способ формирования дорожной одежды

Формула изобретения

1. Способ формирования дорожной одежды, включающий укладку твердеющего материала на основании с формированием дорожного полотна и температурных швов, отличающийся тем, что дорожное полотно выполняют из брусчатых элементов, которые формируют непосредственно на подготовленном основании, для чего на основании размещают опалубку, выполненную в виде рамы, разделенной на ячейки, форма поперечного сечения которых соответствует очертаниям брусчатых элементов, изолируют боковые поверхности ячеек размещением на них листового материала, предпочтительно водонепроницаемого, заполняют опалубку твердеющим материалом, предпочтительно бетоном, причем до начала схватывания твердеющего материала опалубку удаляют подъемом вертикально вверх, при этом изолирующий материал не извлекают, оставляя в объеме дорожного полотна.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после удаления опалубки на поверхности дорожного полотна формируют временный защитный слой, например, отсыпкой песка, предпочтительно увлажненного, который сохраняют до окончания твердения твердеющего материала.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что опалубку удаляют сразу после заполнения всех ее ячеек твердеющим материалом.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве изолирующего материала используют тонкий рубероид и/или полиэтилен и/или крафт-бумагу.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что опалубку перемещают по направляющим, предпочтительно рельсам, которые укладывают вне участка на котором формируют дорожную одежду.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к дорожному строительству и может быть использовано при строительстве дорог и площадок с цементобетонными покрытиями.

Известен способ формирования дорожной одежды, включающий ее сборку из отдельных элементов, выполненных из природного камня или твердеющего материала, путем их укладки на подготовленное основание (см. книгу Дорожно-строительные машины. Справочник. М., Машиностроение, 1977, с. 74 - 75).

Недостаток этого технического решения - высокая трудоемкость формирования дорожной одежды и низкие темпы строительства.

Известен также способ формирования дорожной одежды, включающий укладку твердеющего материала на основание, с формированием дорожного полотна и температурных швов (см. книгу Дорожно-строительные машины. Справочник. М., Машиностроение, 1977, с. 69-74).

Недостаток этого технического решения - недостаточно высокие эксплуатационные характеристики дорожной одежды, недостаточная ремонтопригодность и существенная зависимость сцепления дорожного полотна с колесами транспортных средств от наличия осадков, особенно после некоторого периода эксплуатации, при частичном и неравномерном износе дорожной поверхности.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, выражается в улучшении эксплуатационных характеристик дорожной одежды за счет повышения его ремонтопригодности и надежности сцепления с колесами транспортных средств в дождливую погоду.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в обеспечении возможности замены только износившихся или разрушенных участков дорожной одежды, без разрушения соседних с ними участков, кроме того, обеспечивается высокая проницаемость дорожной одежды и, тем самым, возможность оперативного удаления воды с поверхности дорожной одежды.

Для решения поставленной задачи способ формирования дорожной одежды, включающий укладку твердеющего материала на основание, с формированием дорожного полотна и температурных швов, отличается тем, что дорожное полотно выполняют из брусчатых элементов, которые формируют непосредственно на подготовленном основании, для чего на основании размещают опалубку, выполненную в виде рамы, разделенной на ячейки, форма поперечного сечения которых соответствует очертаниям брусчатых элементов, изолируют боковые поверхности ячеек размещением на них листового материала, предпочтительно, водонепроницаемого, заполняют опалубку твердеющим материалом, предпочтительно бетоном, причем, до начала схватывания твердеющего материала опалубку удаляют подъемом вертикально вверх, при этом изолирующий материал не извлекают, оставляя в объеме дорожного полотна.

Кроме того, после удаления опалубки на поверхности дорожного полотна формируют временный защитный слой, например, отсыпкой песка, предпочтительно увлажненного, который сохраняют до окончания твердения твердеющего материала.

Кроме того, опалубку удаляют сразу после заполнения всех ее ячеек твердеющим материалом.

Кроме того, в качестве изолирующего материала используют тонкий рубероид и/или полиэтилен, и/или крафт-бумагу.

Кроме того, опалубку перемещают по направляющим, предпочтительно рельсам, которые укладывают вне участка, на котором формируют дорожную одежду.

Сопоставительный анализ признаков заявленного решения с признаками прототипа и аналогов свидетельствует о соответствии заявленного решения критерию "новизна".

