СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА И КОНСТРУКЦИЯ СБОРНОГО ДОРОЖНОГО ПОКРЫТИЯ
BUILDING METHOD AND PREFABRICATED PAVEMENT STRUCTURE

Изобретение относится к области дорожного строительства, преимущественно к конструкциям и способам строительства сборных дорожных покрытий автомобильных дорог, аэродромных полос и подъездов к ним, автостоянок и других грузонапряженных дорожных покрытий.
Известны различные способы строительства сборных дорожных покрытий, в том числе способ строительства сборного дорожного покрытия путем соединения железобетонных плит, содержащих непрерывно замкнутую предварительно напряженную продольную и поперечную прядевую арматуру, навитую в виде пучков по периметру и краям плиты на внутренние анкеры (см., например, авторское свидетельство СССР № 1813823, кл. E01C 5/10, 1989 г.). Соединение плит между собой с образованием сплошного дорожного покрытия осуществляют в известном способе путем дополнительного соединения внутренних анкеров с помощью болтов с гайками и шайбами, что позволяет избежать операции сварки при монтаже покрытия.
Однако сложность конструктивного исполнения известного покрытия, а также недостаточная прочность и надежность соединения лишь с помощью болтов больше размерных плит между собой снижает эффективность применения известного способа.
В другом известном способе плиты для сборного дорожного покрытия изготавливают непосредственно на строительной площадке, для чего в бортовую опалубку укладывают цементобетонную смесь, а после уплотнения в нее втапливают металлические анкерные элементы с последующей укладкой на поверхность затвердевшего бетонного слоя горячего литого асфальта, причем после формования каждой плиты на нее укладывают разделительную прослойку, а образование сплошного покрытия осуществляют путем формования каждой последующей плиты на разделительной прослойке нижележащей плиты (см., например, авторское свидетельство СССР № 1700124, кл. E01C 5/06, 1989 г.).
Известный способ позволяет исключить использование пара для тепловлажностной обработки пакета плит за счет прогрева цементобетонной смеси теплом горячего при укладке асфальтобетона, снизить образование микротрещин в цементобетоне под слоем литого асфальта. Однако данный способ при своем осуществлении требует больших затрат времени, а получаемое при этом сборное дорожное покрытие характеризуется большим количеством швов (стыков) между плитами, что в некоторой степени ухудшает ровность покрытий.
Также известны различные конструктивные решения сборных дорожных покрытий. Так, например, в известной конструкции сборного дорожного покрытия (см., например, авторское свидетельство СССР № 1520173, кл. E01C 5/20, 1987 г.) сборного покрытия на песчаное основание уложены продольные и поперечные гибкие полосы из непроницаемого для песка материала, плоские упругие элементы, расположенные между гибкими полосами, и железобетонные плиты сборного покрытия. Гибкие полосы расположены под продольными и поперечными швами покрытия, а плоские упругие элементы могут быть снабжены по их периметру анкерными стержнями, направленными перпендикулярно плоскости упругих элементов.
При этом анкерные стержни, направленные вниз, заглублены в песчаное основание, а направленные вверх - расположены в плоскостях продольных и поперечных швов покрытия и жестко соединены со стыковыми и монтажно-стыковыми элементами плит. При возникновении подвижной нагрузки на плиту покрытия края и углы плиты, на которых появляются наибольшие напряжения, стремятся прогнуться вниз и внедриться в основание. Этому препятствуют плоские упругие элементы, распределяющие передаваемую на основание нагрузку на большую площадь, занимаемую этими элементами. Тем самым происходит снижение удельного давления на песчаное основание. Однако известная конструкция недостаточно обеспечивает передачу нагрузки с одной плиты на другую, что приводит к неравномерной осадке и смещению плит относительно друг друга, ухудшению ровности покрытия.
В другой известной конструкции дорожного покрытия, включающей земляное полотно, на котором расположен дополнительный слой основания из грунта, укрепленного вяжущим, а поверх дополнительного слоя уложены в шахматном порядке блоки основного слоя дорожного покрытия (см., например, авторское свидетельство СССР № 1807152, кл. E01C 5/06, 1990 г.). Причем соединение блоков между собой осуществляется в известной конструкции за счет выступов в форме ласточкина хвоста, но при необходимости блоки объединяются посредством специальных, например, металлических тяг, пропущенных через поперечные и продольные каналы.
На верхнем слое блоков, которые могут укладываться в несколько слоев, изготовлено покрытие из холодной асфальтобетонной смеси, уплотненной известными способами. Описываемая конструкция дорожного покрытия позволяет повысить прочность и эксплуатационную надежность дорожного полотна. Недостатком же ее является необходимость строгого соблюдения точности изготовления и укладки блоков, что связано с повышенной трудоемкостью выполнения этих операций, снижающей эффективность применения известной конструкции.
