ОТКОС ГРУНТОВОГО СООРУЖЕНИЯ, В ТОМ ЧИСЛЕ ДОРОЖНОГО ПОЛОТНА (ВАРИАНТЫ)

Заявляемая полезная модель относится к области дорожного строительства, а точнее касается откоса грунтового сооружения, в том числе дорожного полотна (варианты).
Заявляемая полезная модель найдет применение при строительстве и стабилизации склонов, откосов дорожных, промышленных и иных инженерных сооружений, а также при строительстве и рекультивации промышленных и иных инженерных сооружений.
Известен откос путепровода, содержащий на конусной боковой поверхности насыпи путепровода поверхностный профилированный слой, имеющий на всей его поверхности георешетку, закрепленную анкерами к грунтовой поверхности насыпи. Ячейки георешетки заполнены гранитным щебнем с морозостойкостью М-200 и омоноличены бетоном, благодаря чему поверхностный профилированный слой откоса имеет стабилизированную структуру, обеспечивающую прочность боковой поверхности насыпи путепровода, снижение вероятности горизонтального сдвига насыпи и ее устойчивость к ветряной и водной эрозии (Ю.М.Львович и др. «Геосинтетические и геопластиковые материалы в дорожном строительстве», Автомобильные дороги, Москва, 1998 г., вып.5, стр.10 и 62).
В основу заявляемой полезной модели положена задача путем сбалансирования геометрического размера и структуры поверхностного слоя откоса грунтового сооружения создать такую конструкцию откоса грунтового сооружения, в том числе дорожного полотна, которая имела бы более простое конструкторское решение и, при этом, обладала бы повышенной прочностью его поверхностного слоя, устойчивостью к ветровой и водяной эрозии и, таким образом, способствовала увеличению срока службы грунтового сооружения, в том числе дорожного полотна.
Эта задача решается при создании откоса грунтового сооружения, в том числе дорожного полотна, содержащего поверхностный профилированный слой, имеющий стабилизированную структуру и расположенный на конусной боковой поверхности насыпи грунтового сооружения, в котором, согласно заявляемой полезной модели, поверхностный профилированный слой в поперечном сечении имеет форму трапеции, в которой отношение длины ее средней линии к высоте насыпи грунтового
сооружения составляет от 0,8:4,5 до 0,6:6,0, при этом он содержит буровой шлам в сочетании с карбамидо-формальдегидным пенопластом, имеющим плотность 10-30 кг/куб.м, присутствующим в количестве 10-25% от объема бурового шлама, цементом присутствующим в количестве 10-20% от объема бурового шлама, и минеральным наполнителем преимущественно с размером частиц от около 2,7 до около 3,1 мм, выбранным из группы, содержащей песок и дробленный гранит, присутствующим в количестве 10-20% от объема бурового шлама.
Согласно заявляемой полезной модели, полезно, чтобы поверхностный профилированный слой дополнительно включал кальций хлористый в количестве около 2,0% от массы бурового шлама при возведении заявляемого откоса в зимнее время года при температуре ниже минус 10 град.С.
Задача также решается при создании откоса грунтового сооружения, в том числе дорожного полотна, содержащего поверхностный профилированный слой, имеющий стабилизированную структуру и расположенный на конусной боковой поверхности насыпи грунтового сооружения, в котором, согласно другому варианту выполнения заявляемой полезной модели, поверхностный профилированный слой в поперечном сечении имеет форму параллелограмма, в котором отношение длины перпендикуляра, опущенного от одной большей его боковой стороны к другой его большей боковой стороне, к высоте насыпи грунтового сооружения составляет около 0,4:4,5, при этом он содержит буровой шлам в сочетании с карбамидо-формальдегидным пенопластом, имеющим плотность 10-30 кг/куб.м, присутствующим в количестве 10-25% от объема бурового шлама, цементом присутствующим в количестве 10-20% от объема бурового шлама, и минеральным наполнителем преимущественно с размером частиц от около 2,7 до около 3,1 мм, выбранным из группы, содержащей песок и дробленный гранит, присутствующим в количестве 10-20% от объема бурового шлама, при этом полезно, чтобы полезно, чтобы поверхностный профилированный слой дополнительно включал кальций хлористый в количестве около 2,0% от массы бурового шлама при возведении заявляемого откоса в зимнее время года при температуре ниже минус 10 град.С.
