способ строительства дороги

Формула изобретения

1. Способ строительства дороги, включающий введение свай в грунт с размещением на их верхних торцах наголовников и установку опорных элементов, отличающийся тем, что сваи вводят в грунт на всю глубину, а в качестве опорных элементов используют отформованные плиты, которые размещают на поверхности грунта встык друг к другу с обеспечением контакта их нижних поверхностей с грунтом и опиранием концов смежных плит на общие для них наголовники, или отформованные плиты размещают поверх заполнения, которое опирают на наголовники свай.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сваи располагают рядами поперек дороги, причем наголовники свай в каждом ряду образуют балки.

3. Способ по пп.1 и 2, отличающийся тем, что заполнение выполняют в виде множества рядов сформованных конструктивных элементов.

4. Способ по п. 3, отлючающийся тем, что сформованные конструктивные элементы образуют разомкнутую структуру между сваями и плитами.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что каждый сформованный конструктивный элемент выполняют в виде перемычки и отходящих от нее продольных фланцев.

6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что сформованные конструктивные элементы выполняют с расходщимися от перемычки продольными фланцами и располагают конструктивные элементы поперек дороги.

7. Способ по пп.5 и 6, отличающийся тем, что сформованные конструктивные элементы опирают на наголовники свай концами фланцев, удаленными от перемычки.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что концы фланцев смежных конструктивных элементов омоноличивают между собой и с наголовниками, на которые их опирают, с помощью бетонируемого на стройплощадке соединения.

9. Способ по пп.3 8, отличающийся тем, что сформованные конструктивные элементы укладывают по высоте ярусами.

10. Способ по п. 9, отличающийся тем, что смежные фланцы вышележащих сформованных конструктивных элементов опирают на перемычку нижележащего сформованного конструктивного элемента.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что ряды сформованных конструктивных элементов соединяют друг с другом с помощью отливаемых на стройплощадке бетонных соединений, которые располагают на участках опирания фланцев вышележащих элементов на перемычки нижележащих.

12. Способ по пп.1, 3 11, отличающийся тем, что при размещении плит поверх заполнения концы смежных плит устанавливают на перемычку соответствующего сформованного конструктивного элемента.

13. Способ по пп.1, 3 11, отличающийся тем, что плиты омоноличивают со сформованными конструктивными элементами путем выполнения отливаемых на стройплощадке бетонных соединений.

14. Способ по пп. 3 11, отличающийся тем, что используют сформованные конструктивные элементы с постепенно изменяющимися размерами для обеспечения желаемого уклона дороги.

Описание изобретения к патенту

Изобретение касается способа строительства дороги, дорога в данном случае означает автостраду или другую поверхность с покрытием (например, взлетно-посадочная полоса).

Наиболее близким техническим решением к изобретению по решаемой задаче и достигаемому результату является способ строительства дороги, включающий введение свай в грунт с размещением на их верхних торцах наголовников и установку опорных элементов [1]

Недостатком известного решения является необходимость использования свай с большой несущей способностью вследствие расположения верхних торцов свай на расстоянии от поверхности грунта. Задачей настоящего изобретения является обеспечение возможности строительства дороги с использованием свай с меньшей несущей способностью, что более экономично, а также сокращение объемов земляных работ.

На фиг. 1 изображен вид сверху дороги; на фиг.2 вид сбоку дороги вдоль линии А-А фиг.1; на фиг.3 поперечное сечение дороги по линии В-В фиг.1; на фиг.4 схема сваи ниже наголовника сваи; на фиг.5 увеличенный фрагмент наголовника сваи; на фиг.6 наголовник сваи, расположенный на сваях; на фиг.7 подробный вид сбоку дороги; на фиг.8 вид в вертикальном разрезе другой формы дороги; на фиг. 9 перспективный вид приподнятой дороги; а фиг.10 - секция приподнятой дороги, изображенной на фиг.9; на фиг.11 V-образный элемент заполнения из сборного железобетона; фиг.12 соединительная деталь между двумя смежными V-образными армированными бетонными элементами и наголовником сваи; на фиг. 13 показано, как V-образные элементы из сборного железобетона могут быть уложены.

