Способ возведения земляных сооружений

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВЙДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 16.03.78 (21) 25909 10/30-15 Союз Советских Социалист ицесюа Республик684085 5)М, Кд.Е 02 В иМ и исоединением Г сударстееииьй комктет СССР ке делан кзобретеккй н еткрыткк,3(088.8) Дата кования описания 08 Авторы зобретеии. М. Тимофее 1 Заявитель СОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗЕМЛЯНЫХ СООРУЖЕН 1 Изобретение относится к способам возведения земляных сооружений, преимущественно гидротехнических, которые могут быть использованы при круглогодичном строительстве земляных дамб и плотин в районах Крайнего Севера или районах распространенияя многолетнемерзлых грунтов,Известен способ возведения земляных гидротехнических сооружений, заключающийся в послойной отсыпке грунта в емкости с,жидким теплоносителем с последующим уплотнением каждого слоя 11,В соответствии с этим способом сначала создают карты, по периметру которых отсыпают земляные дамбочки высотой15 2,5-3,0 м и длиной 200-250 м, в резуль-тате чего образуются емкости, в которые затем подаютводу, подогретую до 60 С ,с помощью специальной электрической бойлерной мощностью 4000 кВт. В образовы 26 ные в емкостях прудки устанавливают нагревательные электрические установки, смонтированные на понтонах, мощность каждой из которых составляет 700 кВт. Этиустановки позволяют поддерживать температуру воды в прудке не ниже 5 С, Дляуменьшения теплопотерь поверхность водыв прудке покрывают теплоизолирующимиплитами пенополистирола размером 1 х 1 ми толщиной 5 см. Перед отсыпкой грунтовдля удаления льда, снега, а также для отгона плит пенополистирола от места отсыпки используют тепловую установку. Грунтыдоставляют к месту отсыпки только в талом состоянии, для чего производят утепление карьеров в процессе разработки грунтов, а затем при .транспортировке грунтовкузова автосамосвалов утепляют тентамии обогревают выхлопными газами. Доставленные автотранспортом талые грунты отсыпают в прудки с жидким теплоносителемслоями толщиной 1 м и уплотняют груженными автосамосвалами. При отсыпке верхнего метрового слоя грунты, как правило,промораживаются, в связи с чем перед отсыпкой следующего яруса (до созданияследующего прудка 2,5-3,0 м) проморожег6840ные грунты поливают 25%-ным растворомхлорида кальция и оттаивают их.Однако известный способ возведенияземляных сооружений малопроизводителен.Зто объясняется необходимостью осуществления множества вспомогательных операций (подогрев воды до 60 С, поддерживание температуры жидкого теплоносителя,т, е, воды в прудках, не ниже 5 С, теплооизоляция поверхности воды в прудках, уда ление льда и снега на откосах карт, сохранение грунта в талом состоянии при егоразработке и транспортировке, оттаиваниеверхнего слоя промороженного грунта перед созданием следующего прудка), для 115выполнения которых требуется использование специальных машин, механизмов, электрооборудования, материалов, а такжезатрат большого количества электроэнергии, Все это приводит к значительному Д 0удорожанию отсыпки грунтов в тело земляного сооружения, Вместе с тем, известный способ не позволяет практически осуществить круглогодичную отсыпку мерзлыхгрунтов. Зто можно объяснить следующимобразом. Вода в мерзлых грунтах находится в виде льда, поэтому при отсыпке мерзлого грунта в воду, имеющую температуру около 5 С, не будет наблюдаться образования пластично-мерзлого состоянияэтого грунта, а произойдет понижение температуры и смерзание воды. Для того,чтобы получить требуемый эффект, необходимо постоянно подогревать воду до 6070 С, что в условиях отрицательных тем й 35ператур воздуха трудно осуществимо попричинам, указанным выше.Целью изобретения является повышениепроизводительности, а также обеспечение40возможности круглогодичной отсыпки мерзлых грунтов.