Что такое дорожное полотно. Дорожное строительство
Изобретение относится к дорожному строительству. Дорожное полотно, расположенное на грунте, содержит основание, водоотводные канавы, выполненные вдоль основания, расположенное на основании армирующее устройство и насыпь поверх армирующего устройства. Новым является то, что армирующее устройство содержит дренажные прорези, внутри которых размещена уплотненная песчано-гравиевая смесь и которые выполнены в основании грунта поперек дорожного полотна на глубину, превышающую высоту основания и достигающую уровня грунта, обладающего фильтрационными свойствами и с расчетным шагом и шириной, определяемыми достижением консолидации грунтов в строительный период, а также содержит поверх дренажных прорезей армирующую прослойку, обеспечивающую фильтрацию жидкости во всех направлениях без изменения свойств армирующей прослойки при увеличении нагрузок на дорожное полотно, а на армирующей прослойке также размещена песчано-гравиевая смесь, уплотненная виброкатками. Новым в способе возведения дорожного полотна является то, что для армирующего устройства делают дренажные прорези поперек дорожного полотна с расчетным шагом и шириной, определяемыми достижением консолидации грунтов в строительный период, и глубиной до уровня грунта, обладающего фильтрационными свойствами, засыпают дренажные прорези песчано-гравиевой смесью, уплотняют ее, располагают поверх дренажных прорезей армирующую прослойку, засыпают армирующую прослойку песчано-гравиевой смесью, которую уплотняют, а затем отсыпают насыпь слоями и каждый отсыпанный слой уплотняют виброуплотнением. Техническим результатом изобретения является повышение несущей способности дорожного полотна и ускорение консолидации грунтов основания. 2 н. и 6 з.п.ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к дорожному строительству, а точнее касается дорожного полотна и способа его возведения преимущественно на слабых грунтах.
Изобретение может быть использовано для сооружения железных и автомобильных дорог в сложных инженерно-геологических условиях, особенно в районах распространения переувлажненных глинистых грунтов, которые составляют слабое основание и практически редко используются для возведения дорожного полотна.
Известно автодорожное полотно, которое может быть использовано при возведении автомобильных дорог на слабых грунтах, включающее основание грунта, насыпь с армирующим элементом в виде разрезанных по середине протектора утилизированных покрышек, связанных между собой канатами. В основании полотна покрышки уложены плоскостью реза кверху с убывающим диаметром в стороны от центра полотна к краям, а в откосах насыпи - плоскостью реза вниз с возрастающим диаметром от полотна до основания насыпи (патент RU №2200785, МКИ Е 01 С 5/00, 19.07.2001).
Известен способ возведения этого полотна, заключающийся в том, что полосу, отведенную под дорогу, разравнивают, возводят насыпь, послойно уплотняя, по насыпи и в откосах насыпи укладывают покрышки и верхний слой насыпи с уложенными покрышками, уплотняют, вдавливая их в верхний слой насыпи (там же).
Известен способ строительства дорожного полотна, который может быть использован при строительстве дорог в условиях слабых грунтов на болотах и заторфованных территориях (патент RU №2043455, МКИ Е 01 С 5/00, 16.04.1992). Способ строительства дорожного полотна включает возведение насыпи, укладку резанных пополам по протекторной части утилизованных покрышек и соединенных в маты в основание дороги поверх лежней, уложенных с расчетным шагом, засыпку насыпи с последующим уплотнением, после чего возводят насыпь. Засыпку насыпи выполняют слаборазложившимся торфом или песком с последующей укладкой геотекстильной прослойки.
Известен способ строительства земляных сооружений в районах крайнего севера с повышенными экологическими требованиями (патент RU №2221101, МКИ Е 01 С 1/00, 20.03.2002), при котором выбор и создание геодезической разбивочной основы дорог осуществляют через обводненные территории - озера, площадок под строительство и кустов - в границах этих озер, а отсыпку или намыв земляных сооружений производят на их талое основание. При строительстве используют отсыпку из мерзлых грунтов.
Известен способ возведения дороги на слабых грунтах (SU №1174513 А, МКИ Е 01 С 9/08, 15.07.1983), при котором используют объемные элементы из полиэтиленового материала, заполненных местной илистой смесью, которые раскладывают по земляному полотну, промежуточный слой между секциями выполняют из двойного полиэтиленового материала, а верхний дополнительно экранируют слоем полиэтиленового полотнища, а затем подвергают окончательной обваловке всю конструкцию.
