Результат интеллектуальной деятельности: КОНСТРУКЦИЯ ДЛЯ СТАБИЛИЗАЦИИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА И ДЕЯТЕЛЬНОГО СЛОЯ ЭКСПЛУАТИРУЕМОЙ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ

Изобретение относится к области строительства и может быть использовано при реконструкции, капитальном и текущем ремонте автомобильных дорог на многолетнемерзлых грунтах без прекращения движения автомобильного транспорта на данных участках.

На территории распространения многолетнемерзлых грунтов существует множество участков автомобильных дорог, на которых возникают ежегодно деформации дорожной одежды, земляного полотна и основания автомобильной дороги, выраженные развитием просадок, разрушением откосов, образованием продольных и поперечных трещин на обочинах и покрытии проезжей части. Причины возникновения дефектов связаны с неучетом особенностей инженерно-геологических, геокриологических и гидрологических условий данных участков. В частности, автомобильная дорога на таких участках построена на неоднородном основании в поперечном и продольном направлении относительно ее оси.

Известно земляное полотно дорог на слабом основании, включающее выполненные в слабом основании и заполненные минеральным материалом прорези, крайние из которых размещены одна от другой на расстоянии, равном ширине земляного полотна поверху, и геотекстильную прослойку, расположенную под насыпью и заведенную в слабое основание [RU 1581801 SU, МПК5 E01C 3/06, опубл. 30.07.1990].

Наиболее близким аналогом является автомобильная дорога на вечномерзлых грунтах, с уложенными в теле насыпи поперечными полосами из синтетического материала, отличающаяся тем, что она снабжена продольными полосами из водонепроницаемого синтетического материала, размещенными в деятельном слое основания дорожной конструкции симметрично относительно оси дороги и защемленными нижними краями в толще многолетнемерзлых грунтов [RU 2221102 C1, МПК7 E01C 3/06, E01C 3/00, опубл. 10.01.2004].

Недостатком аналога и прототипа является то, что они применимы на однородных относительно продольной оси грунтах и могут быть реализованы только при новом строительстве автомобильной дороги.

Задачей изобретения является увеличение межремонтных сроков эксплуатации автомобильной дороги и устранение ежегодно образующихся дефектов на таких участках, что выражается в следующем техническом результате: повышении устойчивости земляного полотна, уменьшении вертикальных и горизонтальных деформаций покрытия, земляного полотна и грунтов основания, исключении образования продольных и поперечных трещин, просадок и волн на покрытии проезжей части и обочинах.

Указанный технический результат достигается путем размещения армирующего геосинтетического материала в земляном полотне и деятельном слое на участке автомобильной дороги с залеганием неоднородных грунтов по ширине и длине основания, особенностью является то, что со стороны слабого основания в откосной части земляного полотна сформированы два грунтовых валика из минерального непучинистого сыпучемерзлого грунта, окаймленные армирующим геосинтетическим материалом, размещенным в основании подоткосной части автомобильной дороги и подоткосной части земляного полотна, образующим две полуобоймы с закреплением нижних краев в толще грунта с использованием горизонтального анкерного стержня, вставленного в петлю, образованную нижним краем армирующего геосинтетического материала, и анкерных труб, вертикально установленных с шагом вдоль горизонтального анкера в грунтах, расположенных ниже дна траншеи, оснащенных металлическим крючком для соединения с горизонтальным анкерным стержнем путем прокалывания нижнего края армирующего геосинтетического материала над горизонтальным анкерным стержнем.

Выполнение на автомобильной дороге вертикального армирования откосной части земляного полотна и подоткосного основания с формированием двух грунтовых упорных валиков с закреплением нижних концов армирующего полотна в толще грунтов, расположенных ниже дна траншеи, путем устройства вертикальных анкерных труб со стороны более слабой (правой или левой) части земляного полотна относительно оси автомобильной дороги, в сторону которой развиваются ежегодные деформации, позволяет достичь поставленной задачи.

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором изображен поперечный профиль автомобильной дороги.

