АВТОМОБИЛЬНАЯ ДОРОГА

Полезная модель относится к строительству автомобильных дорог.
Известна автомобильная дорога, состоящая из грунта земляного полотна, слоя песка, слоя щебня, асфальтобетонного покрытия и укрепительных полос [1], стр. 29, 295-297.
Недостатком данной автомобильной дороги является то, что [1], стр. 339 “В зимний период в связи с процессами миграции влаги из нижних теплых слоев грунта к границе промерзания в морозозащитном слое дорожной одежды и подстилающем грунте накапливается вода, образующая ледяные линзы и прослойки. На участках с неблагоприятными гидрогеологическими условиями ее количество может быть относительно большим.
Весной грунт под темной проезжей частью оттаивает быстрее, чем на обочинах, покрытых снегом. Вода, накопившаяся в грунте за зиму в результате процессов зимнего перемещения влаги, выжимается вверх в песчаное основание. Поверхность мерзлого грунта приобретает вогнутое очертание, образуя так называемый донник, в котором скапливается выделяющаяся при оттаивании ледяных линз грунтовая вода, лишенная возможности просачиваться вниз.
При проезде автомобилей в переувлажненном подстилающем грунте возникают гидродинамические напоры, сопротивление грунта сдвигу снижается, что может являться причиной разрушения дорожных одежд. Поэтому в конструкции дорожной одежды должна быть предусмотрена возможность своевременного отвода выделившей воды через дренирующие слои из хорошо фильтрующих материалов”.
К этому же результату приводит [1], стр. 340 …”вода, просачивающаяся в поверхностные слои грунта через трещины и швы покрытия и обочины во время весенних дождей”…
Аналогично, в осенний период, осенние дожди насыщают поверхностные слои грунта и покрытия и при резком похолодании, что осенью часто наблюдается, промерзший слой разрушается при проезде автомобилей.
Введение дренирующих слоев удорожает строительство, усложняет ремонт, снижает жесткость автомобильной дороги.
Известна автомобильная дорога, состоящая из грунта земляного полотна, слоя песка, слоя щебня, асфальтобетонного покрытия и укрепительных полос, под которыми на грунте земельного полотна расположены железобетонные плиты, высота которых равна сумме высот слоев песка и щебня, [2].
Данной автомобильной дороге присущи те же недостатки и по тем же причинам, что и выше рассмотренной, а наличие железобетонных плит под укрепительными полосами усиливает жесткость и устойчивость автомобильной дороги лишь в поперечном направлении, а так же приводит к удорожанию строительства автомобильной дороги.
Задача полезной модели: создание простого, надежного и экономичного устройства автомобильной дороги, имеющей повышенную устойчивость к деформации и разрушению.
Технический результат полезной модели: повышение жесткости и устойчивости автомобильной дороги к разрушающим факторам, особенно в осенний и весенний периоды, снижение затрат на устройство автомобильной дороги с повышенными характеристиками прочности в эксплуатации, ее ремонта и содержания, а так же получение эффективного и простого дренирующего устройства автомобильной дороги.
Поставленная задача решается следующим образом. В автомобильной дороге, состоящей из грунта земельного полотна, слоя песка, слоя щебня, асфальтобетонного покрытия и укрепительных полос, под слоем щебня, в направлении движения, уложены армирующие элементы, выполненные из строительных материалов длинной L>>d, где d - максимальный размер поперечного сечения армирующего элемента, которые одновременно являются и элементами конструкции дренирующего устройства автомобильной дороги, а при ремонте автомобильной дороги, армирующие элементы укладываются в предварительно выполненные каналы, с последующей их заделкой.
На фиг. 1 изображена автомобильная дорога, поперечный разрез.
На фиг. 2 изображена автомобильная дорога, продольный разрез.
Автомобильная дорога имеет следующую конструкцию. На грунте земельного полотна расположен слой песка 1. На слое песка 1 расположен слой щебня 2. На щебне 2 расположен асфальтобетонный слой 3. Под слоем щебня 2 на песок или в песок 1, в направлении движения, уложены армирующие элементы 4 из строительных материалов.
Эксплуатация автомобильной дороги предложенной конструкции происходит следующим образом.
Из эпюры вертикальных напряжений в песчаном подстилающем слое [1], стр. 326, рис. 16.7 следует, что наибольшие напряжения возникают на границе щебня 2 и песка 1 и в верхних слоях песка 1. Уложенные на песок 1 или в верхний слой песка 1 армирующие элементы 4 защищают дорожные одежды от разрушений, возникающих при переувлажнении или промерзании в весенний или осенний периоды, поскольку снижают нагрузку на подстилающие слои, увеличивая жесткость и прочность дорожной одежды к нагрузкам от проезжающих автомобилей.
