СОПРЯЖЕНИЕ ДОРОЖНОЙ НАСЫПИ СО СЛАБЫМ ОСНОВАНИЕМ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области строительства, а именно к строительству дорог на основаниях, сложенных структурно-неустойчивыми грунтами, например, заторфованными.
Наиболее близким к предлагаемой полезной модели является сопряжение дорожной насыпи со слабым основанием, включающее слабое основание, размещенный на слабом основании нетканый геотекстиль, на который опирается пространственный каркас с ячеистой структурой из полименых лент, ячейки которого заполнены песком, при этом слой песка превышает высоту лент пространственного каркаса на 50%, а дорожная насыпь опирается на слой песка (Принципиальные схемы конструктивно-технологических решений по применению объемных георешеток «ПРУДОН-494» и примеры их реализации в транспортных сооружениях. ФГУП «Союздорнии», ОАО «494 УНР». М., 2002, с.17).
К недостаткам известного решения можно отнести следующее.
Известный пространственный каркас из полимерных лент, заполненный песком, не обладает достаточной жесткостью, необходимой для перераспределения местных вертикальных нагрузок на большую площадь слабого основания, снижая тем самым давление на отдельные участки слабого основания. В связи с этим могут возникнуть неравномерные вертикальные деформации слабого основания, а, следовательно, и дорожной насыпи.
Кроме этого, недостатком используемого в известном техническом решении пространственного каркаса «ПРУДОН-494» является невозможность ориентирования лент, составляющих пространственный
каркас, относительно действия максимальных нагрузок в теле насыпи. Положение лент в пространственном каркасе обуславливает неопределенность в их напряженно-деформированном состоянии, не использование прочностных свойств самих лент, которые испытывают в основном изгибающие нагрузки, а швы - растягивающие нагрузки. Кроме этого при создании арматурного каркаса необходимо использовать сварку лент, что требует дорогостоящего оборудования и обеспечения равнопрочности всех сварных швов. В случае потери устойчивости откоса, например по круглоцилиндрической поверхности с захватом слабого грунта основания в сварном шве каркаса могут возникнуть значительные нагрузки, направленные на разрыв шва, что может привести к разрушению шва, всего каркаса в целом и обрушению откоса дорожной насыпи.
При создании настоящей полезной модели решалась техническая задача исключения условий, вызывающих неравномерные вертикальные деформации слабого основания, а, следовательно, и дорожной насыпи, а также повышение надежности работы как сопряжения дорожной насыпи со слабым основанием, так и повышения устойчивости откоса дорожной насыпи.
Всего предлагается три варианта сопряжения дорожной насыпи со слабым основанием.
Поставленная техническая задача решается тем, что сопряжение дорожной насыпи со слабым основанием, включающее слабое основание, размещенный на слабом основании нетканый геотекстиль, пространственный каркас с ячеистой структурой из полимерных лент, ячейки которого заполнены несвязным грунтом, и дорожную насыпь, опирающуюся на слой несвязного грунта, согласно полезной модели пространственный каркас состоит из продольных и поперечных полимерных лент, формирующих четырехугольные, преимущественно прямоугольные ячейки, при этом продольные или поперечные ленты размещены вдоль оси насыпи. В
качестве несвязного грунта заполнения ячеек применена уплотненная гравийно-песчаная смесь.
пp
пп
пp
пп
Продольные ленты имеют прорези, расположенные по длине продольной ленты с одинаковым шагом L между центрами прорезей и выполненные перпендикулярно длинному торцу продольной ленты. Поперечные ленты имеют прорези, расположенные по длине поперечной ленты с одинаковым шагом L между центрами прорезей и выполненные перпендикулярно длинному торцу поперечной ленты. При этом шаг L между центрами прорезей в продольных лентах равен или отличается от шага L между центрами прорезей в поперечных лентах. Продольные ленты размещены прорезями кверху, в которые вставлены соответственно поперечные ленты прорезями вниз, при этом концы каждой прорези как продольных, так и поперечных лент соединены между собой связями.
