ДОРОЖНАЯ КОНСТРУКЦИЯ
ROAD STRUCTURE

Изобретение относится к конструкциям для защиты грунтовых оснований дорожных одежд от переувлажнения и может быть использовано для эффективного осушения дренирующего слоя дорожной одежды в период оттаивания конструкции на участках вогнутой вертикальной кривой, вершина которой размещена на проектной линии продольного профиля дороги, а участки ограничены встречными уклонами не менее двух промилле.
Известна дорожная конструкция, включающая покрытие, основание, дренирующий слой, земляное полотно и поперечный перехватывающий дренаж, содержащий перфорированную дренажную трубу с односкатным уклоном, трубчатыми выпусками на откосы земляного полотна и фильтрующий материал, размещенный ниже дренирующего слоя на ширину основания (Анисимов П.В. Автомобильные дороги: Методологическая концепция и теоретические основы проектирования и строительства. - Брянск: Грани, 1995. - 132 с. - С.85-87).
Недостатком такой конструкции является то, что процесс осушения дренирующего слоя в зоне вершины вертикальной кривой замедляется вследствие нулевого уклона у вершины и минимальных величин продольных уклонов на некотором расстоянии от вершины, зависящем от радиуса вертикальной кривой и граничного уклона.
Цель изобретения - повышение эффективности осушения дренирующего слоя дорожной одежды в период оттаивания конструкции на вогнутых участках продольного профиля с нулевым уклоном в вершине кривой на проектной линии земляного полотна и ограниченном встречными уклонами не менее двух промилле.
Достигается это тем, что дорожная конструкция включает покрытие, основание, дренирующий слой, земляное полотно, односкатный поперечный перехватывающий дренаж, содержащий перфорированную дренажную трубу с выпусками на откосы земляного полотна и фильтрующий крупнозернистый материал, размещенный в пределах дренирующего слоя и ниже его на ширину основания, при этом в качестве дренирующего слоя на участке осушения использован материал с коэффициентом фильтрации, превышающим величину коэффициента фильтрации материала на подходах к этому участку, предпочтительно не менее 10 м/сут, а расстояние от вершины кривой до границ участков эффективного осушения определяется произведением радиусов кривых на граничные уклоны.
В весенний период дорожная одежда и земляное полотно под ней оттаивают быстрее, чем обочины, при этом под дорожной одеждой образуется вогнутый мерзлый донник. Вода из земляного полотна, с поверхности покрытия и обочин поступает в дренирующий слой и перемещается с верховой стороны в пониженные участки по направлению продольного уклона, так как дренирующий слой или дренажные трубчатые выпуски под обочинами имеют отрицательную температуру и не способны отводить воду.
Для устройства дренирующего слоя применяют пески с низкими значениями коэффициента фильтрации (менее 10 м/сут). На вогнутых участках с нулевым уклоном в вершине вертикальной кривой и на подходах с небольшими уклонами фильтрация воды замедляется вследствие понижения гидравлического (пьезометрического) уклона водного потока и, как следствие, снижаются скорости фильтрации и расход воды. Время достижения водным потоком перехватывающего дренажа возрастает, а вогнутый участок вертикальной кривой с малыми уклонами находится длительное время в переувлажненном состоянии, что отрицательно сказывается на прочности земляного полотна, а следовательно, и дорожной одежды. При этом поры материала дренирующего слоя могут быть полностью заполнены водой, что недопустимо при динамических воздействиях на одежду колес автотранспорта.
«По боковым кюветам и нагорным канавам вода стекает со скоростью, зависящей от их продольного уклона, поперечного профиля канавы, глубины потока и степени шероховатости стенок канавы. При скорости течения, меньшей 0,4-0,5 м/с, канава засоряется, и в ней возникает застой воды. Поэтому не допускается уклон водоотводных канав менее 2‰» (Бабков В.Ф., Андреев О.В. Проектирование автомобильных дорог. Ч.1: Учебник для вузов. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1987. - 368 с. - С.143).
