Свайно-эстакадная дорожная конструкция

 

Свайно-эстакадная дорожная конструкция относится к области дорожного строительства, осуществляемого в зимнее время или в особых условиях, например: на сильнопучинистых, переувлажненных, заболоченных грунтах, а также в районах вечной мерзлоты. Дорожная конструкция содержит опорные стойки, на которые опираются ригели. На ригели уложены продольные элементы, на которых размещено дорожное полотно. Под дорожным полотном размещен демпфирующий слой, выполненный из пенополимера с опиранием на грунт. Опорные стойки выполнены в виде заключенной в обсадную трубу винтовой сваи, заглубленной ниже уровня промерзания грунта. Верхний конец винтовой сваи снабжен устройством для регулирования высоты дорожного полотна. Техническим результатом является обеспечение высоких эксплуатационных качеств дорожного полотна его ровности, прочности, надежности и динамической устойчивости при снижении стоимости строительства и эксплуатации дорожной конструкции. 1 н.з. и 8 з.п. ф-лы, 2 ил.

Полезная модель относится к области дорожного строительства, осуществляемого в зимнее время или в особых условиях, например: на сильнопучинистых, переувлажненных, заболоченных грунтах, а также в районах вечной мерзлоты.

Традиционные конструкции и технологии строительства дорог в таких условиях требуют значительных материальных затрат из-за большого объема производимых земельных работ, связанных с созданием насыпи. Это значительно удорожает и увеличивает сроки строительства дорог в условиях заболоченной местности.

Известна сборная свайно-эстакадная автодорожная конструкция, предназначенная для автодорожного строительства в районах с вечномерзлыми грунтами [1. Заявка на изобретение 93028256, 5МПК Е01С 9/08, опубликовано 30.09.1994]. Автодорожная конструкция содержит соединенные между собой закладными деталями и монолитными швами железобетонные плиты, опертые на полки таврового сечения неразрезных с консолями двухскатных ригелей, расположенных по ширине дороги выше поверхности земли и опертых на сваи-стойки. Сваи снабжены металлическими оголовниками с приваренными к ним монтажными столиками для опоры ригеля, а ригель имеет отверстия в зонах стыка его со сваями. При этом ригель соединен с плитами с образованием шпонок, а со сваями - с образованием конического стыка. Основные недостатки данной конструкции [1] заключаются в том, что при нагрузке вес всей дорожной конструкции сосредоточен только на сваях-стойках, что приводит к неравномерной вертикальной деформации полотна дороги. Кроме того, плиты, расположенные выше поверхности земли, подвергаясь динамическим нагрузкам и колебаниям, будут быстро разрушаться. Кроме того, опоры, выполненные в виде свай, без специального закрепления в грунте, при морозном пучении грунта будут выталкиваться наверх, а при оттаивании грунта будут проседать, что приведет к деформации дорожного полотна и его разрушению.

Известно сборно-разборное покрытие для ремонта трубопроводов на болотах [2. Патент на изобретение РФ 1622484, 5МПК Е01С 9/08, опубликовано 23.01.1991], которое является наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемой полезной модели и взято за прототип. Это сборно-разборное покрытие содержит настил, выполненный из поперечных элементов, закрепленных по концам между верхним и нижним продольными элементами. Продольные элементы объединены по длине с обжатием стягивающим приспособлением. Покрытие снабжено надувными камерами (демпфирующий слой), расположенными под поперечными элементами в зонах стыков продольных элементов. Каждая опорная стойка выполнена по длине составной и состоит из телескопически соединенных с возможностью фиксации секций. При этом одна из секций неподвижно прикреплена к продольным элементам, а другая секция выполнена с анкерным наконечником на свободном конце.

Такая сборно-разборная конструкция покрытия, предназначенная для проведения ремонтных работ в условиях заболоченной местности, является технологически быстровозводимой. Эта конструкция позволяет при нагрузке перераспределять давление между стойками и надувными камерами (демпфирующим слоем), что уменьшает вертикальную нагрузку на опорные стойки (сваи). Кроме того, одна из секций телескопической сваи, снабженная анкерным наконечником, обеспечивает устойчивость конструкции и дополнительную несующую способность за счет увеличения опорной площади.

Однако данное сборно-разборное покрытие является временной конструкцией, используемой для ремонта трубопроводов на болотах, и не способно воспринимать большие длительные динамические нагрузки, характерные для дорожных конструкций. Кроме того, выполнение опорной стойки в виде телескопической сваи с анкерным наконечником является сложным и не обеспечивает устойчивую работу сваи при больших динамических нагрузках (при движении тяжеловесных транспортных средств) из-за недостаточной опорной поверхности анкерного наконечника сваи. Кроме того, использование не защищенных от механических повреждений надувных камер, не обеспечивает также длительную эксплуатацию этой конструкции, как при сезонных колебаниях температур, так и при больших постоянных динамических нагрузках.

Задачей полезной модели является создание технологичной сборно-разборной дорожной конструкции, способной долговременно работать в условиях заболоченной местности и низких температур без снижения качества дорожного полотна.