Наиболее близкими к предлагаемой конструкции и способу строительства сборного дорожного покрытия являются конструктивное решение и способ строительства сборного дорожного покрытия, приведенные в книге Могилевича В.М. и др. Сборные покрытия автомобильных дорог. - М.: Высш. школа, 1072 г., с.59-71).
Известная конструкция включает земляное, песчаное или другое основание, скрепленные друг с другом предварительно напряженные железобетонные прямоугольные или квадратные плиты, швы, заполненные герметичным материалом, и мягкое верхнее покрытие бетонных плит из асфальта или литого асфальтобетона. При монтаже такой конструкции покрытия производят укладку предварительно напряженных железобетонных плит на подготовленное основание, последующее соединение плит друг с другом напрягаемой стальной арматурой, пропускаемой внутри плит через сквозные пустоты - каналы, и укладку на соединенные между собой бетонные плиты асфальта или асфальтобетона.
При осуществлении известного технического решения производят соединение друг с другом ненапряженных бетонных и железобетонных плит небольших размеров, для чего через предусмотренные в плитах каналы протягивают сквозную арматуру с последующим ее натяжением и инъецированием сквозных каналов высокопрочным цементным раствором. Получаемые при этом дорожные покрытия отличаются повышенной прочностью и, прежде всего, трещиностойкостью, так как бетон плит в таком покрытии работает своим полным сечением. Благодаря этому и толщина бетонных плит может быть существенно меньшей, что позволяет заметно сократить расход бетона на их изготовление.
Однако излишняя жесткость известного сборного дорожного покрытия, особенно сказывающаяся при знакопеременных все возрастающих подвижных нагрузках приводит к постепенному разрушению покрытия, а сам монтаж покрытия, включая протягивание канатов сквозь длинномерную (при укладке и одновременном стягивании плитного пакета длиной, например, более 20 м) конструкцию дорожного покрытия связано с большими сложностями.
Цель предлагаемого технического решения - повышение эксплуатационных характеристик и долговечности дорожного покрытия, ускорение строительных работ, минимизации объемов и материалоемкости работ по основанию дорожного покрытия.
Поставленная цель достигается тем, что в способе строительства сборного дорожного покрытия, включающем укладку предварительно напряженных прямоугольных или квадратных железобетонных плит на земляное, песчаное или другое основание, скрепление плит друг с другом в одном или двух взаимно перпендикулярных направлениях с помощью сквозной арматуры в каналах с последующим ее натяжением, заделку швов между плитами герметичным материалом, покрытие бетонного основания асфальтом или литым асфальтобетоном, скрепление железобетонных плит осуществляют стягиванием в пакеты, содержащие от 5 до 20 плит, стальными канатами с последующим натяжением с усилием от 5 до 30 тс на каждый канат, при этом между торцами плит на канаты надевают упругие элементы, стальные канаты размещают в сквозных каналах, расположенных в средней части плит, а концы канатов после натяжения закрепляют анкерами в крепежных полостях крайних в пакетах плит с омоноличиванием полостей бетоном, а в конструкции предлагаемого сборного дорожного покрытия, включающей земляное, песчаное или другое основание, предварительно напряженные скрепленные друг с другом прямоугольные или квадратные плиты, а также швы, заполненные герметичным материалом, и мягкое верхнее покрытие бетонных плит из асфальта или литого асфальтобетона, стальные канаты расположены в сквозных каналах во внутреннем объеме плит на расстоянии 0,7-2,0 м друг от друга (по осям), длина стягивающих и напрягаемых стальных канатов выбрана в пределах от 15 до 60 м; омоноличенные бетоном крепежные полости для анкеров и концов стальных канатов изготовлены прямоугольными или квадратными с соотношением ширины к длине, выбранным в пределах от 1:1 до 1:4 толщины плит до омоноличивания бетоном открытыми кверху и ограниченными снизу нижней поверхностью сквозных каналов, а упругие элементы выполнены, предпочтительней, из резины в виде цилиндров или параллелепипедов с поперечным сечением площадью от 4-х до 20-ти площадей поперечного сечения сквозных каналов и длиной от 0,3 до 1,0 толщины плит, а величина швов между плитами выбрана в пределах от 15 до 40 мм.
Приведенные в заявляемом техническом решении параметры конструкции и способа строительства сборного дорожного покрытия обеспечивают достижение поставленной цели. За пределами указанных параметров цель не достигается.
