"ВОЗДУШНОЕ" ДОРОЖНОЕ ПОКРЫТИЕ Российский патент 2016 года по МПК E01C7/00 

1. Область применения

Принципиальную схему устройства дорожного полотна, которая отражена в нижеприведенной конструкции дорожного покрытия предлагается применить как при строительстве автодорог, так и при строительстве аэродромов и железных дорог.

2. Технический уровень в автодорожном, аэродромном и железнодорожном строительстве.

В настоящее время строительство дорожного покрытия осуществляется в подавляющем большинстве следующими способами:

2.1 с применением асфальта (источник информации - 1; 2; 3 в нижеприведенном списке используемой литературы)

2.2 с применением дорожных железобетонных плит (источник информации - 4 в нижеприведенном списке используемой литературы)

2.3 монолитное бетонирование (источник информации - 5 в нижеприведенном списке используемой литературы)

2.4 с применением деревянных и железобетонных шпал (при строительстве железных дорог) (источник информации - 6 в нижеприведенном списке используемой литературы).

Характерные признаки данных способов:

2.1 с применением асфальта:

2.1.1 подготовка земляного полотна, включающая в себя планировку участка, предназначенного под дорогу со срезом грунта в месте прохождения дороги, либо насыпка земляного полотна с дальнейшей планировкой его спецтехникой (бульдозеры, скреперы и т.д.)

2.1.2 многослойная подушка из щебня различной фракции с укаткой этого щебня спецтехникой (катки, вибраторы и т.д.)

2.1.3 асфальтирование верхнего участка дороги

2.2 с применением дорожных железобетонных плит

2.2.1 подготовка земляного полотна аналогично пункту 2.1.1

2.2.2 насыпка небольшой подушки из щебня

2.2.3 укладка дорожных плит, являющихся верхним участком дороги

2.3 монолитное бетонирование

2.3.1 подготовка земляного полотна аналогично пункту 2.1.1

2.3.2 насыпка небольшой подушки из щебня

2.3.3 установка арматурной сетки из стальных стержней для верхнего участка дороги

2.3.4 заливка арматурной сетки бетоном

2.4 с применением деревянных или железобетонных плит

2.4.1 подготовка земляного полотна аналогично пункту 2.1.1

2.4.2 укладка шпал

2.4.3 насыпка щебня с утрамбовкой его

2.4.4 установка и раскрепление рельс.

3. Раскрытие изобретения

Осуществление предлагаемой конструкции дорожного покрытия возможно выполнить двумя способами:

3.1 с применением монолитного пенобетонного (или бетонного) покрытия по «воздушным» стержням

3.2 с применением пенобетонных (или бетонных) «воздушных» дорожных плит

Основные этапы работ по созданию конструкции:

3.1 с применением монолитного пенобетонного (или бетонного) покрытия по «воздушным» стержням

3.1.1 подготовка земляного полотна аналогично пункту 2.1.1

3.1.2 укладка на земляное полотно герметичных пластиковых стержней, наполненных сжатым воздухом давлением выше атмосферного (возможно наполнение стержней другим материалом, позволяющим создать внутри стержня давление выше атмосферного).

Работа по укладке пластиковых стержней выполняется в следующей последовательности:

3.1.2.1 укладывается на земляное полотно сетка из пластиковых стержней, наполненных сжатым воздухом.

Диаметр стержней 20-100 мм. Расстояние между стержнями минимальное

3.1.2.2 по углам сетки устанавливаются вертикальные пластиковые стержни также наполненные сжатым воздухом.

Высота и диаметр стержней, а также величина давления сжатого воздуха определяется величиной весовой нагрузки на единицу площади дорожного полотна, а также техническими параметрами грунта.