По первому варианту пространственный каркас с ячеистой структурой установлен непосредственно на нетканый материал.
По второму варианту на нетканый материал отсыпан выравнивающий уплотненный и спланированный слой песка, а пространственный каркас с ячеистой структурой установлен на спланированный слой песка.
По третьему варианту на нетканый материал отсыпан выравнивающий уплотненный и спланированный слой песка, на спланированный слой песка уложена геосетка, на которую установлен пространственный каркас с ячеистой структурой.
Во втором и третьем вариантах выравнивающий уплотненный и спланированный слой может быть выполнен из песка или мелкого, или из песка средней крупности, или из песка крупного, или из песчаной смеси, содержащей песчаные частицы различных размеров.
Во всех трех вариантах слой гравийно-песчаной смеси заполнения ячеек пространственного каркаса может выступать над его поверхностью не более, чем на 50% его высоты.
л
л
Во всех трех вариантах глубина каждой прорези в продольных и поперечных лентах пространственного каркаса равна половине ширины ленты b±5%, а ширина каждой прорези - не меньше, чем толщина ленты t. Расстояние от крайних прорезей до короткого торца ленты лежит в пределах от 0.2 м до 1.0 м. На участках лент между крайними прорезями и короткими торцами лент могут быть выполнены отверстия для установки крепежных элементов при наращивании лент (сборке смежных каркасов), а продольные и поперечные ленты могут быть выполнены как с дренажными отверстиями, так и без них.
Гравийно-песчаная смесь может быть выполнена из смеси гравия фракции 20-40 мм и песка средней крупности или крупного.
Геосетка может быть выполнена из полимера или стекловолокна.
Полезная модель поясняется чертежом, где на фиг.1 представлен фрагмент сопряжения дорожной насыпи со слабым основанием по первому варианту, на фиг.2 - фрагмент сопряжения дорожной насыпи со слабым основанием по второму варианту, на фиг.3 фрагмент сопряжения дорожной насыпи со слабым основанием по третьему варианту, на фиг.4 - вид сверху на узел сопряжения продольной и поперечной лент пространственного каркаса, на фиг.5 - вид А-А на фиг.4, на фиг.6 - вид Б-Б на фиг.4.
На слабое основание 1, например, сложенное заторфованным грунтом, укладывается нетканый материал 2, например, дорнит, который предотвращает фильтрационную суффозию вышележащих грунтов насыпи в слабое основание, а также обеспечивает фильтрацию грунтовых вод в обоих направлениях.
По первому варианту на нетканый материал уложен пространственный каркас с ячеистой структурой 3. Ячейки пространственного каркаса заполнены уплотненной гравийно-песчаной смесью 4, на которую отсыпана дорожная насыпь 5.
По второму варианту на нетканый материал 2 отсыпан выравнивающий уплотненный и спланированный слой 6 песка, на который установлен
пространственный каркас с ячеистой структурой 3. Ячейки пространственного каркаса заполнены уплотненной гравийно-песчаной смесью 4, на которую отсыпана дорожная насыпь 5.
По третьему варианту на нетканый материал 2 отсыпан выравнивающий уплотненный и спланированный слой 6 песка, на который уложена геосетка 7, а на геосетку 7 установлен пространственный каркас с ячеистой структурой 3. Ячейки пространственного каркаса заполнены уплотненной гравийно-песчаной смесью 4, на которую отсыпана дорожная насыпь 5. Геосетка 7 может быть выполнена из полимера или стекловолокна.
Во втором и третьем вариантах выравнивающий уплотненный и спланированный слой 6 может быть выполнен из песка или мелкого, или из песка средней крупности, или из песка крупного, или из песчаной смеси, содержащей песчаные частицы различных размеров.
Во всех трех вариантах слой гравийно-песчаной смеси заполнения ячеек пространственного каркаса может выступать над его поверхностью не более, чем на 50% его высоты.