Способ строительства дороги 1 осуществляют следующим образом.

В грунт G вводят сваи 2 на всю глубину, на верхних торцах свай 2 размещают сборные железобетонные армированные наголовники 3, которые соединяют с вершинами свай 2 традиционным способом. На наголовники 3 устанавливают опорные элементы, в качестве которых используют отформованные плиты 4 из армированного железобетона, которые размещают на поверхности грунта встык друг к другу с обеспечением контакта их нижних поверхностей 5 с грунтом и опиранием концов смежных плит 4 на общие для них наголовники 3 (фиг.1 3). На плиты укладывают асфальтовое покрытие 6 и обеспечивают гладкую дорогу 1.

Сваи 2 могут располагать рядами 7 поперек дороги, например, как на фиг. 4, парами в каждом ряду на равном расстоянии друг от друга вдоль линии наголовника 3.

Наголовники 3 при отливке могут выполнять с отверстиями 8 (фиг.5), размер и расположение которых соответствуют размеру и расположению свай 2 так, чтобы наголовники 3 свободно устанавливались на верхние концы 9 свай 2.

Наголовник 3, расположенный на паре свай 2 (фиг.6), может быть выполнен с коническими отверстиями 10 для размещения фиксирующей гайки 11.

После размещения наголовника 3 на сваях 2 (фиг.7) бетон заливают через отверстия 8 и уплотняют вибрацией. Затем на наголовник 3 укладывают слоистые опорные планки 12, затем плиты 4. Планки 12 обеспечивают равномерную передачу нагрузки на наголовник 3. Болт 13, снабженный прокладкой 14, помещают между плитами 4 в фиксирующую гайку 11 и затягивают для укрепления плит 4 по отношению к наголовнику 3.

Наголовник 3 свай 2 может быть установлен на поверхность грунта или размещен в вырытом котловане.

Асфальтовое покрытие 6 укладывают после установки и выравнивания плит 4.

Показано (фиг. 8) как настоящее изобретение используется для строительства дороги с равномерным или меняющимся уклоном в районе неустойчивых почвенных слоев SG. Например, это может быть подъезд к мосту или приподнятая часть автострады.

В этом случае в мягкую почву SG забивают через равномерные промежутки сваи 2, поверх которых устанавливают наголовники 3, на которые опирают заполнение, например, в виде материала 15, который уплотняется и с помощью обычного дорожного оборудования (не показано) обеспечивает необходимый уклон (фиг. 8). Во вновь образованную таким образом насыпь забивают дополнительные сваи 16 с наголовниками 3, прорезающие слой материала 15 и заглубляемые в почву SG, а поверх слоя материала 15 по наголовникам 3 укладывают плиты 4 и наносят асфальтовое покрытие 6 для образования дороги 1.

Там, где нагрузка на дорогу очень значительна, а при этом желательно, чтобы плиты 4 и наголовники 3 были тонкими, они могут быть сделаны из предварительно напряженного бетона.

В плитах 4 могут быть отлиты каналы с тем, чтобы кабель и трубопроводы могли быть проложены под дорогой. Если используются полые плиты 4, то не требуется специальных каналов, поскольку трубопроводы и кабели могут быть пропущены в полостях плит.

На фиг. 9 и 10 приведен еще один вариант конструкции согласно изобретению, в котором армированные плиты 4 из сборного железобетона крепятся на сформованных элементах 17, которые сами помещаются на армированные наголовники 3 свай 2 из сборного железобетона. Как и в предыдущей конструкции, наголовники 3 свай 2 соединены с вершинами армированных свай из сборного железобетона, вбитых в грунт G с помощью традиционных приспособлений. Асфальтовое покрытие 6 укладывают на плиты 4 обычным способом и обеспечивают гладкое дорожное покрытие.

