дорожная конструкция

Формула изобретения

Дорожная конструкция, включающая покрытие, основание, дренирующий слой, земляное полотно, односкатный поперечный перехватывающий дренаж, устраиваемый на вогнутом участке вертикальной кривой, вершина которой размещена на проектной линии земляного полотна, содержащий перфорированную дренажную трубу с трубчатыми выпусками на откосы земляного полотна и фильтрующий крупнозернистый материал, размещенный в пределах дренирующего слоя и ниже его на ширину основания, отличающаяся тем, что прерывание фильтрующейся воды осуществляется устройством перехватывающих дренажей на границах участков с уклонами, обеспечивающими эффективное осушение дренирующего слоя с верховых сторон, а расстояние от вершины кривой до границ участков определяется произведением радиусов кривых на граничные уклоны.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к конструкциям для защиты грунтовых оснований дорожных одежд от переувлажнения и может быть использовано для сохранения стабильной прочности в период оттаивания конструкции на участках вогнутой вертикальной кривой, вершина которой размещена на проектной линии продольного профиля дороги, а участки ограничены встречными уклонами не менее двух промилле.

Известна дорожная конструкция, включающая покрытие, основание, дренирующий слой, земляное полотно, поперечный перехватывающий дренаж, содержащий перфорированную дренажную трубу с односкатным уклоном, трубчатыми выпусками на откосы земляного полотна, и фильтрующий крупнозернистый материал, размещенный в пределах дренирующего слоя и ниже его на ширину основания (Анисимов П.В. Автомобильные дороги: Методологическая концепция и теоретические основы проектирования и строительства. - Брянск: Грани, 1995. - 132 с. - С.85-87).

Недостатком такой конструкции является то, что процесс осушения дренирующего слоя в зоне вершины вертикальной кривой замедляется вследствие нулевого уклона у вершины и минимальных величинах продольных уклонов на некотором расстоянии от вершины, зависящем от радиуса вертикальной кривой и граничного уклона, грунтовое основание переувлажняется, снижается его прочность и прочность дорожной одежды.

Целью изобретения является обеспечение стабильной прочности дорожной конструкции в период весеннего оттаивания на вогнутых участках вертикальной кривой, вершина которой размещена на проектной линии земляного полотна, путем прерывания фильтрующей воды по дренирующему слою с верховых сторон на вогнутые участки, ограниченные встречными уклонами не менее двух промилле.

Для достижения указанной цели дорожная конструкция включает покрытие, основание, дренирующий слой, земляное полотно, односкатный поперечный перехватывающий дренаж, устраиваемый на вогнутом участке вертикальной кривой, вершина которой размещена на проектной линии земляного полотна, содержащий перфорированную дренажную трубу с трубчатыми выпусками на откосы земляного полотна, и фильтрующий крупнозернистый материал, размещенный в пределах дренирующего слоя и ниже его на ширину основания, отличается тем, что прерывание фильтрующейся воды осуществляется устройством перехватывающих дренажей на границах участков с уклонами, обеспечивающими эффективное осушение дренирующего слоя с верховых сторон, а расстояние от вершины кривой до границ участков определяется произведением радиусов кривых на граничные уклоны.

В весенний период дорожная одежда и земляное полотно под ней оттаивают быстрее, чем обочины. При этом под дорожной одеждой образуется вогнутый мерзлый донник. Вода из земляного полотна, с поверхности покрытия и обочин поступает в дренирующий слой и перемещается с верховой стороны в пониженные участки по направлению продольного уклона, так как дренирующий слой или дренажные трубчатые выпуски под обочинами имеют отрицательную температуру и не способны отводить воду.

Для устройства дренирующего слоя применяют пески с низкими значениями коэффициента фильтрации (менее 10 м/сут). На вогнутых участках с нулевым уклоном в вершине вертикальной кривой и на подходах с небольшими уклонами фильтрация воды замедляется вследствие понижения гидравлического (пьезометрического) уклона водного потока и, как следствие, снижаются скорости фильтрации и расход воды. Время достижения водным потоком перехватывающего дренажа возрастает, а вогнутый участок вертикальной кривой с малыми уклонами находится длительное время в переувлажненном состоянии, что отрицательно сказывается на прочности грунтового основания, а следовательно, и дорожной одежды. При этом поры материала дренирующего слоя могут быть полностью заполнены водой, что недопустимо при динамических воздействиях на одежду колес автротранспорта.