Автомобильная дорога на неоднородных грунтах по ширине и длине основания земляного полотна содержит земляное полотно 1, основание которого сложено многолетнемерзлыми 8 и талыми 9 грунтами (8 и 9 могут быть талыми грунтами с резко отличающимися физико-механическими характеристиками).

Для армирования автомобильной дороги в продольной траншее 3 в основании 14 земляного полотна 1 вертикально расположен армирующий геосинтетический материал 2. В откосной части 6 земляного полотна 1 устроены грунтовые упорные валики 10, 11. Высоту h дальнего от оси автомобильной дороги грунтового упорного валика 10 выбирают таким образом, чтобы наклон дальнего от оси автомобильной дороги грунтового упорного валика 10 соответствовал заложению откоса 1:m на существующем поперечном профиле земляного полотна 1. Ближний от оси автомобильной дороги упорный грунтовый валик 11 имеет противоположный уклон - к оси автомобильной дороги. Значение уклона, геометрические параметры и жесткость грунтового упорного валика 11 определяют путем расчета.

Дальний и ближний от оси автомобильной дороги грунтовые упорные валики 10, 11, расположенные в откосной части 6 земляного полотна 1, пересекают поверхности скольжения и не позволяют развиваться деформациям в сторону откоса. Ближний от оси автомобильной дороги грунтовый упорный валик 11 с наклоном в сторону оси воспринимает большую часть нагрузки от конструкции автомобильной дороги и подвижного состава, а дальний от оси упорный грунтовый валик 10, с уклоном от оси автомобильной дороги, служит упором для ближнего от оси автомобильной дороги упорного грунтового валика 11 и обеспечивает ему большую жесткость. Фиксирование дальнего и ближнего от оси автомобильной дороги упорных грунтовых валиков 10, 11 от горизонтальных перемещений выполнено армирующим геосинтетическим материалом 2, который анкерится в основании 14 горизонтальными анкерными стержнями 5. Горизонтальные анкерные стержни 5 дополнительно закрепляются вертикальными анкерными трубами 4 путем прокалывания металлическим крючком 12 геосинтетического полотна в области горизонтального анкерного стержня 5. Силы трения, возникающие по боковым поверхностям армирующего геосинтетического материла 2, горизонтальных анкерных стержней 5 и вертикальных анкерных труб 4, установленных с шагом вдоль горизонтального анкерного стержня 5, устроенных на концах полотна, удерживают дальний и ближний от оси автомобильной дороги грунтовые упорные валики 10, 11 в проектном положении. Такая схема армирования позволяет снизить горизонтальные и вертикальные деформации, возникающие в теле земляного полотна 1 и в основании 14 автомобильной дороги, и предотвратит дальнейшее развитие деформаций на данном участке автомобильной дороги, что приведет к увеличению межремонтных сроков.

Работы по внедрению конструктивного решения выполняются в осенне-зимний период. Выполнение работ по укреплению откосной части 6 и подоткосного основания 14 земляного полотна 1 автомобильной дороги начинается с разборки существующей откосной части 6 земляного полотна 1. Откосная часть 6 земляного полотна с заложением 1:m разбирается экскаватором максимально близко к верхней бровке земляного полотна 1. В основании 14 экскаватором устраивают ближнюю к бровке земляного полотна продольную траншею 3. После этого погружают вертикальные анкерные трубы 4 в нижележащие относительно дна траншеи 3 слои многолетнемерзлого 8 и талого 9 грунта, путем вдавливания или погружения вертикальных анкерных труб 4 в заранее пробуренные скважины (при наличии многолетнемерзлых грунтов 8). Армирующий геосинтетический материал 2 с горизонтальными анкерными стержнями 5, вставленными в петли, выполненные из армирующего геосинтетического материала 2, образованные путем загиба армирующего геосинтетического материала и термоспаивания, погружают в продольную траншею 3 с обочины 7 автомобильной дороги. Анкерный стержень 5 обеспечивает натяжение армирующего геосинтетического материала 2 в продольной траншее 3 при погружении и повышает анкеровку армирующего геосинтетического материала 2 в основании 14 земляного полотна 1. При этом вертикальная анкерная труба 4 с горизонтальным анкерным стержнем 5 соединяются путем прокалывания металлическим крючком 12 геосинтетического материала 2 над горизонтальным анкерным стержнем 5.

