Покрытие ипподрома и ячеистая конструкция для стабилизации покрытия
Изобретение относится к строительству, в частности к конструкциям покрытий беговых дорожек на ипподромах, манежах и т.п. спортивных сооружениях. Покрытие беговой дорожки указанных спортивных объектов содержит размещенный на подготовленном основании упругий слой, на котором распределен сыпучий материал. Для сохранения стабильности состояния покрытия упругий слой выполнен в виде пространственной ячеистой конструкции, замкнутые ячейки структуры которой предварительно напряжены и заполнены сыпучим материалом при сохранении указанного предварительного напряжения в стенках ячеистой структуры, при этом уплотненное подготовленное основание предварительно перекрыто гибкими полотнищами нетканого синтетического материала (НСМ). Ячеистая структура указанной конструкции скреплена с ее основанием - гибкими полотнищами НСМ. Заявленная группа изобретений позволяет повысить несущую способность покрытий беговых дорожек ипподромов, манежей и других спортивных площадок, в том числе при многократном приложении локальной, ударной подвижной нагрузки, а также увеличить сроки эксплуатации, сократить расходы и время на содержание указанных площадок. Заявленное техническое решение особенно эффективно при сооружении на суглинистых и глинистых грунтах. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 4 ил.
Изобретение относится к строительству, в частности к конструкциям покрытий беговых дорожек на ипподромах, манежах и т.п. спортивных сооружениях.
Из уровня техники известна технология создания спортивных площадок, содержащая создание основания, дренажной системы и покрытия (см. RU 2096551). Известное покрытие обладает низкой устойчивостью к неблагоприятным климатическим, погодным условиям и динамическим нагрузкам, что определяет крайне низкую долговечность и неэффективность покрытия.
Известно устройство для быстрого возведения усиленных дорожных покрытий, представляющее собой полотно из тканевого водонепроницаемого материала, соединенное с грунтовым основанием посредством гибких анкеров, расположенных равномерно по площади покрытия (см. SU 1337457).
Известно также усиление покрытия аэродромов в виде натянутой металлической сети прямоугольной формы, укладываемой на грунтовую площадку и закрепленной в грунте посредством растяжек, расположенных равномерно по периметру сетки (см. US 2405565).
Недостатком указанных решений является то, что они не обеспечивают достаточную несущую способность покрытия, расположенного на слабом грунтовом основании, особенно в период распутицы.
Это объясняется тем, что покрытие в виде тканевого полотна или сети представляет собой тонкую мембрану, материал которой активно включается в работу под нагрузкой, направленной нормально к покрытию, при сравнительно больших местных деформациях.
Однако при воздействии копыта бегущей лошади удар является прямым только в момент касания покрытия, далее копыто поворачивается на определенный угол в направлении, противоположном движению лошади. При этом развиваются контактные давления, превышающие предел прочности грунта, что приводит к его скольжению вдоль мембраны в случае армирования грунта мембраной, вырыванию, выбросу комьев грунта и образованию выбоин на беговой дорожке.
Вследствие этого возникает необходимость значительных материальных и трудозатрат на подготовку беговых дорожек к забегам, а также заездам экипажей при рысистых испытаниях.
Из уровня техники известно покрытие, содержащее слои армированного георешетками грунта, гибкие разделительные прослойки из геотекстиля между ними и верхний несущий слой из каменных материалов. Георешетки выполняются из гладких пластин легких металлов, водостойкой бумаги, резины, полимерных материалов, соединенных между собой сваркой или склеиванием таким образом, что при растяжении они образуют ячеистую структуру.
Решетки устанавливаются вплотную одна к другой по ширине дороги и засыпаются грунтом. Грунт уплотняется. Сверху укладываются внахлест полотна геотекстиля. Затем таким же способом формируется следующий слой армогрунта (US 4797026, Е01С 5/20).
Недостатком известного покрытия является его относительно невысокая несущая способность, что связано с выпиранием грунта из ячеек решетки при контактных давлениях, превышающих предел прочности грунта.
Это объясняется недостаточным сцеплением грунта со стенками георешетки. Вследствие этого при больших контактных нагрузках нарушается совместная работа георешетки с материалом заполнителя.
Кроме того, при такой схеме армирования слоя грунта ячейки георешетки снизу и сверху открыты (незамкнуты), а материал георешеток не обладает необходимой упругостью, вследствие хрупкости легко деформируется (вплоть до разрушения) и не обеспечивает восстановления формы ячеек после снятия нагрузки.
Наиболее близким к заявленному решению в части покрытия беговой дорожки является покрытие, известное из документа SU 973685 А, 15.11.82.
В известном решении покрытие беговой дорожки ипподрома содержит два слоя: жесткое подготовленное основание и покрывающий его упругий слой, выполненный из резинового материала, на котором распределен сыпучий материал.