Чем плотнее грунт, тем меньше высота стержней и давление воздуха внутри них

3.1.2.3 на вертикальные стержни укладывается сетка, аналогичная пункту 3.1.2.1 (возможна технология выполнения дорожного покрытия без установки верхней горизонтальной сетки)

3.1.2.4 пустоты внутри получившегося каркаса заливаются пенобетоном (или бетоном, или другим связывающим материалом)

Для исключения смещений вертикальных стержней, а также смещений продольных и поперечных стержней, находящихся в сетке, применяется легкая пластиковая фальшсетка, укладываемая под нижнюю и верхнюю сетку из «воздушных» пластиковых стержней. В целях ускорения работ по строительству дорог, участки объемного каркаса из пластиковых стержней, наполненных воздухом, могут собираться заранее в цеховых условиях и доставляться на участок строительства для дальнейшего их монтажа и заливки пенобетоном (или другим связывающим материалом)

3.2 с применением пенобетонных (бетонных) «воздушных» дорожных плит

3.2.1 подготовка земляного полотна аналогично пункту 2.1.1

3.2.2 укладка пенобетонных (бетонных) «воздушных» плит, изготовленных в цеховых условиях

3.2.3 заливка пенобетоном монтажных стыков (возможна финишная обработка наружной поверхности дороги асфальтом или другим покрытием.)

Типовая схема дорожного покрытия из пенобетонных (бетонных) « воздушных» плит приведена в графической части (Фиг.1-4).

3.3 Расшифровка принятых в графической части обозначений:

1. продольный (поперечный) «воздушный» пластиковый стержень

2. вертикальный «воздушный» пластиковый стержень

3. пенобетон (бетон)

3.4. Отличие предлагаемой конструкции дорожного покрытия от аналога:

В качестве аналога взята схема дорожного асфальтового покрытия, которая состоит из следующих этапов:

3.4.1 снятие грунта спецтехникой (бульдозеры, скрепера и т.д.)

3.4.2 завоз грунта (при необходимости) с применением автосамосвалов и спецтехники

3.4.3 планировка земляного полотна спецтехникой с уплотнением его катками и вибраторами

3.4.4 завоз щебня крупной фракции (фр. 20-70 мм)

3.4.5 планировка щебня спецтехникой с уплотнением его катками и вибраторами

3.4.6 завоз щебня мелкой фракции (3-20 мм) для «расклинцовки»

3.4.7 планировка щебня мелкой фракции аналогично пункту 3.4.5

3.4.8 нанесение асфальтового покрытия

Для нанесения качественного дорожного покрытия должны соблюдаться следующие условия:

1. грунтовое покрытие должно быть уплотнено так, чтобы в условиях подмочки (весенняя распутица, ливневые дожди, грунтовые воды и т.п.) оно практически не проседало

2. щебневое покрытие должно состоять из щебня с «рваными» краями, чтобы при трамбовочных работах отдельные элементы его не «скользили» друг по другу, а уплотнялись в высоту покрытия

3. прочность щебня должна позволять выдерживать локальную нагрузку на него без разрушения

4. асфальт должен обеспечивать хорошее сцепление с щебнем как в условиях жары, так и в условиях холода.

Обеспечить соблюдение всех этих условий довольно сложно, поэтому:

Так как щебеночная составляющая покрытия не является монолитной, то есть мало передающей вертикальную нагрузку, приложенную на данный конкретный участок дороги, в сторону соседних участков, то при условиях локального повреждения дороги (просадка грунта, механическое повреждение дорожного полотна и т.п.) происходит разрушение соседних участков, так как к вертикальной нагрузке, которая была ранее, добавляется горизонтальная нагрузка, возникающая в месте контакта колеса транспорта в выбоине дороги, увеличивается зона повреждения дорожного полотна и оно разрушается.

Технология выполнения работ с применением предлагаемой конструкции состоит из следующих этапов (для монолитного пенобетонного (бетонного) «воздушного» покрытия):

1. грунтовые работы аналогичные пунктам 3.4.1-3.4.3

2. укладка пластиковой сетки, состоящей из горизонтальных и вертикальных стержней, наполненных сжатым воздухом давлением выше атмосферного

3. нанесение пенобетонного (бетонного) покрытия в межстержневые пустоты

4. финишное покрытие асфальтом или другим материалом.

Применение предлагаемых конструктивных узлов дорожного покрытия отличается от принятого в настоящее время асфальтового покрытия по следующим позициям:

1 отсутствие щебеночного слоя

2. возможность передачи вертикальной нагрузки, действующей на дорожное покрытие от проезжающего транспорта на соседние участки

3. меньшая чувствительность (снижение работоспособности) дорожного покрытия к возникающим дефектам грунтового основания

4. возможность использовать как на плотных, так и на рыхлых грунтах (вплоть до болотистых).