Техническим результатом является обеспечение высоких эксплуатационных качеств дорожной конструкции ее прочности, надежности, ровности и динамической устойчивости при снижении затрат на ее строительство.

Поставленная задача и технический результат достигаются тем, что заявляемая полезная модель, как и прототип, содержит опорные стойки, на которые опираются ригели. На ригели уложены продольные элементы, на которых размещено дорожное полотно, кроме того, дорожная конструкция содержит демпфирующий слой.

В отличие от прототипа опорная стойка выполнена в виде заключенной в обсадную трубу винтовой сваи, заглубленной ниже уровня промерзания грунта. Верхний конец винтовой сваи снабжен устройством для регулирования высоты дорожного полотна; а демпфирующий слой выполнен из пенополимера, размещен под дорожным полотном с опиранием на грунт.

В частных случаях выполнения дорожной конструкции демпфирующий слой выполнен в виде плиты из пенополимера или является продуктом твердения залитого под дорожное полотно жидкого вспененного полимера. Продольные элементы выполнены составными в виде металлических двутавровых балок, состыкованных с помощью накладных пластин. Устройство для регулирования высоты дорожного полотна выполнено в виде винтовой пары или гидравлического подъемного устройства. Полезная модель дополнительно содержит ограждающее устройство, выполненное в виде продольных направляющих и стоек, соединенных с ними и ригелем.

Совокупность существенных признаков полезной модели не известна заявителям из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» полезной модели.

Отличительные признаки заявляемой полезной модели в совокупности с известными признаками обеспечивают указанный выше технический результат. Это достигается следующим образом.

Во-первых, за счет выполнения дороги в виде свайно-эстакадной дорожной конструкции, у которой опорные стойки выполнены в виде заключенных в обсадные трубы винтовых свай, заглубленных ниже уровня промерзания грунта. Обсадные трубы и лопасти на винтовых сваях обеспечивают жесткую фиксацию реперных отметок в условиях сезонной вертикальной деформации грунта, возникающей в результате морозного пучения. При дальнейшей эксплуатации дороги в случае незначительных просадок винтовых свай предусмотрено изменение уровня ровности дорожного полотна при помощи устройства для регулирования высоты дорожного полотна, размещенного на верхнем конце винтовой сваи.

Во-вторых, за счет того, что эстакадная конструкция опирается по всей плоскости на грунт через демпфирующий слой, выполненный из пенополимера, который принимает на себя колебания, вибрации и большую часть веса эстакадной конструкции, дорожного полотна и транспортных средств тем самым, значительно уменьшая нагрузку на опорные стойки. В этом случае практически вся нагрузка равномерно распределяется по поверхности грунта.

Создание свайно-эстакадной дорожной конструкции как по сравнению с прототипом так и с традиционными конструкциями дорожной одежды, выполняемыми в виде земельной насыпи, значительно снижает сметную стоимость и сроки строительства дорог в особых условиях Сибири. Земляные работы сведены до минимума, водопропускные сооружения не нужны, так как вода свободно проходит под эстакадой в районе ригелей. Сборно-разборная конструкция дороги позволяет вести ее скоростное строительство круглогодично.

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг.1 показана свайно-эстакадная дорожная конструкция, на фиг.2 показан разрез А-А свайно-эстакадной дорожной конструкция. Свайно-эстакадная дорожная конструкция фиг.1, фиг.2 содержит опорные стойки 1, выполненные в виде винтовой сваи, помещенной в обсадную трубу 2. Опорная стойка 1 в верхней части в месте опирания ригеля 3 имеет регулирующее по высоте устройство 4. На ригелях 3 расположены продольные элементы 5, на которые уложено дорожное полотно 6. К концам ригелей 3 закреплены стойки 7 для создания ограждающего устройства 8. Под дорожным полотном 6 размещен демпфирующий слой 9. Продольные элементы 5 состыкованы между собой накладными пластинами 10.

Работа полезной модели поясняется конкретным примером реализации свайно-эстакадной дорожной конструкции, удовлетворяющей требованиям автодороги третьей категории с твердым покрытием шириной проезжей части 8 м, допустимой нагрузкой на ось 13 т и общим весом транспортного средства 50 т. Опорные стойки 1 выполнены металлическими в виде винтовых свай с сечением трубы 219 мм и винтовой лопастью диаметром 500 мм, рассчитанные на нагрузку 10 т длиной от 3 до 5 м (В случае сильно заболоченной местности используют винтовые сваи сечением 325 мм и диаметром лопасти 850 мм под нагрузку 28 т., длиной от 5 до 11 м). Регулирующее устройство 4 выполнено в виде винтовой пары (возможно выполнение в виде гидравлического подъемного устройства). Опорная стойка 1 размещена в обсадной трубе 2 для предотвращения выталкивающей нагрузки при морозном пучении грунта. Опорная стойка 1 заглублена ниже уровня промерзания грунта. Ригель 3 и продольные элементы 5 выполнены из швеллера 27 и балки 25 Б1. Дорожное полотно 6 выполнено из дорожных плит (или аэродромных плит) размером 2×6 м, скрепленных между собой с помощью закладных деталей. Ограждающее устройство 8 выполнено в виде металлической стойки 7, связанной с ригелем 3 и направляющим элементом. Демпфирующий слой 9 выполнен из пенополимера и расположен под дорожным полотном и опирается на грунт.