Резиновый материал представляет собой полосы рулонного материала из резиновой композиции с заданными физико-механическими свойствами, которые расстилают на подготовленное основание. На собранный из поперечных полос резинового рунного материала слой сверху в шахматном порядке через клеевой слой укладывают продольные прямоугольные элементы из резинового материала. В качестве сыпучего материала, покрывающего упругий слой, в известном решении используют известняковые высевки фракций 0-5 мм с толщиной слоя высевок 20 мм.
Недостатком известного покрытия является его водонепроницаемость, что приводит к затоплению беговой дорожки в случае выпадения осадков.
Кроме того, известное покрытие обладает невысокой несущей способностью, поскольку поперечные полосы образуют карманы, в которые постепенно происходит перераспределение сыпучего материала вследствие недостаточного сцепления грунта со стенками созданной из резинового материала «поперечной решетки», а также вследствие малой толщины слоя сыпучего материала.
Известны способ армирования слабых грунтов оснований и откосов и георешетка для его осуществления (см. RU 2228479 С1, 10.05.2004, F16L 1/00). Известное устройство содержит набор гибких лент, скрепленных перпендикулярными их длинным сторонам и расположенными в шахматном порядке швами с возможностью образования заполняемой насыпным грунтом ячеистой структуры, и является наиболее близким аналогом заявленного устройства - ячеистой конструкции. Однако известное ячеистое устройство рассчитано, прежде всего, на восприятие сдвигающих статических нагрузок на уклонах или воздействие колесной техники на покрытие.
Решаемой изобретением задачей является повышение несущей способности покрытия беговых дорожек ипподрома, манежа и т.п. площадок, а также увеличение сроков его эксплуатации и снижение расходов на их содержание.
Указанная задача решается тем, что в покрытии указанной беговой дорожки, содержащем размещенный на подготовленном основании упругий слой, на котором распределен сыпучий материал, для сохранения стабильности состояния покрытия упругий слой выполнен в виде пространственной ячеистой конструкции, замкнутые ячейки которой предварительно напряжены в пределах упругой деформации образующих ее лент и заполнены фильтрующим сыпучим материалом при сохранении указанного предварительного напряжения в стенках ячеек, при этом уплотненное подготовленное основание предварительно перекрыто основанием пространственной ячеистой конструкции - гибкими полотнищами нетканого синтетического материала (НСМ), при этом ячеистая структура скреплена с гибкими полотнищами НСМ, образующими основание ячеистой конструкции.
Кроме того, в частном случае выполнения покрытия при использовании уплотненного основания из суглинистых и глинистых грунтов оно снабжено дополнительным слоем из рулонированного гибкого материала, отделенного от основания пространственной ячеистой конструкции уплотненным слоем фильтрующего сыпучего материала.
В частных случаях выполнения покрытия ячейки указанной конструкции сверху перекрыты полотнищами из водопроницаемого геотекстиля, например сеткой, размеры ячеек которой составляют 0,2-0,4 от соответствующих размеров ячеек указанной конструкции.
При этом при укладке пространственную ячеистую структуру ориентируют образующими ее лентами, преимущественно, вдоль беговой дорожки, а распределенный на упругом слое сыпучий материал выполнен двухслойным.
Кроме того, указанная задача решается тем, что ячеистая конструкция, структура которой содержит набор изготовленных из мягких рулонированных материалов гибких лент, снабжена скрепляемым с ней основанием из рулонированного, фильтрующего воду нетканого синтетического материала (НСМ), при этом указанные гибкие ленты скреплены швами, расположенными в шахматном порядке перпендикулярно длинным сторонам гибких лент, с возможностью образования заполняемой насыпным грунтом ячеистой структуры.
В частном случае отношение ширины ячейки указанной структуры к высоте ячейки составляет, предпочтительно, 0,2-1,0.
Использование скрепляемого с ячеистой структурой основания из рулонированного нетканого синтетического материала обеспечивает необходимый отвод выпадающих на покрытие осадков, устраняет смещение ячеистой структуры, предотвращает смещение из ее ячеек насыпного грунта в подстилающий грунтовый слой, что особенно важно при сооружении покрытия на суглинистых и глинистых грунтах.
Выполнение упругого слоя в виде пространственной ячеистой конструкции, замкнутые ячейки которой предварительно напряжены и заполнены сыпучим материалом при сохранении указанного предварительного напряжения в стенках ячеек, обеспечивает необходимую упругость и способность к восстановлению формы ячеек без вытекания из ячеек насыпного грунта в случае приложения к покрытию динамических нагрузок.
