УСТРОЙСТВО ДЛЯ АРМИРОВАНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА, ДОРОЖНОЙ ОДЕЖДЫ И УКРЕПЛЕНИЯ ОТКОСОВ

Полезная модель относится к области строительства, а именно к устройствам для армирования земляного полотна автомобильных и железных дорог, строительных площадок, конструктивных слоев дорожной одежды, а также укрепления откосов насыпей, конусов, откосов береговых линий и русел водоемов.
Известно устройство для армирования земляного полотна автомобильных и железных дорог и основания дорожной одежды - гибкая геосетка пластмассовая (полимерная): экструдированная, получаемая из выработанного путем экструзии полимерного «бесконечного» листа [например, патент RU 2333101 от 26.07.2007], либо соединенная, образуемая из полимерных стержней, уложенных под прямым углом и скрепленных в местах их соприкосновения лазерной или ультразвуковой сваркой или химическим путем [например, патент RU 2189317 от 24.03.2001].
Геосетка, размещенная в малосвязном слое дорожной одежды, воспринимает нагрузку от колеса, распределяет ее на большую площадь, уменьшая напряжение. При размещении геосетки в слое щебня с размером зерен большим, чем отверстия в сетке, зерна заклиниваются и геосетка работает, как гибкая пластина. Геосетка, размещенная в теле откоса насыпи, препятствует сдвигу грунтовых масс в случае потери устойчивости откоса.
Недостатком геосетки является то, что она контактирует только с тонким слоем грунта или щебня, мало влияя на работу грунта, расположенного на удалении от нее. Так, при армировании откоса обычно используют пакет геосеток.
Прототипами предлагаемой полезной модели являются устройства для армирования земляного полотна, дорожной одежды и укрепления откосов, содержащие гибкие полимерные полосы, расположенные в несколько рядов, установленные на ребро и соединенные между собой по длине полос в шахматном порядке точечной либо сплошной термосваркой, с возможностью образования при растягивании полос в направлении, нормальном к поверхности полос, ячеистой конструкции для заполнения материалом, используемым в строительстве [патенты RU 2152479 С1 от 10.07.1999, RU 2152480 С1 от 10.07.1999, RU 56901 U1 от 27.09.2006, RU 201211 U1 от 10.04.2015] (Приложение, рис. 1). Высота стенок ячеек может быть от 5 до 20 см, наиболее часто применяемый размер ячейки 20×20 см.
Ячеистая конструкция структурирует помещенный в нее малосвязный заполнитель - грунт либо щебень, и работает, как гибкая плита. Перемещения заполнителя между ячейками исключаются. При использовании ячеистой конструкции в дорожной одежде часть нагрузки от колеса воспринимается стенками ячеистой конструкции и распределяется по площади и по глубине. Чем выше стенка ячеистой конструкции, тем больше площадь, на которую перераспределяется нагрузка, и, соответственно, ниже напряжение. Ячеистая конструкция препятствует выдавливанию малосвязного материала, расположенного непосредственно под ней (Приложение, рис. 2). Ячеистая конструкция, расположенная в нижней части насыпи, сооруженной на слабых грунтах, уменьшает величину осадки основания и снижает ее неравномерность.
Недостаток ячеистой конструкции заключается в ее относительно высокой стоимости.
Целью данного технического решения является снижение материалоемкости устройства при сохранении его прочности и функциональности.
Поставленная цель достигается тем, что гибкие полимерные полосы, расположенные в несколько рядов, установленные на ребро и соединенные между собой по длине полос в шахматном порядке ультразвуковой либо лазерной сваркой либо термосваркой, с возможностью образования при растягивании полос в направлении, нормальном к поверхности полос, ячеистой конструкции для заполнения материалом, используемым в строительстве, выполнены из геосетки.
Полосы могут быть изготовлены путем экструзии либо скрепления стержней, уложенных под прямым углом.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежами, где изображено:
на фиг. 1 - гибкая сетчатая полоса (геосетка), выполненная путем скрепления полимерных стержней;
на фиг. 2 - заявленное устройство (ячеистая конструкция). Заявленное устройство (ячеистую конструкцию) изготавливают в заводских условиях. Сначала изготавливают гибкие сетчатые полосы 1 (геосетки). Полосы могут быть выполнены в виде "бесконечной" ленты требуемой ширины, либо путем разрезания "бесконечного" листа геосетки, изготовленного согласно принятой технологии.
Ячеистую конструкцию формируют, скрепляя узлы 2 гибких полос из геосетки лазерной либо ультразвуковой варкой, либо термосваркой, или химическим путем, образуя соединения 3. Устройство устанавливают на месте эксплуатации, растягивают полосы, заполняют ячейки и уплотняют заполнитель в соответствии с принятой технологией монтажа ячеистых конструкций прототипов [Методические рекомендации по применению объемной георешетки типа "геовеб" при сооружении автомобильных дорог в районах вечной мерзлоты Западной Сибири. В.Д. Казарновский, С.Е, Гречищев, Е.С. Пшеничникова, Ю.Б. Шешин. ФГУП "Союздорнии", М., 2003].
Предлагаемая ячеистая конструкция работает следующим образом. При заполнении ячеек грунтом часть нагрузки от колеса, как и в ячеистой конструкции прототипа, воспринимается стенками ячеек, перераспределяется по площади и по глубине, напряжение уменьшается. Образования уплотненного ядра под колесом не происходит, соответственно, не происходит и выпора грунтового массива (см. Приложение, рис. 2).
Отличие предлагаемого устройства от прототипа заключается в том, что при использовании предлагаемого устройства в дорожном покрытии могут иметь место локальные сдвиги мелкозернистого заполнителя через отверстия в стенке, выполненной из геосетки. По этой причине над предлагаемой ячеистой конструкцией следует устраивать защитный слой щебня. Это касается только работы предлагаемой конструкции в покрытии.
Предлагаемая ячеистая конструкция, расположенная в теле насыпи, работает аналогично ячеистой конструкции прототипа независимо от типа заполнителя. Предлагаемая ячеистая конструкция, заполненная щебнем, размер зерен которого превышает размер отверстий в сетке, работает аналогично ячеистой конструкции прототипа и может выполнять все ее функции.
Эффективность заявленного устройства заключается в снижении материалоемкости при сохранении его прочности и функциональности. Так, прочность на разрыв полосы выпускаемых ячеистых конструкций прототипов от разных производителей составляет 15-30 кН/м, прочность геосеток 20-40 кН/м. Увеличить прочность полосы ячеистых конструкций прототипа возможно, но не целесообразно, поскольку прочность сварного шва не превышает 15-20 кН/м.
Таким образом прочность полосы выпускаемых ячеистых конструкций прототипа и геосетки совпадает.
2
2
Средняя стоимость геосеток прочностью 20 кН/м составляет в среднем 80 р/м. Для изготовления ячеистой конструкции площадью 1 кв.м. высотой 20 см с ячейкой 20×20 путем разрезания листа требуется 2 кв.м, следовательно, стоимость 1 кв.м. предлагаемого устройства составит 160 руб. Ячеистая конструкция прототипа указанных размеров стоит в среднем 300 р/м. Следовательно, предлагаемое устройство в 1,5-2 раза дешевле, чем ячеистая конструкция прототипа.