СПОСОБ УШИРЕНИЯ ДОРОЖНОЙ КОНСТРУКЦИИ
METHOD OF ROAD CONSTRUCTION BROADENING

Изобретение относится к области дорожного строительства, в частности к реконструкции и капитальному ремонту автомобильных дорог федерального и регионального значения. Предлагаемые решения являются развитием способа по патенту на изобретение №2538560 и потребуются при наличии обочины, укрепленной асфальтобетоном, щебнем и засевом трав, а также при выполнении уширения дорожной конструкции способами по упомянутому патенту, где после обрезки дисковой фрезой кромки покрытия на ширину не более 100 мм остается окраинная часть нижележащего (подстилающего) слоя уплотненного щебня.
Целью настоящего изобретения является повышение надежности процесса вдавливания металлических шпунтовых свай при устройстве «стены в грунте» уменьшением вероятности повреждения нижней кромки сваи, достигаемой удалением перед вдавливанием свай упомянутых выше труднопреодолимых препятствий. В результате чего обеспечивается стабильность физико-механических свойств и сохранность напряженно-деформированного состояния материалов конструктивных слоев существующей дорожной одежды, снижаются затраты энергии на погружение свай, появляется возможность применения облегченных свай и сваевдавливающих машин легкой серии, повышается производительность и качество работ.
Поставленная цель достигается сочетанием и строгой последовательностью технологических операций, выполняемых набором существующих машин и механизмов без применения ручного труда. Предлагается применить дорожную фрезу в начале уширения дорожной конструкции для удаления с обочины уплотненного слоя щебня с одновременной непрерывной погрузкой его в кузов идущего рядом самосвала и колесный грунторез для удаления откосов слоев уплотненного щебня укрепительной полосы дорожной одежды прорезанием траншеи до песчаного подстилающего слоя. После этих операций появляется возможность и удобная чистая площадка для беспрепятственного устройства с меньшими затратами энергии «стены в грунте» из облегченных шпунтовых свай, прилегающей к боковой плоскости слоев покрытия укрепительной полосы, открытой проходом фрезы. «Стена в грунте», как и в известном способе уширения по патенту №2538560, может быть выполнена с использованием извлекаемых металлических шпунтовых свай самоходной сваевдавливающей машиной. Сооруженная по заявленному способу шпунтовая стена обеспечит выполнение всех последующих операций по разборке и устройству дорожной конструкции. Предлагаемая последовательная комбинация технологических операций позволяет надежно и дешево выполнять уширения дорожных конструкций автомобильных дорог с укрепленными обочинами.
На фиг. 1 - график зависимости Кд-F(v); здесь Кд=Qст/Qдин; на фиг. 2 - трехмерное изображение фрагмента дорожной конструкции, которой не рекомендовалось перед уширением предварительное дополнительное покрытие и одна из сторон которой уширяется по предлагаемому способу; на фиг. 3 - вид Е на фиг. 2. на фиг. 4 - трехмерное изображение фрагмента реконструированной по предлагаемому способу дорожной конструкции без смещения оси дороги; здесь S1 - ширина существующего деятельного слоя, a S2 - величина его уширения
СПОСОБ ОСУЩЕСТВЛЯЕТСЯ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ.
Прежде всего необходимо установить рекомендуемую скорость движения транспортных средств по участку ремонта, соответствующую значению динамического коэффициента, равного 2 (см. фиг. 1). С этой целью до начала работ по уширению дорожной конструкции для расчетного автомобиля для данной категории дороги устанавливается значение удельного давления под колесом статического и при разных скоростях от 20 до 90 км/ч динамического, строится график зависимости Кд-F(v) и определяется значение рекомендуемой скорости. Если рекомендуемая скорость окажется менее 40 км/ч, то в первую очередь необходимо устроить все слои покрытия по проекту на всей ширине существующего покрытия. После чего можно приступать к устройству «стены в грунте». Для этого сначала проходом по обочине 1, состоящей из укрепительной полосы 2, полосы 3 уплотненного щебня и полосы грунта 4, укрепленной засевом трав, в направлении движения вдоль кромки 5 (см. фиг. 2) укрепительной асфальтобетонной полосы 2 обочины 1 самоходная фрезерная машина (дорожная фреза) методом холодного фрезерования удаляет слой 6 уплотненного щебня шириной полосы 7 не менее 1,2 м. Здесь и далее под шириной полосы подразумевается след удаленного слоя на поверхности (горизонтальный размер удаленного слоя), определяющий площадь сечения. Ширина удаляемой полосы щебня не должна быть больше установленной колеи колесного грунтореза, идущего следом. Одновременно с удалением щебня торец фрезы машины обновляет боковую плоскость В полосы 2, что обеспечит далее повышение прочности соединения старого и нового асфальтобетонных покрытий. Разуплотненный щебень обочины 1 непрерывно удаляется конвейером машины в кузов самосвала, идущего спереди или сзади, в зависимости от модели фрезерной машины. За счет точности настройки положения фрезы по глубине (+/-1 мм) обеспечивается однородность состава разуплотненного материала, который транспортируется в отведенное место с целью дальнейшего использования при уширении данного