Поставленная цель достигаетс я тем,что в известном способе, заключающемсяв послойной отсыпке грунта в емкости с45жидким теплоносителем с последующимуплотнением каждого слоя, в качествежидкого теплоносителя используют насыщенный раствор хлоридов, в который.отосыпают предварительно промороженный50грунт, а после его насьпцения растворомдо пластично-мерзлого состояния уплотняют отсыпанный слой, с последующимпоследовательным повторением операцийдля каждого слоя,55Способ осуществляют следующим обра-..зом,На строящейся плотине создают картыдлиной 150-200 м и шириной 30-50 м, по. периметру которых отсыпают земляные дамбочки высотой 2,5-3,0 м из суглинистого грунта, уплотненного до объемного веса 1,65 кг/см, в результате чего образуются емкости, в которые подают насыщенные растворы хлоридов, имеющие эвтектическую температуру смерзания от 1 1, 1 С до -55 "С: на одну из карт - раствор хлорида натрия с минерализацией 50-180 г/л и удельным весом 1,05-1,15 г/см ; на другую карту - раствор хлорида кальция с удельным весом 1,16 г/см; на третью карту - раствор хлорида магния с удельным весом 1,12 г/см. Зти растворы являются зачастую отходами калийного, содового и магниевого производств. В верхней асти дамбочек устраивают прорези для сброса лишнего раствора на соседнюю карту при отсыпке грунта в прудки. После образования прудков глубиной 1,8-2,3 м подают мерзлый суглинистый грунт авто- самосвалами, При этом размер мерзлых комьев не превышает 0,7 м. Мерзлый суглинистый грунт отсыпают в прудки слоями 3.,5-2,0 м способом "от себя", В процессе отсыпки смерзания между комьями не наблюдается. После отсыпки слоя мерзлых грунтов происходит насыщение, комьев раствором хлоридов. Затем эти грунты выдерживают 1 ч для доведения поверхностей комьев грунта на глубину 1-5 см до пластично-мерзлого состояния. Отсыпанный слоями на карты грунт, доведенный до пластично-мерзлого состояния, уплотняют вибрационными катками с удельным давлением 40 кгс/см за 5 проходов по одному следу. Затем все операции последовательно повторяют для каждого отсыпаемого слоя грунта.Использование насьпценных растворов хлоридов обусловлено определенными причинами, которые заключаются в следующем, При внесении в грунт водорастворимых солей повышается концентрация порового раствора и происходиг замещение поглощенных катионов на катионы вносимой соли, что в ряде случаев обуславли- вает агрегирование или диспергацию грунтовых частиц и изменение водно-физических и физико-химических свойств грунтов. Протекающие при засолении грунта физикьхимические процессы приводят к понижению температуры замерзания порового раотвора и предохраняют грунт от смерзания при отрицательных температурах воздуха. При замерзании насыщенных водных раст воров сначала кристаллизуется лишь часть воды - растворителя и повышается кон684085ньшению коэффициента фильтрации во врер-мени. В соответствии с увеличением плотности грунтов увеличиваются их прочностные характеристики. Пластично-мерзлое состояние комьев грунта, возникаюд- шее под влиянием насыщенного раствораие хпоридов, обеспечивает эффективное выполи. иенце последующей операции - виброуппот- нения. Под действием вибродинамическойных 6 нагрузки происходит уплотнение и перемедпя шивание пластично-мерзлого грунта в оти- сыпанном слое в усповиях тиксотропногоия разжижения заполнителя, представпенногов виде мелких (1-5 см) комков и частицсуглинков. Сначала вибродинамические нао- . грузки вызывают тиксотропное нарушениеего структурных связей пластично-мерзпыхглинистых грунтов, что обуславливает поего нпженце их первоначальной прочности вспо-Л относительно узком температурном диапара- зоне, изменяющемся в грунтах от -3 доО С, В дальнейшем при виброуппотненципроисходит перераспределение комьев ппада стично-мерзлого грунта и гпцнистого замь- попнитепя в слое, а затем - уплотнениео грунта за счет увеличения числа связейс- и контактов лтежду фракциями. Наличиенасыщенного раствора хпоридов в порахгрунта способствует его уплотнению, особенно при действии дополнительной статиов, ческой нагрузки от веса отсыпаемой насыпи.