ДОРОЖНАЯ КОНСТРУКЦИЯ С ТЕПЛОИЗОЛЯЦИЕЙ НАСЫПИ (ВАРИАНТЫ)

Область техники
Предлагаемая полезная модель относится к области строительства, а именно к дорожным конструкциям, и может быть использована для укрепления и теплоизоляции откосов грунтовых сооружений в виде насыпей, в частности для укрепления и теплоизоляции приоткосной части всей насыпи или ее основания.
При строительстве дорожных конструкций на слабых основаниях требуется в первую очередь обеспечить высокие противоэрозионные свойства насыпи, т.е. увеличить устойчивость насыпи (в т.ч. ее откосов) к сдвигам. Кроме того, конструкция должна обладать высокими теплоизоляционными свойствами.
Уровень техники
Известна конструкция автомобильной дороги на вечномерзлых грунтах (см. RU 2128267 C1, кл. Е01С 3/06, публ. 27.03.1999). Автомобильная дорога содержит дорожную одежду, насыпь из минерального грунта и уложенные на основание боковые прослойки из нетканого синтетического материала, внешний край каждой из которых уложен на часть соответствующего откоса насыпи. Дорога выполнена с под откосными траншейными выемками прямоугольного профиля, глубиной не менее мощности залегания льдогрунта и шириной не менее мощности сезонно-талого грунта и снабжена двумя непрерывными шпунтовыми стенками, которые размещены в выемках и каждая из которых выполнена из набора заполненных минеральным грунтом контейнеров равной толщины и с высотой, равной глубине выемки.
Недостатком данного является невысокая эксплуатационная надежность и недостаточно эффективные противоэрозиоонные и теплоизоляционные свойства.
Из уровня техники известно устройство для укрепления откоса грунтового сооружения, из RU 34945 U1, кл. E02D 17/20, публ. 20.12.2003. Устройство содержит наклонно укрепляемые на откосе георешетки, к нижней кромке, размещенной на откосе георешетки примыкает ее секция, расположенная в горизонтальной плоскости, ячейки которой заполнены торфо-песчаной смесью, и/или песком, и/или щебнем, а в зоне подтопления щебнем и/или бетоном.
Недостатком является невысокая устойчивость насыпи (и ее откосов) к сдвигам, в связи с возможным прогибом георешетки вниз по откосам.
Из уровня техники также известна дорожная конструкция содержащая размещенную на основании насыпь из минерального грунта, дорожную одежду, и полимерные георешетки, уложенные на откосы насыпи, с ячейками заполненными смесью торфа и щебня. При этом георешетки фиксированы на откосах посредством анкеров и нижними концами размещены на основании (см. RU 57300 U1, E02D 17/20, 10.10.2006)/
Недостатком данной конструкции также является невысокая устойчивость насыпи к сдвигам.
Раскрытие полезной модели
Задачей настоящей полезной модели является повышение эксплуатационных свойств дорожной конструкции.
Технический результат заявленной полезной модели заключается в повышении противоэрозионных свойств насыпи.
Также может быть достигнуто увеличение теплоизоляционных свойств.
Указанный технический результат заявленной полезной модели достигается в первом варианте ее реализации за счет того, что дорожная конструкция содержит размещенную на основании насыпь из минерального грунта, дорожную одежду, размещенную на насыпи, и пространственные полимерные решетки (далее ППР), уложенные на откосы насыпи, и ячейки которых заполнены смесью торфа и щебня, при этом ППР фиксированы на откосах посредством анкеров и нижними концами размещены на основании, причем ППР растянуты с образованием ромбовидных ячеек и верхними концами горизонтально заведены в тело насыпи.
Указанный технический результат заявленной полезной модели достигается во втором варианте ее реализации за счет того, что дорожная конструкция содержит размещенную на основании насыпь из минерального грунта, дорожную одежду, размещенную на насыпи, и блоки из ППР, уложенные на основании у откосов насыпи по меньшей мере в два слоя с образованием подпорных стенок, по меньшей мере, частично размещенных в теле насыпи и имеющих в поперечном сечении трапециевидную форму, при этом блоки скреплены между собой и фиксированы на основании, ППР выполнены из полимерных лент и растянуты с образованием ромбовидных ячеек, которые заполнены смесью торфа и щебня.
Указанный технический результат также может быть достигнуть в частных формах реализации первого и второго вариантов полезной модели за счет того, что:
- стенки ячеек ППР выполнены текстурированными,
- стенки ячеек ППР выполнены перфорированными.
Использование для укрепления насыпи растянутых ППР с ромбовидными ячейками, укладываемых на откосах насыпи, и нижний конец которых размещают на основании, а верхний - заводят в тело насыпи (в первом варианте реализации) или при послойном укладывании блоков из ППР с образованием в поперечном вертикальном сечении трапециевидных побпорных стенок, по меньшей мере, частично размещенных в теле насыпи (во втором варианте реализации) позволяет значительно повысить противоэрозионные свойства насыпи по сравнению с известными аналогами. Кроме того, улучшаются теплоизоляционные свойства и предотвращается деградация мерзлоты под откосными частями насыпи, что приводит к повышению устойчивости откосов и в целом к предотвращению разрушению всей насыпи.
ППР не подвержены трещинообразованию, выкрашиванию, коррозии и гниению, т.к. полиэтилен, применяемый для изготовления листовых полос водонепроницаем и не имеет свободных радикалов.
Стенки ячеек ППР, содержащих заполнитель из смеси торфа со щебнем, образуют серию защитных перемычек, простирающихся по всему защищаемому откосу. Развитие струйной эрозии, имеющей место в случаях, когда концентрированный поток врезается в грунт, предотвращается, поскольку поток непрерывно перенаправляется к поверхности. Этот механизм также снижает скорость потока и соответственно, его эрозионное воздействие.
