СПОСОБ СТРОИТЕЛЬСТВА И УКРЕПЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
METHOD TO CONSTRUCT AND STRENGTHEN MOTOR ROADS

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано при проектировании, строительстве, реконструкции и ремонте автомобильных дорог.
Известны способы возведения и реконструкции дорог, в которых с целью повышения несущей способности в тело дорог укладывают различные укрепляющие элементы-деревья и порубочные остатки, сетки, маты из полимерных материалов и пр. [1, с.158, 2, с.106-108, с.143-157, 3].
Недостатком этих решений является низкая устойчивость тела дороги к сезонным температурным и влажностным циклам, особенно переходам от положительных к отрицательным температурам, замерзаниям - оттаиваниям многослойных многофазных гетерогенных структур тела дороги.
Известен способ укрепления дорожного покрытия, предусматривающий армирование покрытия сетками, кольцами, металлическими полосами и металлическими листами [4].
Недостатками этих решений является малая эффективность укрепления дорожного покрытия вследствие естественных деформаций нижележащих слоев при воздействии температурно-влажностных нагрузочных факторов от движущегося транспорта.
Наиболее близким решением, взятым за прототип, является способ реконструкции и укрепления дорог [5], включающий введение в тело дороги и дорожной одежды укрепляющих, армирующих и скрепляющих элементов. На участках дорог с интенсивным торможением (перекрестках, остановках общественного транспорта) выполняют выемки в дорожной одежде, после чего пробуривают направляющие каналы, которые наполняют укрепляющими элементами с крепежными анкерами. На дне выемки размещают дорожную сетку, закрепляют ее на анкерах, затем укладывают вторую дорожную сетку, втапливают ее в тощий бетон и закрепляют на анкерах, после чего укладывают слои асфальтобетона и на предпоследний слой асфальтобетона накладывают радиальные, продольные и окружные армирующие элементы, скрепляют их между собой, а радиальные и продольные натягивают по анкерам, после чего также закрывают асфальтом. Направляющие каналы выполняют по колейным линиям, по краям дорожной одежды и за контуром дороги. Количество направляющих каналов под колейные линии выполняют с частотой шага, возрастающей пропорционально транспортной нагрузке на соответствующих участках дороги.
Прототип имеет недостаток - низкую устойчивость дороги к нормальным и сдвиговым нагрузкам вследствие малой глубины и жесткости армирования, что приводит к образованию усталостных нанотрещин, развитию их под действием влаги и минусовых температур в макротрещины с последующим разрушением дорожного покрытия.
Причиной этих дефектов является низкая устойчивость тела дороги и дорожной одежды к нормальным и сдвиговым напряжением, а также к воздействию граничных и Рэлеевских волн, а также волн Гуляева-Блюштейна.
Предлагаемое изобретение направлено на устранение указанных недостатков.
Техническим результатом предлагаемого способа является расширение эксплуатационных возможностей за счет укрепления тела дорог и дорожной одежды и получения псевдогомогенной структуры, что позволяет получать более устойчивые дороги к нормальным и сдвиговым нагрузкам и как следствие ведет к уменьшению скорости образования усталостных нанотрещин, перерастающих в макротрещины с последующим разрушением дорожного покрытия, т.е. к увеличению срока эксплуатации автомобильной дороги.
Сущность предлагаемого способа заключается в том, что согласно предлагаемому изобретению вначале подстилающую поверхность обрабатывают плугом с предплужником, боронуют, лущат, уплотняют земляное основание дорожного полотна, профилируют земляное основание дорожного полотна вдоль коленных полос и по краям дорожного полотна, колейные полосы накатывают на глубину, большую как минимум на 30% общей толщины бетонного слоя полотна, а по краям дорожного полотна выполняют накатываемую полосу глубиной в половину общей толщины бетонного слоя полотна, затем укладывают арматуру в колейные и краевые полосы углублений в земляное основание дорожного полотна, после чего размещают арматуру сверху по всей ширине дорожного полотна и скрепляют ее с арматурой в колейных и краевых углублениях, осуществляют заливку бетона, после чего на петлях уложенной арматуры, выступающих поверх бетона на 2/3 толщины слоя асфальтобетона, закрепляют дорожную сетку, затем на дорожную сетку укладывают пористый асфальтобетон, прикатывают легкими катками, герметизируют пенетрирующими гидрофобными составами и укладывают высокопрочный и износостойкий асфальтобетон.
При этом уплотнение дорожного полотна можно также проводить профильными составными катками.
Кроме того, герметизацию асфальтобетона можно также осуществлять пенетрирующим гидрофобным составом быстрого отверждения.
Причем, применяют дорожную сетку, изготовленную из шнуров или лент с высокопрочными нановолокнами.
Такое сочетание новых и известных признаков позволяет получить более устойчивые дороги к нормальным и сдвиговым нагрузкам и как следствие ведет к уменьшению скорости образования усталостных нанотрещин, перерастающих в макротрещины с последующим разрушением дорожного покрытия, т.е. к увеличению срока эксплуатации автомобильной дороги.
Введение новых операций и связей между ними обеспечивает решение поставленной задачи.
