ГЕОПЛАТФОРМА ДЛЯ АРМИРОВАНИЯ ДОРОЖНЫХ НАСЫПЕЙ

Полезная модель относится к области строительства, а именно, к устройствам армирующего слоя дорожных покрытий, и может быть использована для укрепления оснований дорог, в том числе для дорожного строительства на болотистой местности и другой местности, имеющей несвязное покрытие.
В настоящее время известны различные армирующие конструкции для дорожного полотна.
Так, из описания к патенту РФ №82233 (опубликован 20.04.2009) известно устройство оснований автомобильных дорог из объемных решеток с ячеистой структурой, заполненных материалом переработки от дробления дорожных железобетонных плит, которое содержит решетки с ячеистой структурой, размещенные последовательно одна за другой, соединенные между собой и заполненные наполнителем, при этом в качестве наполнителя используется материал переработки от дробления дорожных железобетонных плит с фракциями частиц 5-25 мм. Дополнительно на основании может быть уложен с нахлестом геотекстиль.
Кроме этого, известно армирование и укрепление верхнего слоя и основания кустовых площадей и площадок нефтегазоконденсатных месторождений объемными решетками с ячеистой структурой, размещенными последовательно одна за другой и образующими армирование основания насыпи, расположенным на основании насыпи промежуточным слоем и расположенными поверх него решетками с ячеистой структурой, размещенными последовательно одна за другой и образующими армирование верхнего слоя, при этом ячейки решеток с ячеистой структурой заполнены наполнителем, кроме того, на армировании верхнего слоя размещен дополнительный слой наполнителя высотой 50-120 мм, а высота ячеек решеток с ячеистой структурой составляет 200-100 мм, все решетки с ячеистой структурой соединены между собой стальными скрепками. Промежуточный слой образован наполнителем, решетки с ячеистой структурой, образующие армирование основания насыпи, соединены с укрепляемой поверхностью Г-образными анкерами, а решетки с ячеистой структурой, образующие армирование верхнего слоя, соединены с наполнителем, образующим промежуточный слой, Г-образными анкерами (патент РФ №81217, опубликован 10.03.2009).
Недостатками известных решений является низкий срок службы дорожных покрытий, низкие темпы строительства, дополнительные затраты, связанные с земляными работами по замене грунтов.
Техническим результатом патентуемого решения является увеличение срока службы дорожного полотна, уложенного на болотистых основаниях или несвязных покрытиях, а также устройство дорожной одежды переходного типа на нестабильном дорожном полотне до завершения его стабилизации.
Заявленный технический результат достигается за счет применения для армирования дорожной насыпи геоплатформы, содержащей скрепленные между собой модули георешеток, ячейки которых заполнены наполнителем и поверх которых расположен дополнительный слой наполнителя, при этом модули георешеток размещены на полотнах тканого геотекстиля, полотна геотекстиля расположены в поперечном направлении относительно оси дорожного полотна, а края полотен завернуты с каждой из сторон на поверхность дополнительного слоя наполнителя.
Приведенная совокупность существенных признаков обеспечивает увеличение жесткости нижней части насыпи, равномерное распределение нагрузки, снижение разности осадок по оси и у края поперечного сечения насыпи, что приводит к возможности снижения требований к расчетной степени консолидации основания, а также снижения неравномерности деформирования основания, связанной с неоднородностью инженерно-геологических условий, что, в свою очередь, позволит устраивать дорожное полотно в болотистых местностях.
В качестве наполнителя могут применять, в частности, грунтовый материал, щебень, гравий, песок, песчано-гравийную смесь.
Высота дополнительного слоя наполнителя может составлять 15÷40 см, при этом желательно, чтобы наполнитель ячеек и дополнительный слой наполнителя были уплотнены.
Модули георешеток скрепляют друг с другом посредством стальных скрепок, края полотен геотекстиля закрепляют на дополнительном слое наполнителя и/или на основании (насыпи) посредством Г-образных анкеров, причем заворот краев полотен на поверхность дополнительного слоя наполнителя составляет 1,0÷2,5 м.
Далее решения поясняется ссылками на фигуры.
На фигуре 1 приведен схематичный вид геоплатформы;
На фигуре 2 - общий вид модуля георешетки.
Геоплатформа (фиг.1) содержит скрепленные между собой модули георешеток 1, ячейки которых заполнены слой 2 наполнителя и поверх которых расположен дополнительный слой 3 наполнителя. Модули георешеток 1 размещены на полотнах тканого геотекстиля 4. Полотна геотекстиля при укладке располагают в поперечном направлении относительно оси дорожного полотна, а края полотен геотекстиля 4 заворачивают с каждой из сторон на поверхность дополнительного слоя 3 наполнителя
Модуль георешетки (фиг.2) представляет собой, в частности, сотовую конструкцию из полимерных полос с рельефной поверхностью в виде ромбовидных углублений, скрепленных между собой сварными высокопрочными швами в шахматном порядке.