Заполнитель из смеси щебня и торфа увеличивает противоэрозионные свойства, а также несущую способность и теплоизоляционные свойства конструкции.
Слой растительного грунта определенной толщины и развивающаяся корневая система растений защищены внутри каждой ячейки. Корни легко проникают через нетканый слой геотекстиля в подстилающий грунт, таким образом создавая единую конструкцию укрепления по всей поверхности откоса.
В засушливых регионах ячейки ППР могут улучшить развитие местной растительности благодаря удержанию значительного количества влаги в грунте вблизи поверхности.
Перечень фигур
На фиг. 1 показано поперечное сечение, предлагаемой конструкции по первому варианту полезной модели;
На фиг. 2 показано поперечное сечение, предлагаемой конструкции по второму варианту полезной модели;
На фиг. 3 показан общий вид ППР.
Осуществление полезной модели
Заявленное устройство дорожной конструкции (фиг. 1, 2) содержит размещенную на основании 1 (слабом грунте) насыпь 2 из минерального грунта, дорожную одежду 3 размещенную на насыпи 2, а также ПНР 4 для укрепления откосов насыпи 2. ППР 4 растянуты в одном направлении с образованием ромбовидных ячеек, которые заполнены смесью торфа и щебня.
Согласно первому варианту (фиг. 1) реализации заявленной полезной модели, ППР 4 уложены на откосах насыпи, и фиксированы на них посредством анкеров. Нижние концы ППР 4 размещены на основании 1, а верхние концы горизонтально заведены в тело насыпи 2.
Согласно второму варианту (фиг. 2) реализации заявленной полезной модели, на основании 1 у откосов насыпи 2 в несколько слоев уложены блоки из ПНР 4 с образованием подпорных стенок 5, имеющих в поперечном вертикальном сечении трапециевидную форму. При этом указанные стенки 5 по меньшей мере частично размещены в теле насыпи. Блоки из ППР 4 скреплены между собой и фиксированы на основании 1.
ППР 4 (георешетки) по первому и второму вариантам включают полимерные (например, полиэтиленовые) листовые полосы и дренажные отверстия, (см. фиг. 3) Соединение полиэтиленовых полос между собой осуществляют посредством ультразвуковой точечной сварки или термосварки, что увеличивает механическую прочность HHP.
Предпочтительно ячейки ППР выполнены текстурированными или перфорированными, что улучшает фрикционное взаимодействие между стенками ячеек и почвогрунтом.
Для формирования заявленной конструкции сначала на подготовленное основание 1 (слабый грунт) укладывают минеральный грунт в виде насыпи 2 с получением профилированных поверхностей откосов.
По первому варианту осуществления полезной модели, на спрофилированные откосы насыпи 2 укладывают ППР 4, которые растягивают до образования ромбовидных ячеек. Верхний конец ППР 4 частично заглубляют в тело насыпи 2, а нижний укладывают возле откосов на основание 1. После чего решетки фиксируют на насыпи анкерами.
По второму варианту осуществления полезной модели ППР 4 в виде блоков, укладывают с подпорных стенок 5, таким образом чтобы в поперечном сечении выполнялась форма трапеции, а в продольном - форма многогранника. Блоки из ППР 4 скрепляют между собой скрепками и, предпочтительно, фиксируют на основании 1 и к насыпи 3 анкерами. Затем заполнения ячеек боковых прослоек 1, выполненных в виде ППР 7 производят смесью торфа со щебнем.
Затем по первому и втором варианту ячейки ППР заполняют смесью торфа с щебнем, и на насыпь 2 укладывают дорожную одежду 3 (дорожное покрытие).
При монтаже заявленной конструкции выбор высоты стенки, а также размера ячейки ППР 4 осуществляют с учетом анализа сдвигающих и удерживающих сил, воздействию которых подвергается конструкция.
Наиболее важными факторами являются крутизна откоса, интенсивность поверхностного стока и угол естественного откоса материала - заполнителя. ППР 4 с крупной ячейкой обычно применяют в случаях, когда угол откоса составляет менее 30° и когда прогнозируется умеренная интенсивность стока. Для откосов круче 30° или откосов, подвергающихся воздействию сосредоточенного потока, требуется применение стандартной ППР 4 со стандартной ячейкой.
Обычная глубина ячеек для заполнения растительным грунтом составляет 75 мм при условии, что в грунте откоса будет развиваться корневая система, и угол откоса составляет менее 30°. Для откосов круче 30° требуется ячейка большей глубины.
Укрепление поверхностей склонов и придорожной полосы может также производиться с целью защиты склонов от оплывания сезонно оттаивающего слоя и от термоэрозии, а придорожной полосы - от продольной вдольтрассовой термоэрозии.
По мере того, как уклон откоса возрастает, направленная вниз составляющая собственного веса конструкции укрепления также возрастает, что может вызвать необходимость в дополнительном закреплении конструкции на откосе.
На крутых откосах заполнение растительным грунтом (смесью торфа со щебнем) выполняют сверху вниз.
На фиг. 1, 2 также показаны положения верхних грунтовых вод с примененим предлагаемой конструкции (поз. 6) и без ее применения (поз. 7).
ПНР 4, используемые в предлагаемой конструкции могут эксплуатироваться при температуре от - 65°С до +50°С при воздействии ультрафиолетового излучения, в условиях контакта с водой, бетоном, почво-грунтами с показателем кислотности рН=4-11.
Способность указанной ППР 4 удерживать рыхлый материал в ячейках позволяет использовать его на очень крутых откосах.
Таким образом, предлагаемая полезная модель обеспечивает повышение устойчивости откосов к сдвигам и всей насыпи в целом, повышение противоэрозиооных свойств, а также улучшение теплоизоляционных свойств.