СПОСОБ СООРУЖЕНИЯ ПЛАВАЮЩЕЙ НАСЫПИ Российский патент 2015 года по МПК E02D17/18 

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и предназначено для создания постоянных автомобильных дорог на слабых заболоченных основаниях.

Известны способы сооружения насыпи земляного полотна при строительстве постоянных автомобильных дорог на слабых заболоченных основаниях (1, 2) и временных автомобильных дорог (автозимников) (3).

На поверхность слабого основания послойно отсыпают, разравнивают и уплотняют слои торфа. Затем торфяную насыпь послойно засыпают минеральным грунтом (с разравниванием и уплотнением), формируя очертания земляного полотна. За счет использования торфа в нижней части насыпи получают облегченное (плавающее) земляное полотно, которое постепенно уплотняет слабое водонасыщенное основание за счет консолидации, при этом наблюдается значительная осадка насыпи. Реализация вышеуказанных способов сооружения земляного вала значительно сокращает потребность в привозном кондиционном грунте и снижает стоимость строительства автомобильных дорог.

Основным недостатком указанных способов является то, что данная плавающая насыпь постепенно тонет. При этом большая и длительная консолидация основания, а также уплотнение торфа в нижней части основания насыпи приводит к значительным неравномерным деформациям земляного полотна и дорожного покрытия, что снижает его ровность и предопределяет необходимость регулярного ремонта дорожной одежды на протяжении стадии эксплуатации дороги.

Из известных технических решений наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому относится способ сооружения плавающей насыпи из пенополистирола (4).

Суть этого способа состоит в том, что на поверхность слабого основания послойно укладывают готовые блоки из пенополистирола объемом от 1 до 1,5 м³, затем скрепляют их специальными скобами или пазами, засыпают нижнюю часть насыпи минеральным грунтом, формирующим очертания земляного полотна и предотвращающим повреждения пенополистирола.

Основным недостатком данного способа является отсутствие жесткой связи между блоками и слоями, так как скрепляющие скобы и пазы ломаются. Кроме того, перед укладкой первого слоя блоков требуется выравнивание слабого основания дороги, что технологически трудно осуществимо.

Задачей изобретения является разработка способа укладки плавающей насыпи из монолитного, армированного вспененного материала, обладающего более высокой несущей способностью и низкой стоимостью по сравнению с прототипом.

Указанный технический результат достигается тем, что предложен способ сооружения плавающей насыпи, включающий нанесение на поверхность слабого грунтового основания жидкого слоя вспененного полимерного материала заданной ширины, на образовавшуюся поверхность которого после наступления полимеризации укладывают армирующий геосинтетический материал, затем повторяют процесс укладки слоев необходимое число раз до достижения требуемой высоты и геометрии плавающей насыпи, после этого насыпь из вспененного полимерного материала засыпают минеральным грунтом толщиной не менее 0,3 м и устраивают дорожную одежду, нижний слой которой укрепляют вяжущим, при этом общая высота нижней части насыпи из вспененного полимерного материала h_п и высота верхней части из минерального грунта вместе с дорожной одеждой h_мч определяется из условия:

1,1σ_о>ρ_пh_п+ρ_мчh_мч≥0,8σ_о

где σ_о - несущая способность слабого основания, МПа;

ρ_п - средневзвешенная плотность вспененного полимерного материала (с учетом геосинтетического материала), кг/м³;

ρ_мч - средневзвешенная плотность минерального грунта и всех слоев дорожной одежды, лежащих поверх вспененного полимерного материала, кг/м³;

h_п - толщина всех слоев вспененного полимерного материала (с учетом геосинтетического материала), м;

h_мч - толщина слоя минерального грунта и всех слоев дорожной одежды, лежащих поверх вспененного полимерного материала, м.

На фиг.1 представлена плавающая насыпь, состоящая из слабого грунтового основания 1, слоев вспененного полимерного материала заданной ширины 2, на поверхность которых уложен армирующий геосинтетический материал 3, при этом насыпь из вспененного полимерного материала засыпана минеральным грунтом 4 и покрыта дорожной одеждой 5, нижний слой которой укреплен вяжущим.

