ДОРОЖНАЯ КОНСТРУКЦИЯ

Полезная модель относится к дорожному строительству и может быть использована, в частности, при строительстве автострад.
Известна свайная дорожная конструкция [патент на полезную модель РФ 94983, опубл. 10.06.10], которая имеет в своем составе забитые в грунт земляного полотна железобетонные сваи, выступающие части которых соединены между собой балками, поверх которых сформировано железобетонное полотно. Армирующие элементы выступающих над уровнем песчаной подушки частей свай объединены между собой соединенными с ними продольными и поперечными стержневыми армирующими элементами, поверх которых уложена и скреплена с ними армирующая сетка. Продольные и поперечные стержневые армирующие элементы являются составными элементами балок ростверка, сформированных путем заливки стержневых элементов бетонным раствором в предварительно установленной на песчаной подушке опалубке. Железобетонное полотно образовано совместной заливкой бетонным раствором всех упомянутых армирующих элементов и сетки с образованием единого монолита. Эта конструкция обладает высокой нагрузочной способностью, все ее несущие элементы, кроме свай, изготавливаются на месте. Однако ее применение требует большого расхода строительных материалов, в частности бетона и металла. Для многих грунтов такая сложность является излишней.
В качестве прототипа выбрана более легкая дорожная конструкция [Патент на изобретение РФ 2027822, опубл. 27.01.1995], имеющая подстилающий слой из песчаного материала, через который забиты три продольных ряда свай - два по краям дорожного покрытия, а один в межколейном промежутке. Оголовки свай выступают над подстилающим слоем и объединены арматурой, сверху уложено уплотненное цементобетонное покрытие. Размещение свай по краям покрытия и в межколейных промежутках позволяет снизить изгибающие моменты, возникающие в покрытии, но не устраняет их. Кроме того, конструкция не устойчива к динамическим нагрузкам, создаваемым большими транспортными потоками, и подвержена сезонным колебаниям грунтов. Дополнительно следует отметить, что при возведении этой конструкции требуется значительное уплотнение подстилающего слоя, т.к. забивка свай осуществляется через подстилающий слой.
В основу полезной модели поставлена задача расширения арсенала средств и создание новой дорожной конструкции, элементы которой выполняют функцию удерживающих ограждений, предотвращающих «расползание» насыпного основания дороги под воздействием влаги, сезонных колебаний грунтов и нагрузок, создаваемых движущимся автотранспортом.
Поставленная задача решается следующим образом.
Дорожная конструкция имеет подстилающие слои, верхнее покрытие и заглубленный вдоль каждого края покрытия ряд железобетонных свай, выступающих над основанием. От прототипа конструкция отличается тем, что выступающие оголовки свай объединены между собой армирующей сеткой, на основе которой сформированы вертикально ориентированные ограждающие железобетонные стенки. В качестве верхнего покрытия использован асфальтобетон.
Угол наклона обеих наружных поверхностей стенки (то есть внешней поверхности и поверхности, обращенной внутрь полотна) к ее вертикальной плоскости составляет от 0° до 50°.
Дополнительно на основании может быть сформирован слой грунтоцемента, выполненный путем перемешивания и уплотнения смеси цемента, скрепляющих добавок и грунта основания. Высота армированных стенок может составлять от 40 до 300 см. Предпочтительным является изготовление свай погружными, расстояние между соседними сваями в одном ряду может составлять от 3 м до 15 м.
Для того, чтобы лучше продемонстрировать отличительные особенности полезной модели, в качестве примера, не имеющего какого-либо ограничительного характера, ниже описан предпочтительный вариант реализации. Пример иллюстрируется Фигурой, на которой представлено поперечное сечение дорожной конструкции.
На Фигуре введены следующие обозначения: 1 - слой грунтоцемента, 2 - слой щебня слабых пород или гравийной смеси, 3 - слой песка, 4 - слой щебня, 5 - верхнее покрытие (асфальтобетон), 6 - железобетонные сваи, 7 - выступающие оголовки свай, 8 - ограждающие железобетонные стенки, 9 - откос, 10 - трубопроводы.
Конструкция реализуются согласно следующей технологии.
Вначале по ширине будущего дорожного полотна снимают и складируют в отвал растительный грунт на глубину 20-50 см. Затем формируют ограждающие железобетонные стенки 8 на свайном основании. Для этого вдоль каждого края будущей конструкции формируют ряд свай, например, готовые сваи забивают в грунт. Однако предпочтительным является изготовление свай на месте, то есть применение погружных свай по известным технологиям. Глубина погружения свай 6 зависит от глубины сезонного промерзания грунтов, их устойчивости в нижних пластах, и может составлять от 3 м до 9 м. Расстояния между сваями в одном ряду составляет от 3 м до 15 м. Верхние части (оголовки 7) свай выступают над уровнем основания и объединены армирующей металлической сеткой в один или два ряда с внутренней и(или) внешней сторон. Возможно применение сетки с ячейкой от 3×3 см до 20×20 см. Объединение оголовков 7 с армирующей сеткой может быть осуществлено при помощи специальных пластиковых замков или сварки. Армирующая сетка и оголовки свай служат основой для формирования вертикально ориентированных ограждающих железобетонных стенок 8, которые изготавливаются на месте путем заливки бетонной смеси в предварительно изготовленную опалубку по обе стороны от ряда свай. Таким образом, образуются вертикально ориентированные продольные армированные стенки на свайном основании. Высота стенок 8 составляет от 40 до 300 см. Стенки могут иметь постоянную по высоте ширину, а могут утолщаться к основанию. Иными словами, угол наклона внешней поверхности стенки и поверхности, обращенной внутрь полотна к продольной вертикальной плоскости составляет от 0 до 50° и определяется свойствами грунтов, динамическими и статическими нагрузками, интенсивностью эксплуатации дороги.
Описанные выше подстилающие слои 2, 3, 4 и верхнее покрытие 5 формируется в границах сформированных железобетонных стенок 8. Предварительно при необходимости поверх земляного основания формируют слой 1 грунтоцемента - смешивают грунт основания, цемент и скрепляющие добавки и уплотняют его, это слой, на который затем укладываются подстилающие слои.
С наружной части подпорных стенок устраивают откосы 9 и кюветы. На подпорных стенках 8 могут крепиться трубопроводы 10 для прокладки телекоммуникаций, электроснабжения и диспетчеризации.
Созданные подпорные армированные стенки на свайном основании предупреждают расползание насыпного основания дороги и несут боковую нагрузку от горизонтальных воздействий насыпного основания дороги, что делает конструкцию значительно надежней и долговечней, чем прототип и другие известные конструкции.