В дренирующем слое дорожной одежды скорость фильтрации воды значительно меньше, но продольный уклон, равный 2‰, также обеспечивает фильтрацию воды в дренирующем слое и его осушение. Однако при меньших величинах уклонов фильтрация воды замедляется и вогнутый участок вертикальной кривой длительное время находится в переувлажненном состоянии.
На фигуре 1 представлен поперечный разрез дорожной конструкции; на фигуре 2 - продольный разрез участка на вогнутой кривой; на фигуре 3 - фрагмент вогнутой кривой.
Дорожная конструкция включает покрытие 1, основание 2, дренирующий слой 3, земляное полотно 4, односкатный поперечный перехватывающий дренаж, содержащий перфорированную трубу 5 с выпусками 6 на откосы 8 земляного полотна 4, и фильтрующий крупнозернистый материал 7, размещенный в пределах дренирующего слоя и ниже его на ширину основания. Труба 5 укладывается на подготовленное основание 9, а на стенки и дно траншеи для дренажа уложен пластико-тканевый материал 10, предохраняющий земляное полотно от переувлажнения. На участке вогнутой кривой, ограниченном встречными уклонами не менее двух промилле, в качестве дренирующего слоя применен материал 11 с повышенной величиной коэффициента фильтрации по сравнению с материалом дренирующего слоя 3 на остальных участках предпочтительно не менее 10 м/сут.
Перфорированная дренажная труба 5 диаметром 20-50 см может быть изготовлена из традиционных материалов, в том числе с использованием полимеров.
Работает дорожная конструкция следующим образом. Вода, поступающая в дренирующий слой 3 и 11, когда обочины находятся в промерзшем состоянии, перемещается по дренирующему слою с верховой стороны в направлении уклона (спуска), перехватывается односкатным поперечным дренажом и выводится на откос земляного полотна в низовую сторону местности.
Промывка заиленных труб 5 осуществляется струей воды под давлением при помощи поливомоечной машины до наступления отрицательных температур воздуха. На зимний период отверстия трубчатых выпусков 6 дренажной трубы 5 закрываются, а весной открываются.
Применение двухсторонних трубчатых выпусков дрены на откосы земляного полотна обеспечивает эффективную конвекцию теплого воздуха в дренажной трубе в период весеннего оттаивания дорожной конструкции. В результате конвекции положительную температуру приобретает и дренажная труба, и дренирующий материал вокруг трубы, что способствует более раннему включению ее в работу и осушению дренирующего слоя одежды.
1
1
1
2
2
2
1
1
2
2
1
2
1
2
Длина участков вогнутой кривой, ограниченных уклонами не менее двух промилле, до вершины кривой (ВК) при i=0 l=R·i; l=R·i (фиг.3) и общая длина l=R·i+R·i. Здесь R и R - радиусы вертикальной кривой (м); i и i - заданные минимальные величины граничных уклонов, но не менее двух промилле.
Если участки подходов к вершине кривой имеют одинаковый радиус и равные заданные уклоны, то l=2R·i. Чем больше радиус кривой R и граничный уклон i, тем больше длина участка, который предохраняется (защищается) от притока воды с верховых сторон дорожной конструкции. Например, при i=2‰ (0,002) и R=10000 м 1=40 м; при i=5‰ (0,005) и R=10000 м 1=100 м. В первом случае материал для дренирующего слоя с повышенной величиной коэффициента фильтрации Кф укладывается на расстоянии не менее 20 м от вершины кривой (ВК) в обе стороны, а во втором - на расстоянии не менее 50 м.
Таким образом, вода из дренирующего слоя 3 поступает в дренирующий материал 11 с большей величиной коэффициента фильтрации (Кф), при этом увеличивается скорость фильтрации и расход воды, а следовательно, и ускоряется его осушение.
Использование предложенной дорожной конструкции на вогнутых участках продольного профиля с расположением вершины кривой на проектной линии позволяет повысить эффективность осушения дренирующего слоя дорожной одежды на участке, ограниченном встречными продольными уклонами не менее двух промилле, и предохранить от деформаций и разрушений земляное полотно и дорожную одежду от воздействий колесных нагрузок автотранспорта и возможных знакопеременных температур, встречающихся при оттаивании земляного полотна.