Известен способ строительства автодорог (патент RU №2040626, МКИ Е 01 С 9/00, 15.01.1993), при котором выполняют искусственные сооружения: канавы и водоотводные устройства, ведут подготовку земляного полотна путем формирования продольного и поперечного профилей дороги с возведением насыпей и выемок, выполняют подстилающий слой из песка и устраивают покрытие. При этом подстилающий слой в подтапливаемых местах выполняют из песка высотой 50-60 см от максимального уровня грунтовых и паводковых вод. Покрытие выполняют из глины или суглинка, сверху которого укладывают дополнительный слой песка, после чего производят полив водой и укатку для образования связной скелетистой структуры.
В основу предлагаемого изобретения поставлена задача интенсификации строительства дорог, уменьшения их стоимости и повышения эксплуатационных качеств дорожного полотна в условиях слабых грунтов.
Технический результат - повышение несущей способности и ускорение консолидации грунтов основания.
Поставленная задача решается тем, что дорожное полотно, расположенное на грунте и содержащее основание, водоотводные канавы, выполненные вдоль основания, расположенное на основании армирующее устройство и насыпь поверх армирующего устройства, имеет армирующее устройство, которое содержит дренажные прорези, внутри которых размещена уплотненная песчано-гравиевая смесь и которые выполнены в основании грунта поперек дорожного полотна на глубину, превышающую высоту основания и достигающую уровня грунта, обладающего фильтрационными свойствами и достаточной несущей способностью, и с расчетным шагом и шириной, определяемыми достижением консолидации грунтов в строительный период, а также содержит на дренажных прорезях армирующую прослойку, обеспечивающую одновременную фильтрацию жидкости во всех направлениях без изменения свойств армирующей прослойки при увеличении нагрузок на дорожное полотно, а на армирующей прослойке также размещена песчано-гравиевая смесь.
Целесообразно, чтобы расчетный шаг дренажных прорезей составлял бы от 4 до 6 метров.
Целесообразно, чтобы ширина дренажных прорезей составляла бы от 1 до 1,4 м.
Также целесообразно, чтобы глубина дренажных прорезей составляла бы до 3,5...4 м.
Очень целесообразно, чтобы армирующая прослойка была бы выполнена из геотекстиля.
Поставленная задача решается также тем, что в способе возведения дорожного полотна, преимущественно на слабых грунтах, заключающемся в том, что выполняют основание в грунте, водоотводные канавы вдоль основания и располагают на основании армирующее устройство и насыпь поверх армирующего устройства, для армирующего устройства делают дренажные прорези поперек дорожного полотна с расчетным шагом и шириной, определяемыми достижением консолидации грунтов в строительный период, и глубиной до уровня грунта, обладающего фильтрационными свойствами и достаточной несущей способностью, засыпают дренажные прорези песчано-гравиевой смесью, располагают на дренажных прорезях армирующую прослойку, обеспечивающую одновременную фильтрацию жидкости во всех направлениях без изменения свойств армирующей прослойки при увеличении нагрузок на дорожное полотно, засыпают армирующую прослойку песчано-гравиевой смесью, которую уплотняют, а затем отсыпают насыпь слоями и каждый отсыпанный слой уплотняют виброуплотнением.
Целесообразно, чтобы при виброуплотнении проводили бы коррекцию технологической нагрузки для выбора оптимального режима уплотняющей нагрузки и расчетного коэффициента безопасности.
Целесообразно также, чтобы толщина слоя отсыпки составляла бы от 0,4 до 0,6 м.
В дальнейшем предлагаемое изобретение поясняется чертежами, на которых: на фиг.1 изображен горизонтальный срез дорожного полотна согласно изобретению, на фиг.2 - то же дорожное полотно, разрез А-А (поперечный профиль), на фиг.3 - то же дорожное полотно, разрез В-В (поперечный профиль), на фиг.4 - графики изменения показателя текучести по глубине дорожного полотна в естественном залегании (1) и при возведении дорожного полотна (2), согласно изобретению.
Дорожное полотно (фиг.1) содержит основание 1, водоотводные канавы 2, выполненные вдоль основания 1 дорожного полотна, расположенное на основании армирующее устройство.
Армирующее устройство, согласно изобретению, содержит дренажные прорези 3, внутри которых размещена уплотненная песчано-гравиевая смесь, армирующую прослойку 5, расположенную на дренажных прорезях 3 и обеспечивающую одновременную фильтрацию жидкости во всех направлениях без изменения свойств армирующей прослойки при увеличении нагрузок на дорожное полотно. На армирующей прослойке 5 также размещена песчано-гравиевая смесь 6.