Таким образом, геоплатформа представляет собой в нагруженном состоянии упругую гибкую плиту, распределяет нагрузку от насыпи на слабое основание и обеспечивает равномерную осадку всего сооружения. Геоплатформа имеет высокие механические характеристики в результате эффекта от совместного армирования конструктивного слоя объемными георешетками и тканым геотекстилем.
При последовательном армировании слоя или прилегающих друг к другу слоев, модуль упругости на поверхности армированного слоя существенно ниже, чем в армированном слое по вышеуказанной технологии. Проведенные испытания показали, что в сравнении с известными конструкциями, укрепления насыпей объемными георешетками:
- модуль упругости армированного слоя выше в 1,5 раза,
- жесткость конструктивного слоя выше в 2 раза,
- вышеуказанная технология экономически более целесообразна, чем укрепление дорожных насыпей объемными георешетками или другими армирующими геоматериалами в два и более слоев.
Укрепление дорожных насыпей с использованием патентуемой геоплатформы осуществляют следующим образом.
На основание (насыпь) укладывают с нахлестом полотна тканого геотекстиля. Полотна тканого геотекстиля укладывают в поперечном направлении относительно оси дороги. Перекрытие смежных полотен тканого геотекстиля составляет не менее 0,4 м. Поверх полотен в растянутом состоянии, последовательно одна за другой, размещают модули объемных георешеток и соединяют их между собой стальными скрепками. С поверхностью основания модули георешеток соединяют монтажными Г-образными анкерами. Ячейки георешетки заполняют наполнителем на всю высоту, уплотняют и сверху устраивают дополнительный слой наполнителя высотой 15-40 см. Образованный слой уплотняют по стандартной технологии. Края полотен тканого геотекстиля заворачивают с каждой стороны на поверхность слоя наполнителя, образуя закрытую обойму или открытую полуобойму (заворот краев составляет 1,0-2,5 м) из уплотненного слоя наполнителя. В качестве наполнителя ячеек георешетки используют грунтовый материал, щебень, гравий, песок, песчано-гравийную смесь. Возможно также, дополнительное крепление тканого геотекстиля к основанию и/или уплотненному слою наполнителя Г-образными анкерами.
Объемные георешетки (геоячейки), применяемые по вышеуказанной технологии, представляют собой складывающийся модуль, который в сложенном (транспортном) положении имеет вид пакета прямоугольной формы, а в растянутом (рабочем) состоянии представляет собой объемную сотовую конструкцию из полимерных полос, скрепленных между собой сварными высокопрочными швами в шахматном порядке, и соответствуют следующим физико-механическим характеристикам:
1) Высота георешетки не менее 10 см,
2) Размер ячейки по диагонали не более 40 см,
3) Прочность при растяжении ленты георешетки и сварного шва не менее 7 кН/м.
В частности, полимерные полосы могут быть соединены между собой линейными швами по длине пластин при помощи ультразвуковой сварки, при этом, швы расположены в шахматном порядке, перпендикулярно к основанию геоячейки. Растянутое состояние геоячейки также характеризуется равенством размеров диагоналей ячеек во взаимно перпендикулярных направлениях (a=b).
Полосы геоячейки изготавливают из полимерных листов, полученных методом экструзии.
Состав полимерных листов для изготовления георешетки может быть следующим, масс.%:
- полиэтилен низкого давления
- 76-90%
- технический углерод
- 2-4%
- карбонат кальция специального помола
- 10-25%
- УФ-стабилизатора
- 2-4%
Тканые геотекстили (геоткани), применяемые по вышеуказанной технологии, должны представлять собой геополотно тканое, изготовленное на ткацких станках путем переплетения прочных полипропиленовых нитей, и соответствовать следующим физико-механическим характеристикам:
1) Ширина полотна не менее 4 м,
2) Прочность при растяжении в продольном и поперечном направлении не менее 40 кН/м,
3) Относительное удлинение при нагрузке не более 10%.
Применяется геотекстиль следующих марок: Геоспан ТН-40, Геоспан ТН-50, Геоспан ТН-80, Геоспан ТН-100, Геоспан ТН-150
Геоплатформа для армирования дорожной насыпи была сооружена на участке строительства автомагистрали «Алексеевское - Альметьевск» в Республике Татарстан (переход через ручей, ПК 640+97) в марте 2011 года. Геология этого участка представлена переувлажненными глинистыми грунтами основания (от мягкопластичной до текучей консистенции, слоистое расположение), подтопление насыпи происходит как поверхностными (до 2,5 м), так и грунтовыми водами. Глубина слабой толщи грунтов составляет от 1 до 8,5 м. В декабре 2011 года проведены геодезические наблюдения, в результате которых выявлено, что суммарная осадка насыпи завершена, что позволило сократить сроки консолидации насыпи, а также улучшить ее эксплуатационные показатели, (журнал ДОРОГИ, январь 2012).