Предлагаемый способ иллюстрируется чертежами. На фиг.1 представлена схема последовательности операций:
1 - подстилающая поверхность, которую обрабатывают плугом с предплужником, затем боронуют и лущат;
2 - уплотняют земляное основание дорожного полотна;
3 - профилируют земляное основание дорожного полотна вдоль колейных полос и по краям дорожного полотна, колейные полосы накатывают на глубину, большую как минимум на 30% общей толщины бетонного слоя полотна, а по краям дорожного полотна выполняют накатываемую полосу глубиной в половину общей толщины бетонного слоя полотна;
4, 5 - укладывают арматуру в колейные и краевые полосы углублений в земляное основание дорожного полотна, после чего размещают арматуру сверху по всей ширине дорожного полотна и скрепляют ее с арматурой в колейных и краевых углублениях;
6, 7, 8 - осуществляют заливку бетона, после чего на петлях уложенной арматуры, выступающих поверх бетона на 2/3 толщины слоя асфальтобетона, закрепляют дорожную сетку;
9 - на дорожную сетку укладывают пористый асфальтобетон;
10 - прикатывают легкими катками, герметизируют пенетрирующими гидрофобными составами и укладывают высокопрочный асфальтобетон;
11 - износостойкий асфальтобетон.
Способ осуществляется следующим образом.
Вначале подстилающую поверхность обрабатывают плугом с предплужником, затем боронуют и лущат (фиг.1, а). После чего уплотняют земляное основание дорожного полотна (фиг.1, б). Профилируют земляное основание дорожного полотна вдоль колейных полос и по краям дорожного полотна, колейные полосы накатывают на глубину, большую как минимум на 30% общей толщины бетонного слоя полотна, а по краям дорожного полотна выполняют накатываемую полосу глубиной в половину общей толщины бетонного слоя полотна (фиг.1, б). Затем укладывают арматуру в колейные и краевые полосы углублений в земляное основание дорожного полотна, после чего размещают арматуру сверху по всей ширине дорожного полотна и скрепляют ее с арматурой в колейных и краевых углублениях (фиг.1, г). Далее осуществляют заливку бетона (фиг.1, д). После чего на петлях уложенной арматуры, выступающих поверх бетона на 2/3 толщины слоя асфальтобетона (фиг.1, е), закрепляют дорожную сетку (фиг.1, ж). Затем на дорожную сетку укладывают пористый асфальтобетон (фиг.1, з), прикатывают легкими катками, герметизируют пенетрирующими гидрофобными составами и укладывают высокопрочный (фиг.1, и) и износостойкий асфальтобетон (фиг.1, к). Уплотнение дорожного полотна можно также осуществлять профильными составными катками, а герметизацию - пенетрирующим гидрофобным составом быстрого отверждения. Дорожную сетку можно также изготовлять из шнуров или лент с высокопрочными нановолокнами.
На фиг.2 изображено сечение автомобильной дороги, получаемой по предлагаемому изобретению.
Пример конкретного исполнения.
Для опытного участка дороги по предлагаемому способу выполнялась обработка подстилающей поверхности плугом с предплужником, которую впоследствии бороновали и лущили. Уплотняли земляное основание дорожного полотна сверхтяжелыми катками (100 тонн) для получения уплотненной упаковки грунта. Затем профилировали земляное основание дорожного полотна вдоль колейных полос и по краям дорожного полотна, колейные полосы накатывали на глубину до 50 мм, а по краям дорожного полотна выполняли накатываемую полосу глубиной до 100 мм, затем укладывали арматуру в колейные и краевые полосы углублений в земляное основание дорожного полотна, после чего размещали арматуру сверху по всей ширине дорожного полотна и скрепляли ее с арматурой в коленных и краевых углублениях. Далее осуществляли заливку бетона, после чего на петлях уложенной арматуры, закрепляли дорожную сетку, затем на дорожную сетку укладывали пористый асфальтобетон (100 мм), прикатывали легкими катками (12 тонн), герметизировали пенетрирующими гидрофобными составами. После чего укладывали высокопрочный (150 мм) и износостойкий (30 мм) асфальтобетон. Расчетный срок службы опытного участка автомобильной дороги до 20…25 лет, при имеющихся в настоящее время в среднем 3…5 лет.
Источники информации
1. Ремонт и содержание автомобильных дорог: справочник инженера-дорожника / А.П. Васильев, В.И. Баловнев, М.Б. Корсунский и др.; под ред. А.П. Васильева. - М.: Транспорт, 1989. - 287 с.
2. Гельфер Г.А. Строительство и эксплуатация городских дорог. - М.: Стройиздат, 1989. - 272 с.
3. А.с. №1139790, кл. E01C 3/00, 1985 г. Заявка на полезную модель к патенту №61297, кл. E01C 3/00, 2007 г.
4. Заявка №94005921/33, кл. E01C 9/00, 5/18, БИ №29, 1995 г. Патент RU 2244056 C1, кл. E01C 23/06, 2005 г.
5. Патент на изобретение RU 2381324 C2, кл. E01C 3/04. Способ реконструкции и укрепления дорог / Кузнецов Н.С., Плотников К.А., Смогунов В.В., Сукмановская Е.Я., Хубашвили В.В. Опубл. 10.02.2010.