Дренажные прорези 3 выполнены в основании 1 поперек дорожного полотна на глубину Н (фиг.2), превышающую глубину вырезки h основания 1 (фиг.3), и достигают уровня грунта 4, обладающего фильтрационными свойствами и достаточной несущей способностью. Дренажные прорези 3 выполняют в основании 1 с расчетным шагом t и шириной 1, определяемыми достижением консолидации грунтов в строительный период.
Дорожное полотно содержит также насыпь 7 поверх армирующего устройства. Насыпь 7 и песчано-гравиевая смесь 6 армирующего устройства уплотнены.
Дренажные прорези 3, согласно изобретению, могут располагаться с шагом t - от 4 до 6 м, иметь ширину 1 - от 1,0 до 1,4 м и глубину Н - 3,5...4 м.
В качестве армирующей прослойки 5, для снижения напряжения в грунте и повышения его прочности, используют материал, обеспечивающий подвижность и дренажные (фильтрацию во всех направлениях без изменения свойств при увеличении нагрузок) свойства во всех направлениях, - синтетический материал, например, широко известный геотекстиль. Для засыпки 6 используют песчано-гравиевую смесь.
Система уплотненных дренажных прорезей и армирующего покрытия с уплотненной засыпкой, согласно изобретению, образуют в основании дорожного полотна единое устройство с одновременным армирующим и фильтрационным отжимом, повышающее несущую способность дорожного полотна на слабом основании и ускоряющее консолидацию грунтов основания.
Дорожное полотно возводят следующим образом.
Вырезают почвенно-растительный слой на глубину 0,5-1 м и на ширину дорожного полотна и засыпают полученную вырезку песчано-гравиевой смесью для получения основания 1. Вырезают грунт под водоотводные канавы 2 в виде углубления в грунте по обеим сторонам вдоль дорожного полотна глубиной до 4 м, шириной 1,5-2 м в зависимости от фильтрационных характеристик грунтов и засыпают полученную вырезку песчано-гравиевой смесью.
Затем вырезают дренажные прорези 3, согласно изобретению, поперек дорожного полотна с шагом от 4 до 6 м в виде углубления в грунте на глубину до уровня грунта, обладающего фильтрационными свойствами и достаточной несущей способностью, глубиной, например, 4 м, шириной от 1,0 до 1,4 м. Вырезку дренажных прорезей проводят экскаватором с одновременным заполнением их песчано-гравиевой смесью, осуществляемой фронтальным погрузчиком, работающим в едином звене с экскаватором, при этом разрыв между ними не должен превышать 5-10 метров. На уровне поверхности земли в основание насыпи укладывают армирующую прослойку 5 из геотекстиля, при этом ширина укладки должна обеспечивать перекрытие продольных дренажных канав. Раскатка рулонов геотекстиля производится вручную с перехлестом полотен на 22-24 см и закреплением через каждые 1,5 м. Затем приступают к засыпке песчано-гравиевой смеси поверх геотекстиля. Засыпка геотекстиля производится способом "с головы", толщина слоя 0,6 м (по условию безопасности слабого основания, для которого коэффициент безопасности больше 1), разравнивание осуществляется бульдозером или автогрейдером от середины к краям. Засыпанный песчано-гравиевый слой 6 уплотняют катками без вибрации. Затем отсыпают насыпь 7 слоями 8 из грунта. Каждый отсыпанный слой 8 уплотняют виброуплотнением. Для виброуполтения используют катки 9, которые перемещаются поперек отсыпанного слоя 8. Перемещение катков показано пунктиром.
При виброуплотнении, проводимом для повышения прочности, проводят коррекцию технологической нагрузки для выбора оптимального режима уплотняющей нагрузки и расчетного коэффициента безопасности.