Заполнение продольной траншеи 3 непучинистым сыпучемерзлым минеральным грунтом 13 выполняют послойно бульдозером с уплотнением каждого слоя ручными трамбовками. Дневную поверхность продольной траншеи 3, заполненную непучинистым сыпучемерзлым минеральным грунтом 13, уплотняют проходами катка на пневмоходу. Далее устраивают ближний от оси автомобильной дороги грунтовый упорный валик 11. Грунт ближнего от оси автомобильной дороги упорного грунтового валика 11 уплотняется слоями посредством проходов катка на пневмоходу. Вслед за этим экскаватором разрабатывают вторую от бровки земляного полотна продольную траншею 3 и погружают вертикальные анкерные трубы 4 в нижележащие относительно дна траншеи 3 слои многолетнемерзлого 8 и талого 9 грунта, путем вдавливания или погружения анкера в заранее пробуренные скважины (при наличии многолетнемерзлых грунтов 8).

Свободную сторону армирующего геосинтетического материала 2 с горизонтальным анкерным стержнем 5 устанавливают в продольную траншею 3, обертывая ближний от оси автомобильной дороги грунтовый упорный валик 11. Соединение вертикальной анкерной трубой 4 происходит путем прокалывания металлическим крючком 12 вертикальной анкерной трубы 4 армирующего геосинтетического материала 2 над горизонтальным анкерным стержнем 5. Натяжение армирующего геосинтетического материала 2 на ближнем от оси автомобильной дороги грунтовом упорном валике 11 и в продольной траншее 3 обеспечивается горизонтальными анкерными стержнями 5 и вертикальными анкерными трубами 4.

Заполнение второй продольной траншеи 3 от оси автомобильной дороги выполняется аналогично первой траншее.

Далее устраивают дальний от оси автомобильной дороги грунтовый упорный валик 10. Грунт дальнего от оси автомобильной дороги упорного грунтового валика 10 уплотняется слоями посредством проходов катка на пневмоходу. Вслед за этим экскаватором разрабатывают третью от бровки земляного полотна продольную траншею 3 и погружают вертикальные анкерные трубы 4 в нижележащие относительно дна траншеи 3 слои многолетнемерзлого 8 и талого 9 грунта, путем вдавливания или погружения вертикальных анкерных труб в заранее пробуренные скважины (при наличии многолетнемерзлых грунтов 8).

Свободную сторону армирующего геосинтетического материала 2 с горизонтальным анкерным стержнем 5 устанавливают в продольную траншею 3, обертывая дальний от оси автомобильной дороги грунтовый упорный валик 10. Соединение вертикальной анкерной трубой 4 происходит путем прокалывания металлическим крючком 12 анкерной трубы 4 армирующего геосинтетического материала 2 над горизонтальным анкерным стержнем 5. Натяжение армирующего геосинтетического материала 2 на дальнем от оси автомобильной дороги грунтовом упорном валике 10 и в продольной траншее 3 обеспечивается горизонтальными анкерными стержнями 5 и вертикальными анкерными трубами 4.

Заполнение третьей продольной траншеи 3 автомобильной дороги выполняется аналогично другим траншеям.

Восстановление геометрических параметров откосной части 6 земляного полотна 1 выполняется путем перемещения разработанного ранее грунта бульдозером с уплотнением катками на пневмоходу, с последующей планировкой. Доуплотнение грунтов до требуемой плотности следует производить в летний период.

Планировку поверхности откосной части 6 земляного полотна 1 осуществляют проходами тяжелого автогрейдера или бульдозера с откосниками и удлинителями отвала.