В сечении закладываемые армирующие элементы 4 представляют различную геометрическую форму - квадратные, прямоугольные, круглые, овальные и т.д., быть однородными или иметь слоистую структуру. Схема укладки армирующих элементов 4 тоже разнообразна: по принципу “домино”, как показано, для примера, на фиг. 2, зигзагообразно, прямой линией, внахлест и т.д., длинной непрерывной полимерной трубой, как в трубопроводах.
При больших нагрузках на автомобильной дороге, во избежание относительного смещения армирующих элементов 4, армирующие элементы 4 скрепляют между собой. Например, как показано на фиг. 2, армирующие элементы 4 прямоугольной формы, выполненные из дерева и пропитанные антисептиками, могут быть скреплены металлическими скобами.
Материал армирующих элементов 4 самый разнообразный, дерево, полимерные материалы, бетонные изделия, в том числе отходы или изготовленные из отходов, например, отработавшие железнодорожные шпалы.
Выбор геометрической формы сечения армирующих элементов 4, схемы их укладки, материала, из которого изготовлены, необходимость скрепления между собой определяется нагрузкой автомобильной дороги, внешними природными условиями и экономической целесообразностью, при этом на протяжении автомобильной дороги сечение, материал, количество линий укладки (армирующих элементов 4) предлагается варьировать, например, на вогнутом участке автомобильной дороги армирующие элементы 4, фиг. 2, для большей жесткости автомобильной дороги, в нижней точке, укладывать на меньшее ребро, а на выпуклом участке автомобильной дороги на большее ребро.
Количество линий с армирующими элементами 4 от одной и более на полосе движения. Если одна линия армирующих элементов 4, то по центру полосы движения. На фиг. 1 показано две полосы движения с укладкой деревянных, пропитанных антисептиками прямоугольных армирующих элементов 4, большая сторона которых параллельна основанию дороги, на каждой полосе движения по две линии армирующих элементов 4 на расстоянии r между центрами площадей отпечатков колес, исходя из характера прогиба дорожных одежд [1], стр. 325, рис. 16.6.
Уложенные армирующие элементы 4, одновременно с укреплением автомобильной дороги, являются и элементами конструкции дренирующего устройства автомобильной дороги.
Волна вертикальных напряжений и соответственно прогиб от колес проезжающего автомобиля движется одновременно с автомобилем, воздействуя на армирующие элементы 4, придавливая их к песчаному подстилающему слою с выдавливанием влаги в переувлажненном песчаном подстилающем слое. Чем больше нагружена автомобильная дорога, т.е. чем больше проезжает автомобилей по переувлажненному участку, тем более эффективно армирующие элементы 4 “отжимают” влагу из песка 1. Удаление “отжатой” влаги за пределы автомобильной дороги осуществляется известными дренирующими устройствами, например, дренажные трубы или укладкой дренирующего слоя из хорошо фильтрующих материалов и т.д.
Укладка армирующих элементов 4 для укрепления автомобильных дорог при ремонте не представляет больших затруднений, например, на полосе движения на расстоянии r, между центрами площадей отпечатков колес, выфрезеровываются каналы до уровня песчаного подстилающего слоя 1, закладываются армирующие элементы 4 и осуществляют заделку канала обычными способами.
Таким образом, решается поставленная задача и достигается технический результат. Создано простое и экономичное устройство автомобильной дороги, имеющей повышенную устойчивость к деформации и разрушению. Достигается повышение жесткости и устойчивости автомобильной дороги к разрушающим факторам, особенно в осенний и весенний период, снижаются затраты на устройство автомобильной дороги с повышенными характеристиками прочности в эксплуатации, ее ремонта и содержания, а так же получение эффективного и простого дренирующего устройства автомобильной дороги.
Ссылки на источники известности:
[1] Бабков В.Ф., Андреев О.В. Проектирование автомобильных дорог. Ч. 1: Учебник для вузов. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М: Транспорт, 1987. - 368 с.;
[2] Пат. 2508428 С1, Российская Федерация, МПК Е01С 3/06. Автомобильная дорога / Беллавин М.С.; патентообладатель Беллавин М.С. - №2012143570/03; заявл. 11.10.2012; опубл. 27.02.2014, Бюл. №6. - 4 с.: ил.