Способ прост в исполнении, позволяетиспользовать в практике строительстванасыпей мерзлые грунты и отходы калийон- ного, содового, титанового производств.Использование растворов хпоридов в качестве жидкого теплоносителя и мерзлыхгрунов при отсьшке дает возможность возй40водить качественные земляные насыпи стребуемой плотностью без снижения прочностных и деформационных характеристикматериала в тепе насыпей. При этом, посравнению с известным способом, сокра 45шается количество осуществляемых операций почти в 2 раза, и, следовательно,б производитепьность повышается также ешев 35-2,0 раза за счет отсыпки грунтовслоями по 1,5-2,0 м, а не по 1 м, как в50известном способе,центрация незамерзшего остаточного равора, вследствие чего температура замезания его не остается постоянной, а постепенно понижается. Эти изменения присхцят до определенного предела, называемого точкой эвтектики, при которойоновременно переходят в твердое состоякак вода, так и растворенные в ней сопВ насыщенных растворах хпоридов тока эвтектики наблюдается при определе 1отрицательных температурах, напримерхпорида калия при - 11, 1"С, а дпя хлорда кальция при -55,0 С. Дпя повышенконцентрации порового раствора, которьиграет роль теплоносителя, препятствующего смерзанию контактов комьев мерзлго грунта и одновременно способствуюшизлленению физико-химических и водно-фзических свойств постепенно оттацвающгрунта, при отсыпке по предложенномусобу используются только насыщенныестворы солей. В опытах с применениемнасыщенных водных растворов хпоридов,наблюдалось образование кристаллов пьна контактах и поверхности мерзлых коев, в связи с чем мерзлые грунты плохуппотняются в процессе отсыпки и не обепечивают нужной плотности насыпки.Использование только исключительнорастворов хпоридов, а не, например содовых растворов ипи растворов сульфатсвязано также со спецификой поведещяразличных солей в грунтах тепа насыпеи плотин.,Например, при устройстве садочных бассейнов на соляных промыслахи возведении земляных дамб фипьтрациные воды, насыщенные супьфатными ипсодовыми солями, образуют в геле плотин при (-3) - (-5)С линзы соды илмирабипита. Рост кристаллов этих солевызывает давление до 50 кг/см на гпь2.нистые грунты, в результате чего увелчивается пористость грунтов, образуюттрещины и другие деформации в аале пптин,Проникновение насыщенного растворхпоридов в глинистые грунты ведет к оразованию в тонкодисперсной системе дстаточно развитых сопьватных оболочек,к изменению гранупометрического состава грунтов в основном в сторону уменьшения содержания агрегатов в пыпеватойфракции и увеличению содержания гпинистой составляющей, а также переходу поверхности комьев на глубину 1-5 см впластично-мерзлое состояние. Суммарноэффект физико-химических изменений вгрунтах приводит к их уплотнению и умеФормула изобретения Способ возведения земляных сооружений, преимущественно гидротехнических, в суровых климатических условиях, заключающийся в послойной отсьшке грунта в684085 Соста витель Л. ВаксенбургРедактор . Шарганова Техред Э, Чужих Корректор М, немчик Заказ 5235/18 Тираж 777 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская набд. 4/5филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 емкости с жидким теплоносителем с последукюцим уплотнением каждого слоя, отличающийся тем,что,сне лью повышения производительности, в качестве жидкого теплоносителя используют насыщенный раствор хлоридов, в который отсылают предварительно промороженный грунт, а после его насьпцения раствором до пластично-мерзлого состояния уплотняют отсыпаняый слой, с последующим после,. довательным повторением операций для каждого слоя.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1. Биянов Г. ф, Плотины на вечной мерзлоте, 1975, .с. 115-117 (прототип).