Свайно-эстакадную дорожную конструкцию можно создать следующим образом. По геодезическим разметкам готовят земельное основание (валка леса, очистка, профилирование по отметкам). Составные элементы свайно-эстакадной дорожной конструкции изготавливают в заводских условиях в виде полных комплектов конструкции и доставляют на участок строительства дороги для монтажа.

Монтаж начинают с бурения лидерской скважины, в которую затем завинчивают сваю 1 (опорную стойку) при помощи универсальной бурильной машины УБМ-85, которая может выполнять шнековое бурение и завинчивание свай. Затем устанавливают обсадную трубу 2, устройство 4, регулирующее по высоте опорную стойку 1, после чего укладывают ригель 3 по уровню полотна дороги. На ригели 3 укладывают продольные элементы 5, выполненные в виде двутавровых балок, после чего производят заливку вспененным полимером, создавая демпфирующий слой 9 (при строительстве дорог в теплое время года). Либо укладывают готовые пенополимерные плиты 9 под верхний уровень продольных элементов 5 (при строительстве дорог в зимнее время). Затем на продольные элементы 5 производят укладку дорожных плит 6, скрепляя их между собой. После чего производят замоноличивание швов и укладку асфальтобетона (в летний период). Устройство ограждений 7, 8 или стандартной обочины в виде насыпи производят в зависимости от дорожных условий.

Стоимость материалов по расчетам заявителей для комплекта свайно-эстакадной дорожной конструкции на 1 км составляет от 15 до 19 млн. руб.

Полезная модель является промышленно применимой. Строительство дорожной конструкции может быть осуществлено с помощью серийной техники и материалов российского производства. В заводских условиях изготавливаются и укомплектовываются все элементы сборно-разборной свайно-эстакадной дорожной конструкции.

1. Свайно-эстакадная дорожная конструкция, содержащая опорные стойки, на которые опираются ригели; продольные элементы, опирающиеся на ригели и связанные с ними соответственно, дорожное полотно, размещенное на продольных элементах, и демпфирующий слой, отличающаяся тем, что опорная стойка выполнена в виде заключенной в обсадную трубу винтовой сваи, заглубленной ниже уровня промерзания грунта; верхний конец винтовой сваи снабжен устройством для регулирования высоты дорожного полотна; кроме того, демпфирующий слой выполнен из пенополимера, размещенный под дорожным полотном с опиранием на грунт.

2. Свайно-эстакадная дорожная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что демпфирующий слой выполнен в виде плиты из пенополимера.

3. Свайно-эстакадная дорожная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что демпфирующий слой является продуктом твердения залитого под дорожным полотном жидкого вспененного полимерного материала.

4. Свайно-эстакадная дорожная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что продольные элементы выполнены составными, соединенными, например, с помощью накладных пластин.

5. Свайно-эстакадная дорожная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что продольные элементы выполнены в виде металлических двутавровых балок, связанных с ригелем.

6. Свайно-эстакадная дорожная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что устройство для регулирования высоты дорожного полотна выполнено в виде винтовой пары.

7. Свайно-эстакадная дорожная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что устройство для регулирования высоты дорожного полотна выполнено в виде гидравлического подъемного устройства.

8. Свайно-эстакадная дорожная конструкция по п.1, отличающаяся тем, дорожное полотно выполнено из дорожных или аэродромных плит.

9. Свайно-эстакадная дорожная конструкция по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно содержит ограждающее устройство, выполненное в виде продольных направляющих и стоек, соединенных с ними и ригелем.



 

Похожие патенты:

Устройство для погружения, установки и монтажа винтовых свай относится к строительству и может быть использована при возведении опор мостов, линий электропередач (ЛЭП), опор контактной сети электрифицированных железных дорог, вышек сотовой связи, надводных эстакад, причалов и других строений с помощью винтовых свай.

Техническим результатом является высокая надежность фиксирования корпуса люка в горловине 8 колодца

Машина для погружения, установки, закручивания, завинчивания металлических винтовых свай-фундаментов опор линий автоблокировки зса-1 относится к строительству, более конкретно, к машинам для установки металлических винтовых свай-фундаментов с «поля» под опоры автоблокировки в грунтах до IV группы на железных дорогах Российской Федерации.

Деревянный забор (ограждение с воротами) из необрезной доски на винтовых сваях относится к области строительства, а именно, к системам ограждения, ограничивающих свободный доступ людей, транспорта и т.д. на определенную территорию.

Свая // 74645
Изобретение относится к области строительства, а именно к конструкциям свай
Наверх