Технический результат заявляемой полезной модели (варианты) состоит в разработке конструкции откоса грунтового сооружения, в том числе дорожного полотна, в которой достигнуто сбалансирование геометрического размера поверхностного слоя откоса грунтового сооружения и его структуры, что
обеспечивает прочность его поверхностного слоя, устойчивость к ветровой и водяной эрозии при упрощении конструкции в целом.
Дальнейшие цели и преимущества заявляемой полезной модели (варианты) станут ясны из последующего подробного описания откоса грунтового сооружения, в том числе дорожного полотна, и поясняющих чертежей, на которых
Фиг.1 изображает откос грунтового сооружения, согласно заявляемой полезной модели, поперечный разрез;
Фиг.2 то же, что на фиг.1, второй вариант выполнения;
Фиг.3 то же, что на фиг.1, третий вариант выполнения.
Заявляемый откос грунтового сооружения, в том числе дорожного полотна, содержит расположенный на конусной боковой поверхности 1 (фиг.1) насыпи 2 грунтового сооружения поверхностный профилированный слой 3, имеющий в поперечном сечении форму трапеции, как это показано на фиг.1 и фиг.2, в которой отношение длины ее средней линии (а) к высоте (h) насыпи грунтового сооружения составляет от 0,8:4,5 до 0,6:6,0.
Выполнение поверхностного профилированного слоя 2, согласно варианту выполнения заявляемой полезной модели, состоит в том, что в поперечном сечении слой 3 имеет форму параллелограмма, как это показано на фиг.3, в котором отношение длины перпендикуляра (b), опущенного от одной большей его боковой стороны к другой его большей боковой стороне, к высоте (h) насыпи грунтового сооружения составляет около 0,4:4,5.
Стабилизированная структура поверхностного профилированного слоя 3 достигнута благодаря сбалансированию указанного геометрического размера поверхностного слоя 3 откоса грунтового сооружения и структуры слоя 3, выполненного, согласно заявляемой полезной модели, из бурового шлама, взятого в сочетании с карбамидо-формальдегидным пенопластом, имеющим плотность 10-30 кг/куб.м, присутствующим в количестве 10-25% от объема бурового шлама, цементом, преимущественно марки М400 Д20, присутствующим в количестве 10-20% от объема бурового шлама, и минеральным наполнителем преимущественно с размером частиц от около 2,7 до около 3,1 мм, выбранным из группы, содержащей песок и дробленный гранит, присутствующим в количестве 10-20% от объема бурового шлама.
Буровой шлам - это образующаяся в процессе строительства нефтяной скважины вязкопластичная масса, насыщенная водой, содержащая, в основном, выбуренную породу и химические реагенты бурового раствора.
Состав бурового шлама в некоторой мере зависит от нефтяного месторождения и может иметь, в качестве примера, следующий состав: нефтепродукты - около 1,2 мас%, вода - около 21,17 мас%, глинистые сланцы - около 15,54 мас%, высокопластичные глины - около 31,15%, песок - около 14,6%, алевролиты - около 8,0%, барит - около 0,85%, карбанаты - около 0,5%, сайпан - около 0,13%, карбоксиметилцеллюлоза - около 0,04%, нитрилотриметилфосфоновая кислота -около 0,025%, сайдрил - около 0,07%, трибос - около 0,07%, графит - около 0,14%, глинопорошок - около 1,5%, тяжелые металлы - около 4,5%, механические примеси - около 0,6%.
Согласно заявляемой полезной модели, полезно, чтобы поверхностный профилированный слой 3 дополнительно включал кальций хлористый в количестве около 2,0% от массы бурового шлама при возведении заявляемого откоса в зимнее время года при температуре ниже минус 10 град.С.
Как показали испытания, в том случае, когда поверхностный профилированный слой 3, имеющий в поперечном сечении форму трапеции (фиг.1 и фиг.2), выполнен с геометрическими размерами, выходящими из заявленного диапазона отношения длины средней линии (а) трапеции к высоте (h) насыпи грунтового сооружения, то есть менее 0,8:4,5 и более 0,6:6,0, наблюдают, так называемое, расползание поверхностного профилированного слоя 3 со временем и его быстрое разрушение под воздействием природных факторов - ветра, дождя.
