СВАЙНАЯ ДОРОЖНАЯ КОНСТРУКЦИЯ

Полезная модель относится к дорожному строительству и может быть использована, в частности, при строительстве автострад.
Известна дорожная конструкция [Авторское свидетельство СССР 1211373, опубл. 15.02.86], включающая покрытие, уложенное на грунтовое основание и продольные элементы, уложенные на сваи, забитые в грунт по краю дорожного полотна. Продольные элементы выполнены со скосами, обращенными к оси дорожной конструкции. Плиты покрытия выполнены в виде арки, опертой на основание, а продольными торцами на продольные элементы. Арочная форма плит покрытия придает дополнительную жесткость конструкции. Основным недостатком конструкции является ее сложность, а также наличие стыков, которые подлежат заделке.
Известна конструкция дорожного полотна [Патент РФ 2027822, опубл. 27.01.1995], включающая подстилающий слой из песчаного материала, через который в земляное полотно забиты сваи, ряды которых расположены по краям полотна и по его оси. В оставленные над поверхностью верхушки свай вмонтирована арматура, на которую уложено цементобетонное покрытие, уплотненное вибробрусом. Основным недостатком конструкции является ее невысокая прочность.
В качестве прототипа выбрана дорожная конструкция, описанная в патенте РФ №2076165 [Патент на изобретение РФ №2076165, опубл. 27.03.1997]. Устройство имеет в своем составе вбитые в грунт сваи, на выступающие торцы которых надеты железобетонные наголовники. Сваи расположены рядами поперек дорожного полотна. Наголовники представляют собой заранее отлитые армированные балки с отверстиями, размер и расположение которых соответствуют размеру и расположению свай так, чтобы наголовники могли быть свободно установлены на верхние концы свай. Отформованные плиты покрытия опираются на наголовники смежных свай с обеспечением контакта их нижних поверхностей с грунтом. Выравнивание уровня установки плит обеспечивается при помощи планок, размещаемых на наголовниках, а дополнительная фиксация плит обеспечивается при помощи болтов и фиксирующих гаек. Асфальтовое покрытие уложено после монтажа и выравнивания плит покрытия.
Описанная в патенте РФ №2076165 конструкция сложна в изготовлении и вызывает большие трудности при монтаже, т.к. при забивке свай трудно добиться строгой параллельности и одновысотности выступающих торцов. Это усложняет монтаж наголовников и сборки дорожной конструкции. Кроме того, необходима заделка стыков между железобетонными плитами.
В основу полезной модели поставлена задача расширения арсенала средств, а именно создание дорожной конструкции высокой прочности (нагрузочной способности), и технологичной в изготовлении за счет того, что ее несущие элементы, кроме свай, изготавливаются на месте, и не требующей заделки стыков железобетонного полотна.
Поставленная задача решается тем, что дорожная конструкция имеет в своем составе забитые в грунт земляного полотна железобетонные сваи, выступающие части которых соединены между собой балками, поверх которых сформировано железобетонное полотно. От прототипа конструкция отличается тем, что дополнительно в грунте выполнена выемка, заполненная песком с формированием песчаной подушки, армирующие элементы выступающих над уровнем песчаной подушки частей свай объединены между собой соединенными с ними продольными и поперечными стержневыми армирующими элементами, поверх которых уложена и скреплена с ними армирующая сетка. При этом продольные и поперечные стержневые армирующие элементы являются составными элементами балок ростверка, сформированных путем заливки упомянутых стержневых элементов бетонным раствором в предварительно установленной на песчаной подушке опалубке, а железобетонное полотно образовано совместной заливкой бетонным раствором всех упомянутых армирующих элементов и сетки с образованием единой монолитной конструкции. Предпочтительно, толщина песчаной подушки составляет 10-90 см.
Сверху на железобетонное полотно может быть уложен слой асфальта.
Для того, чтобы лучше продемонстрировать отличительные особенности полезной модели, в качестве примера, не имеющего какого-либо ограничительного характера, ниже описан предпочтительный вариант реализации.
Пример реализации иллюстрируется Фигурой чертежа, на котором представлена схема конструкции.
Перед строительством дорожной конструкции осуществляют выборку выемки - дорожного корыта со снятием грунта на глубину 10-100 см.
Дорожная конструкция имеет в своем составе железобетонные сваи 1, забитые в грунт на глубину, превышающую глубину промерзания, что предотвращает их выдавливание при морозном пучении грунта. Практически заглубление свай может составлять от 1 до 9 метров. Сваи забиты по площади корыта продольными и поперечными рядами. Шаг рядов свайного поля вдоль оси дороги составляет 1-5 м. Максимальное расстояние между сваями (в поперечном разрезе дорожного полотна) не превышает 1,5 м. Выше уровня дна корыта выступают оголовки свай.
В дорожном корыте сформирована песчаная подушка 2 толщиной 10-90 см. Армирующие элементы выступающих над уровнем песчаной подушки частей соседних свай объединены между собой при помощи продольных и поперечных стержневых армирующих элементов (на Фигуре не показаны). В качестве последних могут быть использованы стальные стержни с сечением 5-50 мм, они соединены с выступающими армирующими элементами оголовков свай сваркой или обвязкой. Эти стальные стержни расположены в предварительно выполненной опалубке продольных и поперечных балок ростверка (соответственно поз.3 и 4), соединяющих сваи. Поверх стальных стержней уложена армирующая сетка, она скреплена с ними, а также с армирующими элементами свай. Заливка бетонным раствором опалубки для продольных и поперечных балок 3 и 4 ростверка и самого дорожного полотна 5 со стальной сеткой внутри осуществляется одновременно, с образованием единой монолитной конструкции. Высота сечения балок ростверка составляет 10-40 см, ширина - 10-60 см, толщина полотна - 10-35 см. По краю полотна может быть сформировано бортовое ограждение для фиксации укладываемого слоя асфальта. Асфальтовое покрытие укладывается на всю ширину армированной плиты (включая ширину обочин).
Таким образом, основанием автомобильной дороги служит армированная конструкция, с продольными и поперечными ребрами, образованными балками ростверка, опирающимися на свайное поле. Единый монолитный каркас не имеет стыковочных швов и не требует подгонки деталей при монтаже. Высокая технологичность изготовления конструкции обеспечивается тем, что все элементы конструкции (кроме свай) изготавливаются непосредственно на строительной площадке. Сборные железобетонные конструкции в данной технологии не применяются. Прочностные характеристики монолитной конструкции настолько высоки, что сформированная относительно невысокая песчаная подушка является только основанием для заливки бетонного раствора, и не является несущим элементом. Конструкция работает аналогично свайно-эстакадным конструкциям, применяемым при строительстве мостов.
Кроме того, изготовление армированного бетонного основания непосредственно на строительной площадке позволяет устраивать элементы безопасности дорожного движения, а также крепление соответствующих указателей, дорожной инфраструктуры.