых дискретных полос 7 путем их транспортирования волоком по снегу с помощью бульдозера 5 на трассу 1 возводимой насыпи дороги 9. Длина и ширина b_n дискретной полосы задаются с учетом прочности полотнища и толщины насыпного слоя грунта.

Для усиления структуры насыпи и повышения ее устойчивости подготовленные дискретные полосы 7 транспортируют на трассу дороги 1 и устанавливают в шахматном порядке по ширине дороги относительно оси трассы 1 (фиг. 4).

С целью сокращения сроков строительства дороги (отсыпки насыпи) подготовленные дискретные полосы 7 транспортируют на трассу дороги 1 и устанавливают вровень по их длине относительно оси трассы дороги 1 (фиг. 5).

При формировании насыпи полной готовности, например, с включением водопропускных, вентиляционных и других устройств, подготовленные дискретные полосы 7 транспортируют на трассу дороги и устанавливают поперек трассы дороги 1 (фиг. 6).

Способ строительства дорог на мерзлых грунтах опробован в строительной лаборатории кафедры ПСК ТвГТУ и показал возможность его реализации в реальных условиях строительства. Наиболее эффективно предлагаемый способ может быть применен на наиболее сложных участках строительства в Арктических зонах.