Возможность достижения монолитности конструкции достигается тем, что все слои из полимерной пены скрепляются между собой в процессе нанесения из пеногенерирующей установки и последующей полимеризации непосредственно в конструкции плавающего основания. Повышенная жесткость и прочность достигается применением армирующих слоев из геосинтетических материалов, располагаемых в направлении нагрузки. Стоимость конструкции снижается ввиду того, что компоненты полимерной пены поступают на строительную площадку в жидком или твердом виде, когда их плотность в 15-20 раз выше, чем у полимерных блоков заводского изготовления. На строительной площадке пену получают с помощью пеногенерирующих установок ДО (геомембрана) (5). Эти установки позволяют получать полимерную пену с разной кратностью (за счет разного соотношения между твердым и газообразным веществом), плотностью и прочностью, что позволяет регулировать плавающую способность и прочность материалов дорожной конструкции по высоте, ширине или в объеме, что в конечном счете позволяет снизить стоимость плавающего основания. На заключительном этапе строительства нижнюю часть плавающей насыпи засыпают минеральным грунтом или бетонируют с применением армирующего геосинтетического материала, а затем покрывают дорожной одеждой. Наряду с геосетками, геотекстилем и геомембранами пенополистирол относится к категории геосинтетических материалов. В дорожном строительстве применяются изделия из пенополистирола виде дорожных плит толщиной до 100 мм, изготавливаемых методом экструзии (XPS плиты) и в виде блоков (EPS блоки). При этом они используются в основном в виде теплоизолирующих прослоек.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Руководство по сооружению земляного полотна автомобильных дорог / Минтрансстрой СССР. - М.: «ТРАНСПОРТ», 1982. - 200 с.

2. ВСН 26-90 Инструкция по проектированию и строительству автомобильных дорог нефтяных и газовых промыслов Западной Сибири / Минтрансстрой СССР. - М.: Союздорнии, 1991. - 198 с.

3. ВСН 137-89 Проектирование, строительство и содержание зимних автомобильных дорог в условиях Сибири и Северо-Востока СССР / Минтрансстрой СССР. - М.: Союздорнии, 1991. - 125 с.

4. Ярцев В.П. Физико-механические и технологические основы применения пенополистирола при дополнительном утеплении зданий и сооружений: учебное пособие / В.П. Ярцев, К.А. Андрианов, Д.В. Иванов. - Тамбов: Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ, 2010. - 120 с.

5. ОДМ 218.56.003-2010 Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог / Росавтодор. - М.: «Информавтодор», 2010. - 140 с.

Изобретение относится к строительству автомобильных дорог и предназначено для создания постоянных автомобильных дорог на слабых заболоченных основаниях. Способ сооружения плавающей насыпи включает нанесение на поверхность слабого грунтового основания жидкого слоя вспененного полимерного материала заданной ширины, на образовавшуюся поверхность которого после наступления полимеризации укладывают армирующий геосинтетический материал, затем повторяют процесс укладки слоев необходимое число раз до достижения требуемой высоты и геометрии плавающей насыпи. После этого насыпь из вспененного полимерного материала засыпают минеральным грунтом толщиной не менее 0,3 м. Устраивают дорожную одежду, нижний слой которой укрепляют вяжущим. Общая высота нижней части насыпи из вспененного полимерного материала h_п и высота верхней части из минерального грунта вместе с дорожной одеждой h_мч определяется из приведенной зависимости. Технический результат состоит в повышении несущей способности, снижении материалоемкости. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ сооружения плавающей насыпи, включающий нанесение на поверхность слабого грунтового основания жидкого слоя вспененного полимерного материала заданной ширины, на образовавшуюся поверхность которого после наступления полимеризации укладывают армирующий геосинтетический материал, затем повторяют процесс укладки слоев необходимое число раз до достижения требуемой высоты и геометрии плавающей насыпи, после этого насыпь из вспененного полимерного материала засыпают минеральным грунтом толщиной не менее 0,3 м, устраивают дорожную одежду, нижний слой которой укрепляют вяжущим, при этом общая высота нижней части насыпи из вспененного полимерного материала h_п и высота верхней части из минерального грунта вместе с дорожной одеждой h_мч определяется из условия:
1,1σ_о>ρ_пh_п+ρ_мчh_мч≥0,8σ_о,
где:
σ_о - несущая способность слабого основания, МПа;
ρ_п - средневзвешенная плотность вспененного полимерного материала (с учетом геосинтетического материала), кг/м³;
ρ_мч - средневзвешенная плотность минерального грунта и всех слоев дорожной одежды, лежащих поверх вспененного полимерного материала, кг/м³;
h_п - толщина всех слоев вспененного полимерного материала (с учетом геосинтетического материала), м;
h_мч - толщина слоя минерального грунта и всех слоев дорожной одежды, лежащих поверх вспененного полимерного материала, м.

2. Способ сооружения плавающей насыпи по п.1, отличающийся тем, что геосинтетический материал укладывают нормально к поверхности слабого грунтового основания.