Отсыпку насыпи 7 производят с толщиной отсыпанного слоя 0,4 м...0,6 м. Каждый отсыпанный слой виброуплотняют в течение расчетного времени, определяемого из условия достижения расчетной степени консолидации слабого основания. Виброуплотнение ведут под контролем (мониторингом) путем отбора проб грунтов насыпи 7 и основания 1 из предварительно пробуренной скважины, определения характеристик отобранных проб и расчета параметров: модуля деформации, осадки, порового давления, рассчитывают коэффициент безопасности и устойчивости, сравнивают с расчетными значениями и по ним корректируют интенсивность технологической нагрузки на возводимое дорожное полотно, влияя на виброуплотнение, частоту вибрации, амплитуду вибрации и продолжительность виброуплотнения. Практически это можно осуществить, например, изменением режима работы катка, скорости его движения, а также толщиной и числом слоев отсыпки, типом и толщиной синтетического материала. В ходе интенсивного виброуплотнения возрастает поровое давление. Армирующая прослойка, согласно изобретению, позволяет под вибронагрузкой дополнительно отжимать и отводить воду из грунтовых слоев под возводимым дорожным полотном, снижая водонасыщенность слабых грунтов. Это, в свою очередь, дает возможность повысить уплотняющую нагрузку, увеличить строительную осадку и прочность дорожного полотна. В целом, расчет контрольных параметров непосредственно связан с оценкой безопасности возводимого дорожного полотна при постоянно возрастающей нагрузке.
Дорожное полотно и способ возведения дорожного полотна, согласно изобретению, были применены на экспериментальном участке дорожного полотна на походах к мостовому переходу через реку. Масса применяемых катков была от 12 до 20 т, скорость движения 4,5-5 км/ч. В первом слое отсыпки виброуплотнение проводилось катками поперек дренажных прорезей в течение 4...5 дней. Мониторинг показал, что консолидация грунтов основания была достигнута в строительный период. Ускорение консолидации грунтов составило 75-80% по сравнению с временной пригрузкой при неизменной конструкции насыпи. Модуль деформации повысился на 3,7-4,5 МПа, повысились прочностные характеристики: сцепления - на 25-35%, угла внутреннего трения - на 30-40%. Плотность грунтов основания увеличилась на 4-6%, влажность грунтов основания уменьшилась на 4-6%.
На фиг.4 представлены результаты изменения показателя текучести по глубине дорожного полотна в естественном залегании (1) и при возведении дорожного полотна (2), согласно изобретению, которые получили на основании анализа двух групп проб грунтов по глубине, взятых из пробуренных скважин на экспериментальном участке. Как видно из графиков, при возведении дорожного полотна улучшен показатель текучести и, следовательно, повышена несущая способность и ускорена консолидация слоев грунта основания.
1. Дорожное полотно, расположенное на грунте и содержащее основание, водоотводные канавы, выполненные вдоль основания, расположенное на основании армирующее устройство и насыпь поверх армирующего устройства, отличающееся тем, что армирующее устройство содержит дренажные прорези, внутри которых размещена уплотненная песчано-гравиевая смесь и которые выполнены в основании грунта поперек дорожного полотна на глубину, превышающую высоту основания и достигающую уровня грунта, обладающего фильтрационными свойствами, и с расчетным шагом и шириной, определяемыми достижением консолидации грунтов в строительный период, а также содержит поверх дренажных прорезей армирующую прослойку, обеспечивающую фильтрацию жидкости во всех направлениях без изменения свойств армирующей прослойки при увеличении нагрузок на дорожное полотно, а на армирующей прослойке также размещена песчано-гравиевая смесь, уплотненная виброкатками.
2. Дорожное полотно по п.1, отличающееся тем, что расчетный шаг дренажных прорезей составляет от 4 до 6 м.
3. Дорожное полотно по п.1, отличающееся тем, что ширина дренажных прорезей составляет от 1 до 1,4 м.
4. Дорожное полотно по п.1, отличающееся тем, что армирующая прослойка выполнена из геотекстиля.
5. Дорожное полотно по п.1, отличающееся тем, что глубина дренажных прорезей составляет до 3,5...4 м.
6. Способ возведения дорожного полотна по п.1, отличающийся тем, что в армирующем устройстве выполняют дренажные прорези поперек дорожного полотна с расчетным шагом и шириной, определяемыми достижением консолидации грунтов в строительный период, и глубиной до уровня грунта, обладающего фильтрационными свойствами, засыпают дренажные прорези песчано-гравиевой смесью, уплотняют ее, располагают поверх дренажных прорезей армирующую прослойку, обеспечивающую фильтрацию жидкости во всех направлениях без изменения свойств армирующей прослойки при увеличении нагрузок на дорожное полотно, засыпают армирующую прослойку песчано-гравиевой смесью, которую уплотняют, а затем отсыпают насыпь слоями и каждый отсыпанный слой уплотняют виброуплотнением.
Многополосное, встречное, а также попутное направление движения механических транспортных средств .
Термин включает в себя комплекс функционально связанных конструктивных элементов и искусственных инженерных сооружений , специально предназначенных для обеспечения безопасного движения автомобильных и других транспортных средств с расчётными скоростями, нагрузками и габаритами, с заданной интенсивностью движения в течение длительного времени, а также участки земель, предоставленные для размещения этого комплекса, и пространство в пределах установленного габарита.