Признаки отличительной части формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признак ". ..дорожное полотно выполняют из брусчатых элементов, которые формируют непосредственно на подготовленном основании", обеспечивает возможность замены только износившихся или разрушенных элементов дорожной одежды, без разрушения соседних с ними участков, кроме того, обеспечивается высокая проницаемость дорожной одежды через зазоры между брусчаткой.

Признак "...которые формируют непосредственно на подготовленном основании" позволяет формировать дорожную одежду, обладающую свойствами покрытия из брусчатки, без обязательного осуществления таких операций, как производство брусчатки, погрузочно-разгрузочные операции и укладка брусчатки на основание, которые и приводят к существенному удорожанию брусчатых покрытий.

Признаки "... на основании размещают опалубку, выполненную в виде рамы, разделенной на ячейки, форма поперечного сечения которых соответствует очертаниям брусчатых элементов", обеспечивают возможность формирования брусчатого покрытия приемами и технологиями, применяющимися при формировании дорожной одежды из монолитного цементобетона, при этом, отпадают операции по нарезке температурных и технологических швов в дорожном покрытии.

Признак "... изолируют боковые поверхности ячеек размещением на них листового материала" исключает сцепление твердеющего материала со стенками опалубки и, кроме того, вместе с признаком "изолирующий материал не извлекают, оставляя в объеме дорожного полотна", обеспечивает разделение дорожного полотна на дискретные (брусчатые) элементы, при одновременной минимизации зазоров между ними (твердеющий раствор еще не успевает потерять свою подвижность, поэтому после извлечения опалубки раствор в ячейках "разделяется" в стороны, заполняя пустоты, образовавшиеся после уборки опалубки.

Признак, характеризующий параметры изолирующего материала "... предпочтительно, водонепроницаемого. . . ", используемого для защиты стенок ячеек, исключает возможность пропитывания материала бетоном и, как следствие, склеивание его со стенками ячеек.

Признак "заполняют опалубку твердеющим материалом, предпочтительно бетоном, причем, до начала схватывания твердеющего материала опалубку удаляют" обеспечивает возможность "самозалечивания" зазоров между брусчатыми элементами и тем самым их качественный взаимораспор и, следовательно, высокую работоспособность дорожной одежды.

Признаки второго пункта формулы изобретения обеспечивают возможность полного набора прочности затвердевшим бетоном, при этом обеспечивается заполнение зазоров между брусчаткой материалом, обеспечивающим взаимный распор соседних брусчатых элементов, при сохранении водопроницаемости этих зазоров.

Признак третьего пункта формулы изобретения позволяет повысить скорость формирования дорожной одежды, при одновременном обеспечении высокой плотности размещения брусчатых элементов (минимальной ширины зазоров).

Признак четвертого пункта формулы изобретения конкретизирует тип изолирующего материала, используемого для формирования зазоров, при котором обеспечивается высокое качество брусчатого покрытия.

Признак пятого пункта формулы изобретения позволяет повысить качество дорожной одежды за счет обеспечения возможности точного совмещения вновь формируемых ее участков с уже созданными.

На фиг. 1 схематически показана рабочая площадка в плане; на фиг. 2 показан продольный разрез через опалубку, размещенную в рабочем положении (в процессе формирования брусчатого покрытия); на фиг. 3 показан участок опалубки с элементами, оебспечивающими ее функционирование; на фиг. 4 показан поперечный разрез через готовое брусчатое покрытие дорожной одежды; на фиг. 5 показан вид в плане покрытия с неортогональным размещением поперечных швов.

На чертежах показаны рельсовые направляющие 1, опалубка 2 с ячейками 3, образованными стенками-перегородками 4. Кроме того, на чертежах показаны твердеющий материал 5, изолирующий материал 6, колесо 7, домкрат 8 опалубки 2. Кроме того, на чертежах показаны конструктивные элементы дорожной одежды: брусчатые элементы 9, основание 10 дорожного покрытия 11, дополнительный слой 12 основания 10. На чертежах также показаны: защитный слой 13 влажного песка, опорная поверхность 14 (поверхность грунта), поперечные 15 и продольные 16 швы дорожного покрытия.