«По боковым кюветам и нагорным канавам вода стекает со скоростью, зависящей от их продольного уклона, поперечного профиля канавы, глубины потока и степени шероховатости стенок канавы. При скорости течения, меньшей 0,4-0,5 м/с, канава засоряется, и в ней возникает застой воды. Поэтому не допускается уклон водоотводных канав менее 2 » (Бабков В.Ф., Андреев О.В. Проектирование автомобильных дорог. Ч.1: Учебник для вузов. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1987. - 368 с. - С.143).

В дренирующем слое дорожной одежды скорость фильтрации воды значительно меньше, но продольный уклон, равный 2 , также обеспечивает фильтрацию воды в дренирующем слое и его осушение. Однако при меньших величинах уклонов фильтрация воды замедляется и вогнутый участок вертикальной кривой длительное время находится в переувлажненном состоянии.

На фигуре 1 представлен поперечный разрез дорожной конструкции; на фигуре 2 - продольный разрез участка на вогнутой кривой; на фигуре 3 - схема размещения перехватывающих дренажей на вогнутой кривой.

Дорожная конструкция включает покрытие 1, основание 2, дренирующий слой 3, земляное полотно 4, односкатный поперечный перехватывающий дренаж, содержащий перфорированную трубу 5 с выпусками 6 на откосы 8 земляного полотна 4, и фильтрующий крупнозернистый материал 7, размещенный в пределах дренирующего слоя и ниже его на ширину основания. Труба 5 укладывается на подготовленное основание 9, а на стенки и дно траншеи для дренажа уложен пластикотканевый материал 10, предохраняющий земляное полотно от переувлажнения. Перфорированная дренажная труба 5 диаметром 20-50 см может быть изготовлена из традиционных материалов, в том числе с использованием полимеров.

Работает дорожная конструкция следующим образом. Вода, поступающая в дренирующий слой 3, когда обочины находятся в промерзшем состоянии, перемещается по дренирующему слою с верховой стороны в направлении уклона (спуск), перехватывается односкатным поперечным дренажом и выводится на откос земляного полотна в низовую сторону местности.

Промывка заиленных труб 5 осуществляется струей воды под давлением при помощи поливомоечной машины до наступления отрицательных температур воздуха. На зимний период отверстия трубчатых выпусков 6 дренажной трубы 5 закрываются, а весной открываются.

Применение двухсторонних трубчатых выпусков дрены на откосы земляного полотна обеспечивает эффективную конвекцию теплого воздуха в дренажной трубе в период весеннего оттаивания дорожной конструкции. В результате конвекции положительную температуру приобретает и дренажная труба, и дренирующий материал вокруг трубы, что способствует более раннему включению ее в работу и осушению дренирующего слоя одежды.

Длина участков вогнутой кривой, ограниченных уклонами не менее двух промилле, до вершины кривой (ВК) при i=0 составит: l₁=R₁·i₁; l ₂=R₂·i₂ (фиг.3) и общая длина l=R₁·i₁+R₂·i₂ . Здесь R₁ и R₂ - радиусы вертикальной кривой; i₁ и i₂ - заданные минимальные величины уклонов, но не менее двух промилле. Если участки подходов к вершине кривой имеют одинаковый радиус и равные заданные уклоны, то l=2R·i. Чем больше радиус кривой R и граничный уклон i, тем больше длина участка, который предохраняется (защищается) от притока воды с верховых сторон дорожной конструкции. Например, при i=2 (0,002) и R=10000 м l=40 м; при i=5 (0,005) и R=10000 м l=100 м. В первом случае перехватывающий дренаж устраивается на расстоянии не менее 20 м от вершины кривой с каждой стороны, а во втором - на расстоянии не менее 50 м.

Таким образом, дорожная конструкция по перехвату воды, поступающей по дренирующему слою с верховой стороны на вогнутые учатки продольного профиля, ограниченные минимальными встречными уклонами, позволяет предотвратить земляное полотно от переувлажнения и сохранить стабильную прочность дорожной конструкции в период весенней распутицы.

Использование предложенной дорожной конструкции на вогнутых участках продольного профиля с расположением вершины кривой на проектной линии земляного полотна позволяет предотвратить поступление воды на вогнутый участок продольного профиля дороги, ограниченный минимальными встречными уклонами 2 , и сохранить стабильную прочность дорожной конструкции в период весенней распутицы. Вследствие невозможности накопления воды в порах дренирующего слоя на недопустимую толщину дорожная конструкция защищена от неблагоприятных воздействий колесных нагрузок автотранспорта и возможных знакопеременных температур, встречающихся при оттаивании земляного полотна.