История
Определение понятия «дорога» в России закреплено законодательно . Согласно Федеральному закону от 10.12.1995 № 196-ФЗ «О безопасности дорожного движения», дорога - обустроенная или приспособленная и используемая для движения транспортных средств полоса земли либо поверхность искусственного сооружения. Дорога включает в себя одну или несколько проезжих частей, а также трамвайные пути , тротуары , обочины и разделительные полосы при их наличии. В Федеральном законе от 08.11.2007 № 257-ФЗ «Об автомобильных дорогах и о дорожной деятельности в Российской Федерации и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации» даётся определение автомобильная дорога - объект транспортной инфраструктуры, предназначенный для движения транспортных средств и включающий в себя земельные участки в границах полосы отвода автомобильной дороги и расположенные на них или под ними конструктивные элементы (дорожное полотно, дорожное покрытие и подобные элементы) и дорожные сооружения, являющиеся её технологической частью, - защитные дорожные сооружения, искусственные дорожные сооружения, производственные объекты, элементы обустройства автомобильных дорог.
Автомобильные дороги имеют большое количество перекрёстков , пересечений с железнодорожными путями и трубопроводами, и потому проектируются с учётом требований техники безопасности. Стоимость работ по текущему ремонту и содержанию автодорог определяется подсчётом продукции дорожного хозяйства. В некоторых странах для финансирования работ по поддержанию хорошего состояния автодорог введена плата с водителей за проезд по некоторым дорогам.
Основные элементы автомобильной дороги
Левостороннее и правостороннее движение
Наличие левостороннего либо правостороннего движения зависит от конкретной страны. В странах с правосторонним движением дорожные знаки расположены в основном на правой стороне дороги, на перекрёстках с круговым движением движение осуществляется против часовой стрелки, пешеходы при переходе через дорогу с двухсторонним движением сначала смотрят налево , в странах с левосторонним движением - наоборот.
Ничего вечного, как известно, в нашем мире нет, однако всегда хочется пользоваться чем-то, что может служить долгие годы, неизменно сохраняя свои высокие функциональные качества. Когда речь идет о российских дорогах, то в принципе хотелось бы, чтобы они просто были. Не разбитые магистрали и усеянный дырами городской асфальт, а полноценные дороги, по которым можно было бы легко и приятно ездить.
Возможно, одну из извечных российских проблем удастся решить жителю Омска, который придумал дорожное полотно нового поколения, не имеющее мировых аналогов. Сперва Александр полагал, что его изобретение подойдет исключительно для северных регионов нашей необъятной родины, однако затем скорректировал проект для мегаполисов. По словам автора, дороги с подвижными элементами будут предельно долговечными и простыми в укладке.
Используя миниатюрные металлические пазлы, россиянин продемонстрировал журналистам, как будет работать его изобретение. Конструкция будет состоять из пирамидообразных бетонных блоков, соединяемых специальными замками. Когда на покрытие будет оказываться нагрузка, пазлы начнут сдвигаться, одновременно увеличивая прочность дороги и создавая отводящие каналы для дождевой и талой воды. При этом, чем большее давление будет оказываться на конструкцию, тем больше будет уплотняться почва снизу.
Неужели в России будут самые лучшие дороги в мире?
Омский умелец сообщает, что такое дорожное покрытие может быть уложено прямо на песок без каких-либо грунтовых отсыпок и вспомогательных слоев. Это существенно снизит не только стоимость, но и трудоемкость укладки дорог в России.
Александр уже успел запатентовать свою инновацию. Чтобы патент выдали, потребовалась экспертиза, в ходе которой необходимо было доказать пользу изобретения. Специальная комиссия изучила интересное сборно-разборное покрытие для дорог и опробовала его на нескольких типах почвы. Оказалось, что детище россиянина действительно имеет несомненные эксплуатационные достоинства перед цельными бетонными плитами. Специалисты посчитали, что такое новшество можно будет эффективно использовать даже в условиях вечной мерзлоты.
Омич уже отправил письма местному министерству строительства, губернатору области, в Росавтодор и даже администрацию президента РФ. В своих сообщениях изобретатель призывает чиновников ознакомиться с его разработкой и оценить перспективы ее внедрения в стране. Пока госслужащие думают, Александр пытается усовершенствовать дорожное покрытие, сделав его еще более функциональным и долговечным.
