Интересные изобретения
Заявляемое водопропускное сооружение на
вечномерзлых грунтах основано на свободном
пропуске и отводе поверхностных и грунтовых
вод от тела земляного полотна.
Водопропускное сооружение на вечномерзлых
грунтах представляет собой дренажную секцию 1,
которая выполняет дренажную и охлаждающую
функции.
Дренажная секция 1 уложена перпендикулярно дорожному полотну 3 линейного сооружения
на предварительно спланированное естественное
основание с продольным уклоном не менее 3% в
сторону выпуска. В результате входное отверстие
дренажной секции 1 расположено выше, чем выходное отверстие на выпуске.
Дренажная секция 1 выполнена из контейнеров 2 с сортированным скальным грунтом, которые внахлест уложены на естественное спланированное основание 3 под телом земляного
дорожного полотна 4 и на дно выпускного русла
стока воды 5 в направлении от входного отверстия
в сторону выпуска.
Каждый последующий контейнер 2, начиная со
второго контейнера, уложен с нагорной стороны
один на другой с нахлестом со смещением центра
тяжести в сторону выпуска. Величин нахлеста составляет ΔL=(0,1–0,15)L,
где ΔL – величина нахлеста последующего контейнера на край предыдущего контейнера;
L – длина каждого контейнера.
Для обеспечения целостности дренажная секция 1 по периметру обернута геосинтетическим
материалом 6.
Для создания равномерного продольного
уклона не менее 3%, 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.
При выборе величины нахлеста ΔL<0,1 L величина возникающих сил сцепления является недостаточной для удержания одного контейнера 2 на
другом и для образования водопропускного сооружения в целом.
При выборе величины нахлеста больше
ΔL>0,15L величина возникающих сил сцепления
приводит к образованию секции 1 с переменным
сечением по длине каждого контейнера 2. В местах минимального сечения каждого контейнера
2 под действием сил тяжести дорожного полотна
на дне секции 1 образуются углубления в основании дорожного полотна, которые нарушают равномерный режим работы водотока.
Работа устройства рассмотрена на примере
водопропускного сооружения, выполненного на
КМ 3223 ПК 8 Северного широтного хода ДВЖД
в основании насыпи высотой 4,2 м с пр одольным
уклоном 1%.
Для создания водопропускного сооружения в
предзимний период при отсутствии грунтовых и
40
Те р р и т о р и я г е о т е х н и к и № 1 / 2 0 1 6
поверхностных вод в русле водотока в зоне деформирующегося участка железнодорожного
пути снимается рельсошпальная решетка, в теле
насыпи дорожного полотна разрабатывается котлован и отрывается траншея длиной до 32 м и
шириной до 3 м, по периметру которой укладывается геосинтетический материал 6.
Для образования секции 1 водопропускного
сооружения формируется восемь контейнеров
2: первый контейнер с габаритами 4,5×3,0×1,0 м3
и весом 25,7 т; второй контейнер с габаритами 4,5×3,0×1,09 м3 и весом 27,0 т; третий –
4,5×3,0×1,19 м3 и весом 28,3 т; и т.д., восьмой –
4,5×3,0×1,64 м3 и весом 34,8,0 т.
Контейнеры 2 укладываются на геосинтетическом материале на дне траншеи в русле водотока.
Причем каждый последующий контейнер 2 укладывается на предыдущий с нахлестом до 0,7 м.
После укладки контейнеров в секцию ее оборачивают геосинтетическим материалом 6. Благодаря армирующим свойствам геосинтетического
материала 6, нагрузка от каждого контейнера 2
более равномерно распределяется по всей длине
секции 1. В результате обжатия грунтов естественного основания создается продольный уклон не
менее 3%.
Затем котлован засыпается, проектный профиль земляного полотна восстанавливается и
укладывается рельсо-шпальная решетка.
Под действием статической и вибродинамической нагрузки секция 1 водопропускного сооружения принимает проектное положение, при этом
создается равномерное живое сечение потока по
всей длине сооружения и формируется естественное основание с продольным уклоном не менее
3% в сторону выпуска. Входное отверстие дренажной секции 1 становится выше, чем ее выходное
отверстие на выпуске.
Устройство работает следующим образом.
После устройства водопропускного сооружения в зимний период происходит конвективный теплообмен скального грунта секции
1 с наружным холодным воздухом и грунтами
основания водопропускного сооружения. При
этом грунты основания промораживаются и
обеспечивается сохранение мерзлого грунта в
основании дорожного полотна 3 и под канавой
выпуска практически до конца летнего сезона
будущего года.
В летний период поток поверхностных и грунтовых вод через пустоты скального грунта в контейнерах 2 дренажной секции 1 по созданному
продольному уклону дна выпускается с нагорной
территории, прилегающей к дорожному полотну
3, в подгорную территорию.
Между промороженными в зимний период
грунтами основания и скальными грунтами секции 1 происходит постоянный конвективный теплообмен, что обеспечивает постоянный температурный режим по всей длине водопропускного
сооружения. Благодаря постоянной температуре