Гравийно-песчаная смесь может быть выполнена из смеси гравия фракции 20-40 мм и песка средней крупности или крупного.
пр
пп
пp
Во всех трех вариантах пространственный каркас с ячеистой структурой 3 состоит из продольных 8 и поперечных 9 полимерных лент, формирующих четырехугольные, преимущественно прямоугольные ячейки, при этом продольные или поперечные ленты размещены вдоль оси насыпи. Продольные ленты 8 имеют прорези (условно не показаны), расположенные по длине продольной ленты с одинаковым шагом L между центрами прорезей и выполненные перпендикулярно длинному торцу продольной ленты. Поперечные ленты 9 имеют прорези (условно не показаны), расположенные по длине поперечной ленты с одинаковым шагом L между центрами прорезей и выполненные перпендикулярно длинному торцу поперечной ленты. При этом шаг L между центрами прорезей в
пп
продольных лентах равен или отличается от шага L между центрами прорезей в поперечных лентах.
л
л
Глубина каждой прорези в лентах, составляющих пространственный каркас, равна половине ширины ленты b±5%, а ширина каждой прорези - не меньше, чем толщина ленты t.
Продольные ленты 8 размещены прорезями кверху, в которые вставлены соответственно поперечные ленты 9 прорезями вниз, при этом концы каждой прорези как продольных, так и поперечных лент соединены между собой связями. Связи могут быть выполнены из полимерных полосок 10 и 11, прикрепленных к лентам у их торцов, например, скобами при помощи степлеров. При этом, полоски 10, соединяющие продольные ленты, размещаются в выемках 12, выполненных в поперечных лентах 9, а полоски 11, соединяющие поперечные ленты, размещаются в выемках 13, выполненных в продольных лентах 8.
На участках лент между крайними прорезями и короткими торцами лент могут быть выполнены отверстия (условно не показаны) для установки крепежных элементов при наращивании лент (сборке смежных каркасов), а продольные и поперечные ленты могут быть выполнены как с дренажными отверстиями (условно не показаны), так и без них. Расстояние от крайних прорезей до короткого торца ленты лежит в пределах от 0.2 м до 1.0 м.
Возможны два способа соединения пространственных каркасов между собой. По первому способу пространственные каркасы соединяют между собой путем совмещения с нахлестом продольных (поперечных) лент соседних каркасов и соединения лент металлическими скобами при помощи степлеров.
По второму способу пространственные каркасы соединяют между собой путем совмещения отверстий, выполненных на участках лент между крайними прорезями и короткими торцами лент (условно не показаны) продольных (поперечных) лент соседних каркасов и пропуска в них крепежных элементов, которыми могут служить стальные полосы или
полосы из полимерного материала, которые должны быть снабжены фиксаторами положения совмещенных лент.
Первый вариант сопряжения дорожной насыпи со слабым основанием следует применять при плоской поверхности слабого основания или при возможности его планировки.
Второй и третий варианты сопряжения дорожной насыпи со слабым основанием следует применять в случае сложной поверхности слабого основания и значительной трудоемкости ее планировки или невозможной таковой.
В третьем варианте совокупность конструктивных элементов «геосетка, на которую установлен пространственный каркас, ячейки которого заполнены уплотненной гравийно-песчаная смесью» обеспечивает наиболее равномерное распределение нагрузок на слабое основание, что практически исключает неравномерные осадки всего сооружения.
Выбор между вторым и третьим вариантом основывается на определении соотношения «цена-качество».
В предложенных вариантах конструкции сопряжения дорожной насыпи со слабым основанием обладают значительно большей жесткостью по сравнению с конструкцией, применяемом в аналоге. Предлагаемые конструкции перераспределяют местные вертикальные нагрузки на значительно большую площадь слабого основания, что позволяет предотвратить неравномерные осадки дорожной насыпи.
Ориентация лент пространственного каркаса вдоль и поперек оси дорожной насыпи позволяет использовать несущую способность поперечных лент для предотвращения обрушения насыпи с захватом участка слабого основания.