На фиг.11 показана увеличенная секция сформованного элемента 17. Сформованный элемент 17 представляет собой V-образный перевернутый желоб, отлитый из сборного железобетона, содержащий перемычку 18 и два фланца 19, которые расходятся от каждого конца перемычки 18 под углом приблизительно 45 ^o. V-образный сформованный элемент 17 армирован или предварительно напряжен обычным способом в соответствии с требуемой нагрузкой на него. Во время отливки V-образных элементов 17 дополнительные арматурные стержни 20, 21 устанавливают в перемычке 18 и на дальних от перемычки концах фланцев 19. Арматурные стержни 20, 21 выступают снаружи от V-образного элемента 17. Обычно V-образный элемент 17 составляет от 2 до 4 м в высоту и от 2,5 до 3,5 м в ширину, а фланцы 19 толщиной примерно 0,25 м.

На фиг. 12 показано, как арматурные стержни 21, отходящие от фланцев 19 смежных V-образных элементов 17, взаимодействуют с наголовником 3 сваи 2. Каждый наголовник 3 сваи 2 снабжен установленной арматурой 22, которая вставлена в него и отходит от верхней поверхности наголовника 3. Соответствующий фланец 19 смежных V-образных элементов 17 опирается на другую сторону арматуры 22 на верхней поверхности наголовника 3 сваи 2, так что отходящие арматурные стержни 21 в ноге фланца 19 первого V-образного элемента 17 взаимодействуют с арматурными стержнями 21 в ноге фланца 19 смежного V-образного элемента 17, а также с арматурой 22, отходящей от наголовника 3 сваи 2. Взаимосвязанные и взаимодействующие арматурные стержни 21, 22 скреплены вместе армированным бетонным соединением 23, которое отливается на стройплощадке. Таким образом, каждый наголовник 3 сваи 2 поддерживает соответствующие фланцы 19 смежных V-образных элементов 17.

Плиты 4 крепят между двумя смежными перемычками 18 V-образных элементов 17 и удерживают на месте с помощью армированного бетонного соединения 24, отлитого на строительной площадке вокруг арматурного стержня 20, отходящего от вершины каждой перемычки 18.

В качестве другого варианта используется фиксирующая гайка, которая может быть вплавлена в вершину перемычки 18 на месте арматурного стержня 20. Слоистые опорные планки 12 могут быть помещены между верхней поверхностью перемычек 18 и нижней поверхностью 5 плит 4 с тем, чтобы обеспечить равномерную опору плит 4 на перемычки 18 V-образных элементов 17. Болты, снабженные прокладками, проходят через плиты 4 и закрепляются фиксирующими гайками в перемычках 18, удерживая таким образом плиты 4 по отношению к перемычкам 18.

Там, где требуется обеспечить еще больший подъем дороги по отношению к уровню земли, вышележащий ряд V-образных элементов 17 может быть отлит на перемычках 18 ряда V-образных элементов 17. Множество рядов V-образных элементов может быть установлено друг над другом таким же образом, чтобы обеспечить желаемую приподнятость дороги, число рядов при этом лимитируется устойчивостью конструкции и нагрузкой, воздействующей на нижележащий ряд V-образных элементов 17.

Два ряда V-образных элементов 17, установленных один над другим изображены на фиг.13. Соединения между V-образными элементами 17 нижнего и верхнего рядов подобны используемым между ногами фланцев 19 нижнего ряда V-образных элементов 17 и наголовником 3 сваи 2. На строительной площадке отливается соединение 25 между соответствующими фланцами 19 смежных V-образных элементов 17 в вышележащем ряду, поверх арматурных стержней 20, отходящих от перемычки 18 нижнего V-образного элемента 17 и арматурных стержней 21, отходящих от фланцев 19 смежных V-образных элементов 17.

Следует заметить, что допускается любая комбинация размеров, формы и расположения свай, наконечников 3 свай, сформованных элементов 17 и плит 4, что зависит от особенностей почвы и требуемого типа дороги.