В качестве рельсовых направляющих 1 используются рельсы, например типоразмера P 24. Целесообразно, чтобы опорная поверхность рельс была снабжена опорной пластиной (на чертежах не показана), выполненной из листового металла, позволяющей существенно снизить удельную нагрузку на опорную поверхность 14, что существенно важно при использовании опалубки больших габаритов и емкости. Опорная поверхность рельс (или опорная пластина) снабжена петлями проушинами (на чертежах не показаны), обеспечивающими возможность фиксации направляющих 1 на опорной поверхности.

Опалубка 2 выполнена в виде несущей прямоугольной рамы из металлического профиля, поперечное сечение которой разделено вертикальными перегородками 4 (выполненными из листовой стали толщиной порядка 2 мм) на ячейки 3, форма поперечного сечения которых соответствует форме поперечного сечения брусчатых элементов 9. Продольные и поперечные перегородки 4 должны пересекаться под прямым углом, при этом поперечные швы в формируемой дорожной одежде располагают всегда на одной прямой по ее ширине. Допускается размещение поперечных швов сжатия 15 под углом 78-80^o к продольной оси дорожной одежды. Высота вертикальных перегородок 4 определяется высотой формируемых брусчатых элементов 9. На боковых стенках внешней рамы жестко закреплены корпуса домкратов 8, на концах выдвижных штоков которых закреплены оси, на которых с возможностью вращения надеты колеса 7 (выполненные с ребрами по типу колес железнодорожных транспортных средств), которыми опалубка 2 оперта на рельсовые направляющие 1. В качестве твердеющего материала 5 использованы неармированные цементно-песчаные бетоны. В качестве изолирующего материала 6 используют тонкий рубероид и/или полиэтилен, и/или крафт-бумагу, и/или тонкий картон. Оптимальным было бы применение полиэтилена, но подойдет и тонкий картон, при условии, что за время от начала укладки твердеющего материала 5 в опалубку 2 его листы не пропитаются насквозь и не прилипнут к поверхности перегородок 4 и, следовательно, не станут извлекаться из покрытия при подъеме опалубки вверх.

Основание 10 под цементобетонное покрытие 11 устраивают для уменьшения давления на подстилающий грунт от движущихся автомобилей, а также комплекта гусеничных машин, используемых при устройстве покрытий в скользящей опалубке. На автомобильных дорогах I - III категорий для оснований применяют каменные материалы или грунты, укрепленные цементом и другими неорганическими вяжущими. Основания из щебня, шлака и грунтов, укрепленных органическими вяжущими, устраивают на дорогах II и III категорий. Песок и гравийно-песчаные смеси применяют, как правило, на дорогах III и IV категорий, а также на дорогах II категории при перспективной интенсивности движения до 4000 авт/сут и толщине цементобетонного покрытия 11, равного 22 см. При строительстве покрытия 11 комплектом машин со скользящими формами для обеспечения прохода гусеничных машин, укрепленных вяжущим основания 10, оно должно иметь ширину 9,6 или 9,8 м. В случае применения комплекта машин, передвигающихся по рельсформам (т.е. опалубкам на верхней части которых смонтированы направляющие для передвижения оборудования), основание 10 устраивают шире покрытия 11 не менее чем на 0,5 м с каждой стороны. Толщину основания 10 назначают по расчету, но не менее 14 см из песчаных и супесчаных грунтов, укрепленных цементом, и из тощего бетона, и 15 см - из щебня, шлака или гравия при использовании основания для движения построечных автомобилей грузоподъемностью до 7 т. При строительстве покрытий 11 комплектом машин со скользящими формами и использовании автомобилей грузоподъемностью до 12 т, толщину оснований 10 из укрепленных цементом грунтов и каменных материалов 1 класса прочности рекомендуется принимать не тоньше 16 см, а в остальных случаях - менее 18 см. Минимальную толщину основания 10 из песка, с учетом требований морозоустойчивости конструкции, назначают 10 - 35 см в зависимости от вида грунта земляного полотна и дорожно-климатической зоны.

Покрытия 11 из неармированного цементобетона устраивают либо однослойными, либо двуслойными с верхним слоем толщиной не менее 6 см. Двухслойные покрытия применяют, как правило, при строительстве комплектом машин, передвигающихся по рельсформам, с целью использования в бетоне или его нижнем слое менее прочных и морозостойких местных каменных материалов. Общую толщину покрытия назначают 18 - 24 см и более, в зависимости от категории автомобильной дороги, состава и интенсивности движения автомобилей и вида материала основания. Покрытие разделяется продольными 16 и поперечными 15 швами на отдельные брусчатые элементы.

