RU89858U1

RU89858U1 - ROAD FILL ON THE FROZEN BASES

Info

Publication number: RU89858U1
Application number: RU2009133011/22U
Authority: RU
Inventors: Александр Альфредович Цернант; Сергей Георгиевич Жорняк; Алексей Владимирович Тяпочкин; Андрей Геннадьевич Новиков; Вадим Васильевич Пассек; Геннадий Мортхович Поз
Original assignee: Александр Альфредович Цернант; Сергей Георгиевич Жорняк; Алексей Владимирович Тяпочкин; Андрей Геннадьевич Новиков; Вадим Васильевич Пассек; Геннадий Мортхович Поз
Priority date: 2009-09-03
Filing date: 2009-09-03
Publication date: 2009-12-20

Abstract

Дорожная насыпь на вечномерзлых грунтах оснований, состоящая из тела насыпи, выполненного из мелких и пылеватых песков, ограниченного сверху основной площадкой насыпи, а сбоку - откосами, содержащего на момент окончания теплого периода года мерзлое ядро, которое снизу смыкается с вечномерзлыми грунтами оснований, а со стороны основной площадки насыпи и откосов граничит с сезонно-талым слоем грунтов, и при этом тело насыпи содержит армирующие элементы, выполненные в виде горизонтальных плоских георешеток, разделяющих тело насыпи на отдельные слои, отличающаяся тем, что со стороны откосов плоские георешетки в пределах сезонно-талого слоя грунтов покрыты сверху полотнищами геотекстиля, которые выпущены наружу и свободно уложены на поверхность откоса таким образом, что каждое последующее полотнище частично перекрывает внешнюю поверхность предыдущего, нижнего.A road embankment on permafrost soils of the bases, consisting of the body of the embankment made of fine and dusty sands, bounded above by the main platform of the embankment, and on the side by slopes containing, at the end of the warm season, a frozen core that binds from below with permafrost soils of the bases, and the sides of the main site of the embankment and slopes are bordered by a seasonally thawed soil layer, and the body of the embankment contains reinforcing elements made in the form of horizontal flat geogrids dividing the body of the embankment into a section layers, characterized in that on the slopes, flat geogrids within the seasonally thawed soil layer are covered on top with geotextile panels that are released to the outside and freely laid on the surface of the slope so that each subsequent panel partially overlaps the outer surface of the previous, lower one.

Description

Полезная модель относится к строительству транспортных, промышленных и других сооружений, имеющих откосы и расположенных в зоне распространения вечномерзлых грунтов.The utility model relates to the construction of transport, industrial and other structures with slopes and located in the zone of permafrost distribution.

Известна конструкция насыпи из водонасыщенных талых или пылеватых песков с армированием откосной части геотекстилем в виде полуобойм (Г.И.Жинкин, И.А.Грачев «Особенности строительства железных дорог в районах распространения вечной мерзлоты и болот». М., УМК МПС России, 2000, с.103, рис.1.37 г).The design of the embankment from water-saturated thawed or dusty sands with reinforcing the slope with geotextiles in the form of half-shells (G.I.Zhinkin, I.A. Grachev "Features of the construction of railways in the areas of permafrost and marshes." M., UMK MPS of Russia, is known 2000, p.103, fig. 1.37 d).

Недостатком такого типа насыпи является то, что процесс заворачивания геотекстиля в откосе насыпи в сложных климатических условиях является операцией крайне трудоемкой и нетехнологичной.The disadvantage of this type of embankment is that the process of wrapping geotextiles in the slope of the embankment in difficult climatic conditions is an extremely labor-intensive and low-tech operation.

Наиболее близкой по технической сущности к заявленной является конструкция насыпи, отсыпаемая местным грунтом и армированная геосетками (К.Д.Джоунс «Сооружения из армированного грунта. М., Стройиздат, 1989, с.114, рис.6.6).Closest to the technical nature of the claimed is the design of the embankment, sprinkled with local soil and reinforced with geogrids (K.D. Jones “Constructions from reinforced soil. M., Stroyizdat, 1989, p. 114, Fig.6.6).

Недостатком такой конструкции является то, что откосы насыпи из мелких и пылеватых песков подвержены деформациям в виде промоин, сплывов и т.д. от ливневых дождей и при таянии снега, выдуванию частиц песка ветром, а при отсыпке мерзлыми грунтами в зимний период - растеканию при сезонном протаивании.The disadvantage of this design is that the slopes of the embankment from fine and dusty sands are subject to deformations in the form of scours, muds, etc. from torrential rains and with melting snow, blowing sand particles by the wind, and when filling with frozen soils in the winter, to spreading with seasonal thawing.

Задача предлагаемой полезной модели состояла в повышении прочности и устойчивости откосов земляного сооружения при максимальном использовании местных грунтов.The objective of the proposed utility model was to increase the strength and stability of the slopes of the earthworks with the maximum use of local soils.