Сущность предлагаемого технического решения состоит в следующем. Благодаря стягиванию плит в дорожное покрытие вместо арматуры высокопрочными стальными канатами обеспечивается возможность быстрого монтажа высокопрочного и долговечного дорожного покрытия в условиях строительной площадки практически на самом простом основании - утрамбованном земляном или песчаном полотне. При этом стягивание канатов с усилием от 5 до 30 тс на каждый канат позволяет соединять большеразмерные плиты друг с другом в пакеты длиной от 15 до 60 м, а размещение упругих, предпочтительней резиновых элементов на стальных канатах между плитами со стороны торцевых граней позволяет эффективно гасить периодические знакопеременные нагрузки на дорожное полотно, повышая, таким образом, надежность и долговечность сборного дорожного покрытия. Использование крепежных пустот на верхней поверхности крайних в пакетах плит для протягивания стальных канатов и скрепления их с крепежными анкерами существенно облегчает процесс стягивания плит в пакеты при одновременном обеспечении качественного натяжения и закрепления стальных канатов с анкерами с омоноличиванием полостей бетоном.
Все это обеспечивает повышение эксплуатационных характеристик и долговечности дорожного покрытия, ускорение строительства дорог при минимизации объемов выполняемых работ.
Конструкция сборного дорожного покрытия приведена на фиг.1-3. На фиг.1 показан фрагмент сборного дорожного покрытия для автомобильных дорог (вид в плане); на фиг.2 - фрагмент широкой двухмерной площадки, например, аэродромного покрытия или автостоянки (вид в плане); на фиг.3 - крепежный анкер.
Конструкция сборного дорожного покрытия включает земляное, песчаное или другое основание (не показано), предварительно напряженные прямоугольные или квадратные железобетонные плиты 1, уложенные встык друг другу и скрепленные стальными канатами 2 длиной от 15 до 60 м. Канаты протянуты через сквозные каналы 3, расположенные во внутреннем объеме плит, в средней их части, на расстоянии 0,7-2,0 м (по осям) друг от друга. В верхней части плит размещены крепежные полости 4 прямоугольной или квадратной формы с соотношением ширины к длине каждой полости, выбранным в пределах от 1:1 до 1:4 толщины плит. Крепежные полости 4 предназначены для протягивания стальных канатов и закрепления концов канатов анкерами после натяжения канатов. До омоноличивания бетоном полости 4 открыты кверху и ограничены снизу нижней поверхностью сквозных каналов 3. Между торцами плит 1 на стальные канаты 2 надеты упругие, предпочтительней резиновые элементы 5 в виде цилиндров или параллелепипедов с площадью поперечного сечения от 4-х до 20-ти площадей поперечного сечения сквозных каналов и длиной от 0,3 до 1,0 толщины плит. Между плитами 1 после натяжения стальных канатов предусматривается зазор-шов 6 величиной 15-40 мм.
Предлагаемый способ с использованием заявляемой конструкции сборного дорожного покрытия осуществляют следующим образом. На подготовленном земляном, песчаном или другом основании вдоль дорожного полотна раскладывают предварительно напряженные прямоугольные или квадратные железобетонные плиты 1 в количестве от 5-ти до 20-ти шт. на каждый пакет таким образом, чтобы сквозные каналы 3 в плитах размещались соосно друг другу. Затем через сквозные каналы протягивают стальные канаты 2, одновременно надевая на канаты между плитами со стороны торцов плит упругие элементы 5, и производят стягивание плит 1 стальными канатами 2 с последующим натяжением канатов домкратами с усилием натяжения от 5-ти до 30 тс на каждый канат. При этом между плитами после натяжения оставляют зазоры - швы 6 величиной от 15 до 40 мм. Качественную укладку канатов в сквозных каналах 4 обеспечивают корректировкой положения стальных канатов в крепежных полостях 4, где одновременно производят скрепление концов канатов крепежными анкерами (фиг.3) после натяжения канатов. После стягивания железобетонных плит стальными канатами в пакеты, закрепления концов канатов в крепежных полостях крайних в пакетах плит и омоноличивания этих полостей производят заделку швов-зазоров между плитами герметичным материалом. На стянутые в пакеты бетонные плиты укладывают асфальт или асфальтобетон.
Заявляемая конструкция и способ строительства сборного дорожного покрытия позволяют в короткие сроки: звено рабочих из 10-12 человек, обеспеченному необходимой техникой, может уложить на подготовленное основание 3-4 пакета плит длиной 50-60 м с общей протяженностью около 200-220 метров в рабочий день, а в течение одного месяца уложить 4-5 километров полотна автомобильной дороги.
Достоинствами предлагаемого изобретения являются:
- ускорение строительства автомобильных дорог, аэродромных полос, площадок и других покрытий;
- заводское индустриальное изготовление высококачественных плит;
- возможность круглогодичного изготовления плит и строительства сборных дорожных покрытий;
- возможность укладки сборного железобетонного покрытия на упрощенное основание: земляную, щебеночную или песчаную насыпь;
- эффективное строительство высококачественных дорожных покрытий на слабых и мерзлых грунтах;
- многократное использование (при необходимости) одних и тех же конструкций;
- открытие движения сразу же после завершения строительства покрытия;
- сокращение трудоемкости работ;
- возможность применения механизации и индустриализации работ по строительству сборных дорожных покрытий.