Продольный шов коробления (на чертеже не показан) устраивают при ширине покрытия более 4,5 м, чтобы предупредить появление извилистых продольных трещин от воздействия транспортных средств, неравномерного пучения и местной осадки земляного полотна.

Дополнительный слой 12 основания 10 наряду с передачей нагрузок на поверхность грунта 14 выполняет функции морозозащитного или дренирующего слоя. В зависимости от климатических и гидрогеологических условий указанные функции могут совмещаться. Дополнительный слой основания устраивают из морозостойких и дренирующих грунтов. Толщину слоя рассчитывают в соответствии с требованиями "Инструкции по проектированию дорожных одежд нежесткого типа" ВСН 46-83.

Заявленный способ осуществляется следующим образом.

На подготовленной поверхности грунта 14 известным образом формируют основание 10 (отсыпают слой гравия и/или шлака с последующей его планировкой до проектной толщины). Затем на поверхности основания 10 формируют дополнительный слой 12 отсыпкой гравия. На поверхности дополнительного слоя, вдоль обеих продольных границ участка, на котором будет формироваться цементно-песчаное покрытие 11, укладывают рельсовые направляющие 1. Высотные отметки поверхности рельсовых направляющих 1 контролируют нивелировкой, расстояние между ними контролируют шаблоном. После выверки точности укладки направляющих и исправления выявленных неточностей, направляющие фиксируют, например, анкерами, установленными в шпуры, пробуренные в грунте 14 (на чертежах не показаны). Целесообразно, чтобы рельсовую направляющую сразу формировали из нескольких рельсовых звеньев длиной, превышающей длину опалубки 2 по меньшей мере вдвое (это позволит совместить по времени операции по перестановке опалубки 2 и наращиванию рельсовой направляющей 1). Затем на рельсовые направляющие 1 помещают (например, посредством автокрана) опалубки 2, так, чтобы ее колеса 7 оперлись на них. Затем опалубку 2 перекатывают на начальный участок формирования покрытия 11, где ее позиционируют точно у начальной кромки это участка. Далее домкратами 8 опалубку 2 опускают на поверхность дополнительного слоя 12 и покрывают поверхность перегородок 4 ячеек 3 листовым изолирующим материалом 6, фиксируя верхние кромки материала 6 к кромкам перегородок 4 упругими проволочными зажимами, работающими, например, по типу канцелярских скрепок. После этого заполняют опалубку 2 твердеющим материалом 5 (целесообразно для этих целей использовать бетоновозку - бункер на колесиках, установленный с возможностью перемещения по направляющим, закрепленным непосредственно на поверхности опалубки или на внешней поверхности ее продольных стенок). После заполнения всех ячеек 3 опалубки 2 твердеющим материалом 5 осуществляют известным образом виброуплотнение последнего, удаляют излишек твердеющего материала, для выравнивания верхней поверхности покрытия 11, а затем, посредством домкратов 8, поднимают опалубку 2 вертикально вверх до полного ее подъема над поверхностью покрытия 11. При этом, поскольку нижние кромки листового материала 6 оказываются зажаты объемом твердеющего материала 5, листовой материал 6 остается в объеме покрытия, т. е. не извлекается. Образовавшиеся в покрытии 11 после "выхода" из него перегородок 4 опалубки 2 пустоты толщиной 2 мм "самозалечиваются" до толщины листового покрытия 6, за счет некоторой просадки объема твердеющего материала, еще не потерявшего подвижность, и, соответственно, его "расползания" в горизонтальном направлении. После начала схватывания твердеющего материала 5 на поверхность покрытия 11 отсыпают слой 13 влажного песка, который обеспечивает благоприятные условия для твердения бетона, особенно при проведении работ в жару. После окончания процесса твердения бетона песок убирают, при этом часть песка забивается в швы между брусчатыми элементами 9, усиливая их взаимную расклинку.

В процессе эксплуатации дорожной одежды влага, попадающая на поверхность дорожного покрытия 11, уходит по швам 15 и 16 в дополнительный слой 12, обеспечивающий ее удаление за пределы покрытия 11.

При необходимости восстановления поврежденных участков покрытия 11 удаляют соответствующие дефектные брусчатые элементы 9.