Для обеспечения хорошей работоспособности возможно варьировать давление воздуха в пластиковых стержнях

5. возможность выполнять часть работ в цеховых условиях (секции сетки из пластиковых стержней наполненных сжатым воздухом)

6. снижение затрат на материалы, так как щебеночное основание дороги заменяется на более дешевое (пластиковый стержень наполненный сжатым воздухом)

7. уменьшение сроков строительства (возможность выполнять часть работ заранее в цеховых условиях)

8. возможность выполнять подготовительные работы в зимнее время и складировать готовые узлы на открытом воздухе, так как срок хранения пластиковых стержней, наполненных сжатым воздухом, практически не ограничен

9. Дорожное покрытие по данному предложению характеризуется тем, что на грунтовое основание дороги укладывается вместо щебня конструкция из емкостей с избыточным давлением внутри них (например пластиковых стержней, наполненных сжатым воздухом определенного давления с последующим заполнением пустот между стержнями пенобетоном (бетоном или другим аналогичным заполнителем)).

Финишный слой покрытия, наряду с асфальтом, возможно выполнять другими материалами с высокими износостойкими характеристиками.

4. Диапазон применения предлагаемых конструктивных узлов

Предлагаемые конструктивные узлы возможно использовать в любой сфере строительства, где используется щебеночная составляющая (или аналогичная) покрытия:

1. автомобильные дороги

2. аэродромы

3. железные дороги и т.д.

Список литературы

1. « Строительство автомобильных дорог. Пособие для мастеров и производителей работ дорожных организаций» Автор Попов В.Г. Издательство Московский автомобильно-дорожный институт, Москва, 2001 г.

2. СНиП 2.05.85 «Автомобильные дороги».

3. СНиП 2.05.11-83 «Внутрихозяйственные автомобильные дороги в колхозах, совхозах и других сельскохозяйственных предприятиях».

4. Министерство транспортного строительства.

Главное техническое управление

Всесоюзный пректно-технологический институт транспортного строительства « ВПТИТРАНССТРОЙ»

Технологическая карта «Устройство сборного покрытия из железобетонных плит с укладкой геотекстиля под швами и кромками покрытия» Москва 1986 г.

5. Министерство транспортного строительства.

Инструкция

По строительству цементно-бетонных покрытий автомобильных дорог.

ВСН 139-80

Минтрансстрой. Москва, 1990 г.

6. Спиридонов Э.С., Жинкин Т.Н., Луцкий С.Я.

«Строительство железных дорог». Учебник для ВУЗов. Москва, Транспорт, 1995 г.

Изобретение относится к устройству дорожного покрытия как при строительстве автодорог, так и при строительстве аэродромов и железных дорог. Технический результат: обеспечение возможности передачи вертикальной нагрузки от транспорта на соседние участки, снижение чувствительности покрытия к возникающим дефектам грунтового основания. Дорожное покрытие содержит грунтовое основание и асфальтобетонный верхний слой. На грунтовом основании размещен слой, выполненный из сетки из горизонтально расположенных герметичных пластиковых стержней, на которой установлены вертикальные пластиковые стержни, причем указанные стержни наполнены сжатым воздухом, создающим давление внутри них выше атмосферного для восприятия действующих на дорожную конструкцию нагрузок от движущегося по ней транспорта, а образованные пустоты между указанными стержнями заполнены связующим материалом, таким как пенобетон или бетон. 4 ил.

Дорожное покрытие, содержащее грунтовое основание и асфальтобетонный верхний слой, отличающееся тем, что на грунтовом основании размещен слой, выполненный из сетки из горизонтально расположенных герметичных пластиковых стержней, на которой установлены вертикальные пластиковые стержни, причем указанные стержни наполнены сжатым воздухом, создающим давление внутри них выше атмосферного для восприятия действующих на дорожную конструкцию нагрузок от движущегося по ней транспорта, а образованные пустоты между указанными стержнями заполнены связующим материалом, таким как пенобетон или бетон.