Для достижения указанного технического результата в дорожной насыпи на вечномерзлых грунтах оснований, состоящей из тела насыпи, выполненного из мелких и пылеватых песков, ограниченного сверху основной площадкой насыпи, а сбоку - откосами, содержащего мерзлое ядро на момент окончания теплого периода года, которое смыкается с низу с вечномерзлыми грунтами оснований, а со стороны основной площадки насыпи и откосов граничит с сезонноталым слоем грунтов, при этом тело насыпи содержит армирующие элементы, выполненные в виде горизонтальных плоских георешеток, разделяющих тело насыпи на отдельные слои, плоские георешетки со стороны откосов в пределах сезонноталого слоя грунтов покрыты сверху полотнищами геотекстиля, которые выпущены наружу и свободно уложены на поверхность откоса таким образом, что каждое последующее полотнище частично перекрывает внешнюю поверхность предыдущего нижнего.To achieve the specified technical result in a road embankment on permafrost soils of the bases, consisting of the body of the embankment made of fine and dusty sands, bounded above by the main platform of the embankment, and on the side by slopes containing a frozen core at the end of the warm season, which closes from the bottom with permafrost soils of the bases, and on the side of the main site of the embankment and slopes it borders on a seasonally thawed soil layer, while the body of the embankment contains reinforcing elements made in the form of horizontal of flat geogrids dividing the body of the embankment into separate layers, flat geogrids from the slopes within the seasonally thick soil layer are covered from above with geotextile cloths that are released to the outside and freely laid on the slope surface so that each subsequent cloth partially overlaps the outer surface of the previous lower one.

Сущность полезной модели поясняется чертежом, где изображено поперечное сечение предлагаемой конструкции дорожной насыпи из местных грунтов на вечномерзлых основаниях.The essence of the utility model is illustrated by the drawing, which shows a cross section of the proposed design of the embankment of local soils on permafrost.

Дорожная насыпь на вечномерзлых основаниях, содержащая тело 1 насыпи, выполненное из местных грунтов (в том числе переувлажненных мелких и пылеватых песков), основную площадку 2 и откосы 3, расположена на естественной поверхности 4 грунтов основания.A road embankment on permafrost containing body 1 of the embankment made of local soils (including waterlogged fine and dusty sands), the main platform 2 and slopes 3, located on the natural surface 4 of the soil base.

В теплый период года происходит сезонное оттаивание грунтов верхней части насыпи и откосных зон до границы 5. При этом сохраняется мерзлое ядро 6 тела насыпи.In the warm season, seasonal thawing of soils of the upper part of the embankment and sloping zones to border 5 occurs. At the same time, the frozen core 6 of the body of the embankment is preserved.

Позицией 7 показаны границы слоев, которыми производится отсыпка и уплотнение грунтов. Слои грунта разделены плоскими георешетками 8. В верхней части насыпи (т.е. в пределах талого слоя) георешетка 8 расположена на всю ширину насыпи. В нижней части насыпи георешетка 8 расположена лишь в откосной части в пределах талого слоя и частично заведена в зону мерзлого ядра 6 для заанкеривания в ней. По данным расчетов глубина заанкеривания составляет примерно 1,5 м. Плоские георешетки 8 сверху покрыты полотнищами 9 геотекстиля. Геотекстиль уложен в зоне откосов в пределах сезонноталого слоя, а в верхней части насыпи в основном на всю ширину, хотя может располагаться и только со стороны откоса. Полотнища 9 геотекстиля выпущены наружу и свободно уложены на поверхность откоса таким образом, что частично перекрывают внешнюю поверхность предыдущего нижнего слоя. Степень перекрытия - примерно 15-30%. Целесообразно места стыковки укреплять скобами.Position 7 shows the boundaries of the layers by which the filling and compaction of soils is carried out. The soil layers are separated by flat geogrids 8. In the upper part of the embankment (i.e., within the melt layer), the geogrid 8 is located over the entire width of the embankment. In the lower part of the embankment, geogrid 8 is located only in the slope part within the melt layer and is partially brought into the zone of the frozen core 6 for anchoring in it. According to the calculations, the anchoring depth is about 1.5 m. Flat geogrids 8 are covered with geotextile panels 9 on top. Geotextiles are laid in the zone of slopes within the seasonally thawed layer, and in the upper part of the embankment mainly over the entire width, although it can be located only on the side of the slope. The geotextile strips 9 are released outward and freely laid on the slope surface in such a way that they partially overlap the outer surface of the previous lower layer. The degree of overlap is approximately 15-30%. It is advisable to strengthen the joints with brackets.

Верхнюю поверхность слоев грунта в зоне расположения геотекстиля целесообразно делать с уклоном во внешнюю сторону порядка 2%. Шаг армирования по высоте насыпи из условия обеспечения требуемого послойного уплотнения грунтов равен 0,5 м.It is advisable to make the upper surface of the soil layers in the geotextile location zone with a slope of about 2% to the outside. The step of reinforcing along the height of the embankment from the condition of ensuring the required layer-by-layer soil compaction is 0.5 m.