участка дороги. Дно 8 слоя 6 может иметь несущественный уклон до 0,040 в сторону обочины. Затем колесный трактор, например, МТЗ-82.1, оснащенный Баровой пилой, смещенной влево от оси симметрии трактора, с одним шнеком справа от пилы, с шириной цепи 120 мм, проходом в том же направлении прорезает вдоль плоскости В траншею 9 до уровня D верха песчаного подстилающего слоя дорожной одежды 10 шириной полосы, определяемой размером цепи, удаляя откосные части 11 уплотненных слоев 12 и 13 щебня уширяемой стороны дорожной конструкции, препятствующие вдавливанию свай 14. Смесь разуплотненного щебня откосов 11 и грунта обочины 1 выносится вперед и наверх цепью и распределяется шнеком Бары по дну 8 слоя 6. В результате устраняются все труднопреодолимые препятствия погружению свай 14, сокращается рабочий ход вдавливания. Прилегающая к траншее территория не имеет препятствий, значительных неровностей и скоплений дробленого цепью материала для идущей следом без значительного временного разрыва самоходной сваевдавливающей машины. При этом не требуется больших усилий вдавливания. В целом создается необходимая рабочая площадка для устройства «Бокового упора Меркушова» в виде «стены в грунте» из металлических шпунтовых свай. Облегченная извлекаемая свая 14, заостренная снизу с плоским торцом сверху и овальной проушиной Р под крюк (см. фиг. 3), выполнена из металлического шпунтового профиля, обладающего достаточной прочностью и устойчивостью при погружении. Длина свай одинаковая в пределах ремонтируемого участка дороги, имеющего одну толщину дорожной одежды 10. Погружение извлекаемых свай 14 в тело дорожной конструкции, не оказывая вредного воздействия на дорожную одежду 10, завершается, когда верхние торцы свай 14 с проушинами Р возвышаются над уровнем покрытия 15 полосы движения 16 на минимальную высоту, достаточную для размещения захвата грузоподъемного механизма. При этом нижний конец каждой сваи за счет выверенной длины сваи оказывается в толще деятельного (рабочего) слоя 17 уплотненного грунтового основания на достаточной глубине, обеспечивающей устойчивость сваи и «стены в грунте» в целом. Машина может быть на гусеничном ходу и двигаться по обочине, после частичной разборки дорожной конструкции до уровня А дна 8 слоя 6, не повреждая дорожное покрытие. Движение машины может быть как по ходу движения транспорта, так и навстречу, при этом полоса движения 16 уширяемой стороны дороги всегда свободна для доставки расходуемых шпунтовых свай. Место вдавливания свай может быть перед машиной, сзади нее или сбоку. Сваевдавливающая техника на пневмоколесном ходу или на обрезиненных колесах может двигаться по покрытию 15 полосы движения 16 в обоих направлениях. При этом место вдавливания может быть слева и справа от машины, а расходуемые сваи могут доставляться по обочине. При вдавливании извлекаемых свай 14 колесные машины могут двигаться в обоих направлениях, оставляя траншею между колес, при этом место вдавливания свай должно быть сзади. Ориентиром на плоскости при вдавливании свай будет плоскость В, перпендикулярная плоскости дна 8, образованная при фрезеровании слоя 6, которая в дальнейшем станет плоскостью стыка старого и нового покрытия. Сооруженная свайная стена позволяет приступить автогрейдеру к удалению оставшейся части полосы щебня 3, грунта обочины 1 и откоса насыпи 18 вдоль всего сооружения на участке уширения без опасения деформации, разуплотнения и разрушения дорожной одежды 10. Глубина подготовленного корыта – до уровня С низа дорожной одежды 10, а ширина его, достаточная для создания дополнительной полосы S2 (см. фиг. 4) деятельного слоя 17 грунтового основания на расчетную величину уширения. Дополнительная полоса S2 деятельного слоя 17 рекомендуемой толщины устраивается встык с уже существующей с послойным уплотнением грунта до максимальной плотности при оптимальной влажности. Затем устраивают все конструктивные слои новой дорожной одежды 19 на дополнительной полосе 20 и обочине 21 из материалов, аналогичных материалам старой дорожной одежды по качеству, толщине и степени уплотнения, сопровождая устройство каждого слоя подсыпкой грунта на обочину земляного полотна с одновременным уплотнением всего уровня. При этом производят поэтапное, после уплотнения каждого слоя, извлечение с использованием грузоподъемного механизма сваевдавливающей машины каждой сваи 14 на величину, равную толщине данного слоя, а после уплотнения на 50% последнего слоя 22 дорожной одежды 19 все сваи извлекают полностью и перевозят на следующий участок. После чего последовательно послойно устраивают новое двухслойное покрытие из пористого 23 и плотного 24 асфальтобетона, примыкающее по плоскости В к слоям 25 и 26 старого покрытия, сопровождая устройство каждого слоя послойным устройством полосы щебня 27 и полосы грунта 28 новой обочины 21. Следом без промедления устраивают защитный слой 29 асфальтобетонного покрытия по полной ширине укрепленной поверхности со смещением или без смещения оси О дороги. Смещение оси дороги достигается профилированием асфальтобетонной смеси замыкающего защитного слоя 29 перед ее уплотнением. Завершается процесс подсыпкой и уплотнением слоев щебня 30 и грунта 31 на новой обочине 21 и обновленной обочине 32.