Такое же расползание поверхностного профилированного слоя 3 со временем и его быстрое разрушение под воздействием природных факторов - ветра, дождя наблюдают, как показали испытания, в том случае, когда поверхностный профилированный слой 3, имеющий в поперечном сечении имеет форму параллелограмма, как это показано на фиг.3, выполнен с геометрическими размерами, выходящими из заявленного диапазона отношения длины перпендикуляра (b) (который опущен от одной большей боковой стороны параллелограмма к другой его большей боковой стороне) к высоте (h) насыпи грунтового сооружения, то есть более или менее 0,4:4,5.
Таким образом, несоблюдение заявленных геометрических размеров поверхностного профилированного слоя приводит к его разрушению и снижает срок службы грунтового сооружения, в том числе дорожного полотна.
Исследования показали, что устойчивостью к ветровой и водяной эрозии откоса грунтового сооружения может быть достигнута лишь при выполнении его поверхностного слоя 3 в заявляемой геометрической форме и заявляемых размерах. При этом было найдено, что достигнутая структура поверхностного профилированного слоя 3 обеспечивает его самофиксацию на уклоне откоса, что также способствует устойчивости откоса грунтового сооружения к ветровой и водяной эрозии.
Стабилизированная структура поверхностного профилированного слоя 3 достигнута благодаря сбалансированию указанного геометрического размера поверхностного слоя 3 откоса грунтового сооружения и структуры слоя 3. При содержании в слое 3 цемента в количестве, меньшем 10% от объема бурового шлама, не может быть исключена текучесть бурового шлама, что нежелательно как при транспортировке бурового шлама к месту строительства, так и в отношении достижения стабилизированной структуры поверхностного профилированного слоя 3. Увеличение содержания в слое 3 цемента сверх 20% не влияет в позитивном направлении на структуру поверхностного профилированного слоя 3, но увеличивает его себестоимость.
При содержании в слое 3 карбамидо-формальдегидного пенопласта, имеющего плотность 10-30 кг/куб.м, в количестве, меньшем 10% от объема бурового шлама, не может быть достигнута та степень сыпучести бурового шлама, которая необходима при формировании поверхностного профилированного слоя 3. Превышение содержания в слое 3 карбамидо-формальдегидного пенопласта сверх 25% не влияет в позитивном направлении на структуру поверхностного профилированного слоя 3, но увеличивает его себестоимость. Указанная роль названного пенопласта достигается, как показали исследования, лишь при использовании карбамидо-формальдегидного пенопласта с плотностью 10-30 кг/куб.м. Несоблюдение условия по плотности пенопласта не обеспечивает самофиксацию поверхностного профилированного слоя на уклоне откоса и негативно влияет на структуру поверхностного профилированного слоя 3.
При содержании в слое 3 минерального наполнителя в количестве, меньшем 10% от объема бурового шлама, не может быть исключена текучесть бурового шлама и не может быть достигнута та степень сыпучести бурового шлама, которые необходимы при формировании поверхностного профилированного слоя 3 и достижения такой его структуры, при которой наблюдают ее стабилизацию, а заявляемый откос грунтового сооружения приобретает желаемую устойчивость к ветровой и водяной эрозии. Повышение количества минерального наполнителя сверх 20% не влияет в позитивном направлении на структуру поверхностного профилированного слоя 3, но увеличивает его себестоимость.
Говоря о минеральном наполнителе преимущественно с размером частиц от около 2,7 до около 3,1 мм, мы сообщаем, что речь идет о стандартном материале, традиционно используемом в строительстве, то есть песке и дробленом граните. Минеральный наполнитель, имеющий размер частиц, выходящий за 2,7-3,1 мм, не обеспечит достижение гомогенности исходной смеси на основе буралитового шлама и не обеспечивает достижение такой структуры поверхностного профилированного слоя 3, при которой наблюдают ее стабилизацию, а заявляемый откос грунтового сооружения приобретает желаемую устойчивость к ветровой и водяной эрозии.
Таким образом лишь при сбалансировании указанного геометрического размера поверхностного слоя 3 откоса грунтового сооружения и структуры слоя 3 может быть достигнута стабилизация поверхностного профилированного слоя 3 и создана устойчивая конструкция откоса грунтового сооружения, обладающего увеличенным сроком службы грунтового сооружения, в том числе дорожного полотна.
Результатом заявляемой полезной модели является создание откоса грунтового сооружения, в том числе дорожного полотна, обладающего прочным поверхностным слоем 3, способным, благодаря своему составу и, соответственно, своей структуре, к самофиксации на уклоне откоса. Созданный откос обладает устойчивостью к ветровой и водяной эрозии при упрощении конструкции откоса в целом.