Таким образом, чтобы построить приподнятую дорогу в соответствии с настоящим изобретением, предусматривается использование опорных сформованных конструктивных элементов на сваях, сформованных размещенных на сформованных конструктивных элементах. Сформованные плиты и сформованные конструктивные элементы могут быть армированы и также предварительно напряжены. Значительное количество плит или элементов может быть собрано на месте до начала работ и, таким образом, можно сэкономить много времени во время строительства, поскольку образование отвала существенно сокращается или отсутствует.

Кроме того, не требуются дорогостоящие исследования почвы для того, чтобы обеспечить оседание дорожного покрытия в приемлемых пределах, поскольку сваи могут быть смонтированы так, что будут переносить нагрузку на большую глубину, чем известные методы сооружения дорожного покрытия. Существенным является использование пробы Маккинтоша для определения состояния почвы. Длина и расположение свай могут регулироваться с учетом встречающихся слоев почвы для того, чтобы нагрузка могла передаваться в более глубоколежащие слои и уменьшать перепад оседания.

Там, где нет необходимости поднимать уровень дороги, не требуются сформованные конструктивные элементы, каждая плита короче по длине и располагается непосредственно на сваях со сравнительно низкой несущей способностью на концах только плиты. Поскольку промежуток между опорами небольшой, сваи, наголовники свай и плиты легко перемещаются и регулируются.

Можно также построить дорогу с постепенно изменяющимся уклоном, используя плоские плиты, при этом плиты короткой длины. Если необходимо, могут быть использованы плиты с изгибом, что повышает качество дороги.

Величина требуемого котлована при использовании основания на сваях значительно сокращается, и заполнение его не требует той степени уплотнения. Стоимость строительства, таким образом, сокращается как и вероятность ухудшения качества работы при неблагоприятных природных условиях.

Там, где требуются конструктивные элементы для повышения уровня дорожного покрытия, каждый сформованный конструктивный элемент располагается между смежными сваями вдоль направления дороги.

Поскольку промежуток между опорами небольшой, сваи, наголовники свай, конструктивные элементы и плиты легко перемещаются и регулируются, а поскольку эти элементы все из сборного железобетона, строительство может быть сделано непрерывным процессом, который не нарушается из-за задержек, вызываемых тем, что большие объемы литого бетона выдерживаются на участке. Общая продолжительность строительства таким образом меньше, чем при традиционных способах.

Следующим преимуществом использования элементов и плит из сборного железобетона является то, что контроль качества на стадиях литья и выдерживания достаточно хороший, в то время как стоимость конструктивного элемента и плиты невысокая. Высокое качество и точность размеров конструктивных элементов и плит позволяют облегчить сооружение дороги и покрытие ее асфальтом, улучшить, таким образом, качество готовой дороги.

Строительство с использованием сформованных элементов позволяет избежать проблем, связанных с добычей, транспортировкой и уплотнением заполнения, как описано выше, и также с оседанием, обычно имеющим место в заполненных землей насыпях. Кроме того, необходимость использовать дренажные трубы также не возникает, поскольку вода может свободно проходить через полые каналы сформованного элемента. Действительно, естественный поток поверхностных вод, присутствующих перед строительством, едва ли сильно воздействует на насыпь или приподнятую дорогу в соответствии с настоящим изобретением.

Существенными являются преимущества использования элементов из сборного железобетона по воздействию на окружающую среду по сравнению с традиционным методом заполнения землей особенно потому, что гораздо более узкая полоса земли требуется для сооружения насыпи указанным методом. Общая ширина насыпи также не больше, чем при использовании "эстакадного" метода.

Уровень приподнятой дороги по отношению к поверхности земли может быть увеличен путем укладки множества рядов сформованных конструктивных элементов один на другой. К тому же может быть достигнут необходимый уклон приподнятой дороги при изменении размера смежных сформованных конструктивных элементов.