Для предотвращения оттаивания грунтов основания у подошвы насыпи и в зоне откосных частей на выравнивающий слой 10 из сухомерзлого песка толщиной 0,2 м, отсыпанного на естественную поверхность 4, укладывается слой 11 теплоизоляции из пеноплэкса. За пределами насыпи утеплитель защищается слоем 12 местного грунта толщиной до 0,5 м.To prevent thawing of the base soil at the bottom of the embankment and in the area of slope parts, a leveling layer 11 of foam plastic insulation is laid on a leveling layer 10 of 0.2 m thick dry sand sprinkled on a natural surface 4. Outside the embankment, the insulation is protected by a layer of 12 local soil up to 0.5 m thick.

Дорожная насыпь на вечномерзлых грунтах оснований работает следующим образом.Road embankment on permafrost soils of the bases works as follows.

В зимний период насыпь отсыпается из твердомерзлого грунта зачастую с повышенной влажностью. В процессе весеннего оттаивания на откосах появляется небольшая талая зона переувлажненного и потерявшего в процессе замерзания скелет грунта пылеватого песка. Этот грунт обычно начинает стекать по откосу. В данной конструкции грунт удерживается геотекстилем. По мере высыхания грунта геотекстиль предохраняет грунт от выветривания. При постепенном увеличении талой зоны избыточная влага в оттаявших слоях начинает фильтровать вниз, попадает на геотекстиль и по нему отфильтровывается к наружной поверхности. Для этого при формировании слоев предусматривается небольшой уклон во внешнюю сторону.In winter, the embankment is poured from hard-frozen soil, often with high humidity. In the process of spring thawing on the slopes there appears a small melt zone of waterlogged and lost in the process of freezing skeleton soil of dusty sand. This soil usually begins to run downhill. In this design, the soil is held by geotextiles. As the soil dries, the geotextile protects the soil from weathering. With a gradual increase in the melt zone, excess moisture in the thawed layers begins to filter down, falls on the geotextile and is filtered off on it to the outer surface. For this, when forming the layers, a slight bias is provided to the outside.

В зоне подошвы откоса насыпи возможны просадки грунта, даже несмотря на принятые меры в виде, например, укладки пеноплэкса 11. При этом в поверхностных слоях откосной части насыпи возникают растягивающие напряжения и далее - трещины. В предлагаемой конструкции геотекстиль укладывается внахлестку, что позволяет перекрывать мелкие трещины (которые потом затягиваются) и не допускать формирования крупных трещин, которые крайне пагубно сказываются как на температурном состоянии насыпи (из-за фильтрации в тело насыпи дождевых вод), так и на общей устойчивости. Кроме того выведенный наружу геотекстиль, постоянно смачиваясь внешними и выходящими (фильтрующимися) из насыпи внутренними водами, является постоянной зоной испарительных (охлаждающих) процессов. Наблюдения показали, что при этом уменьшается глубина сезонного протаивания.In the zone of the bottom of the slope of the embankment, subsidence of the soil is possible, even despite the measures taken, for example, laying foam plastic 11. In this case, tensile stresses and further cracks appear in the surface layers of the slope of the embankment. In the proposed design, the geotextile is overlapped, which allows you to block small cracks (which are then tightened) and prevent the formation of large cracks, which are extremely detrimental both to the temperature state of the embankment (due to filtration into the body of the embankment of rainwater), and to overall stability . In addition, geotextiles brought out to the surface, constantly wetted by internal and external (coming out (filtered) from the embankment, internal waters), is a constant zone of evaporative (cooling) processes. Observations showed that the depth of seasonal thawing decreases.

Таким образом, эффективность предложенной конструкции определяется увеличением устойчивости откосов, что происходит в результате следующих ее особенностей:Thus, the effectiveness of the proposed design is determined by the increase in the stability of the slopes, which occurs as a result of its following features:

- армировании внешней поверхности откоса от растекания и выветривания;- reinforcing the outer surface of the slope from spreading and weathering;

- выведении избыточной влаги из внутренних частей талой зоны на откосе;- removal of excess moisture from the internal parts of the melt zone on the slope;

- распределении деформаций внешней зоны откоса и недопущении концентрированных трещин;- the distribution of deformations of the outer slope zone and the prevention of concentrated cracks;

- увеличении охлаждающего эффекта за счет испарения с поверхности.- increase the cooling effect due to evaporation from the surface.

Claims

A road embankment on permafrost soils of the bases, consisting of the body of the embankment made of fine and dusty sands, bounded above by the main platform of the embankment, and on the side by slopes containing, at the end of the warm season, a frozen core that binds from below with permafrost soils of the bases, and the sides of the main site of the embankment and slopes are bordered by a seasonally thawed soil layer, and the body of the embankment contains reinforcing elements made in the form of horizontal flat geogrids dividing the body of the embankment into a section layers, characterized in that on the slopes, flat geogrids within the seasonally thawed soil layer are covered on top with geotextile panels that are released to the outside and freely laid on the surface of the slope so that each subsequent panel partially overlaps the outer surface of the previous, lower one.