Заявленная группа изобретений за счет указанных отличительных признаков позволяет повысить несущую способность покрытий беговых дорожек ипподромов, манежей и других спортивных площадок, в том числе при многократном приложении локальной, ударной подвижной нагрузки, а также увеличить сроки эксплуатации и сократить расходы и время на их обслуживание и содержание. Заявленное техническое решение особенно эффективно при сооружении на суглинистых и глинистых грунтах.
На фиг.1 представлен фрагмент покрытия беговой дорожки ипподрома, манежа и т.п. спортивных площадок, основание которых выполнено из бетона; на фиг.2 - то же, но с основанием из суглинистых или глинистых грунтов; на фиг.3 - гибкий модуль сборной ячеистой структуры; на фиг.4 - секция объемной ячеистой структуры.
На подготовленное бетонное основание 1 укладывают с нахлестом полотна 2 нетканого синтетического материала (НСМ) с заданными фильтрующими свойствами. Полотна 2 НСМ подвергают предварительному натяжению, которое составляет до 10% от их разрывного усилия, и фиксируют натяжение инвентарными штырями (не показаны).
Уложенные полотна НСМ образуют основание 3 для объемной сборной ячеистой структуры 4, ячейки 5 которой заполнены фильтрующим сыпучим материалом 6, например отсевом крупностью, предпочтительно, до 10 мм или речным песком.
Секция 7 сборной ячеистой структуры 4 представляет собой гибкий модуль 8 (см. фиг.3), состоящий из скрепленных линейными швами 9 гибких лент 10, изготовленных, преимущественно, из мягких рулонированных материалов.
Степень шероховатости, а также размеры и расположение ячеек указанной структуры задаются исходя из условия обеспечения надежного сцепления ячеистой конструкции с материалом заполнителя ячеек ее структуры и обеспечения равномерного армирования грунта в пределах каждой секции 7. Восстановление формы ячеек указанной конструкции после снятия ударной нагрузки осуществляется за счет геометрии ее структуры и упругих свойств материала.
Размеры модулей 8 выбираются из соображений удобства их транспортировки и монтажа и, предпочтительно, равны: в сложенном (транспортном) положении А=3-4 м, Б=0,8-1,0 м (см. фиг.3).
В растянутом (рабочем) положении секция 7 представляет собой зафиксированную инвентарными штырями 11 объемную ячеистую структуру с размерами В=2,8 м и Д=30 м (см. фиг.4).
Высота объемной ячеистой структуры выбирается из условия обеспечения необходимой толщины упругого слоя, качественного уплотнения насыпного материала в ячейках указанной структуры и оптимального соотношения ее прочностных свойств и веса.
При использовании метода уплотнения катком массой 5 т, наиболее распространенного при строительстве беговых дорожек, высота объемной ячеистой структуры должна быть не более 50-100 мм, при этом размер ячеек 100×100 мм является оптимальным для данного типа покрытия с учетом площади поверхности покрытия, к которой прикладывается ударная нагрузка.
При больших значениях высоты ячеек указанной структуры упругие свойства ячеистой конструкции снижаются, при этом прилегающая к основанию часть материала заполнителя в ячейках решетки оказывается недоуплотненной, что также снижает несущую способность покрытия в целом. При установке на основание из НСМ ячеистой структуры ее скрепляют с расчетным шагом скобами с основанием, например, предназначенным для этого стиплером. Поверх ячеистой конструкции (основание и ячеистая структура), ячейки которой заполняются сыпучим материалом, распределяют сыпучий материал, при этом последний может быть представлен двумя слоями: слоем древесной щепы 12 или смеси с песком армирующего материала, например текстильных отходов, и слоем песчаного грунта 13.
Распределенный по ячеистой конструкции сыпучий материал также уплотняется катком, желательно, массой в 5 т.
При сооружении покрытия на уплотненном грунтовом основании 14 на уложенные полотна рулонированного гибкого материала 15 отсыпают слой 16 фильтрующего сыпучего материала, например из гравия гранитного, речной гальки, с уплотнением указанного слоя катком массой 5 т и перекрывают слой 16 насыпного грунта выполненным из фильтрующего материала (НСМ) основанием 3 для объемной сборной ячеистой структуры 4.
При особо неблагоприятном сочетании нагрузок и климатических условий возможны перекрытие геотекстильной сеткой (не показана) ячеистой структуры после ее заполнения сыпучим материалом и устройство дренажной системы 17.
Проведенные исследования показали, что полотна НСМ обеспечивают усилие сцепления с водонасыщенным песком (W=25%) - 600 кгс/м, а с глиной в мягкопластичном состоянии 700 кгс/м, не менее, что вполне обеспечивает стабильное положение ячеистой конструкции в таких неблагоприятных условиях при приложении к покрытию сдвигающих динамических нагрузок.
Заявленная группа изобретений позволяет повысить несущую способность покрытий беговых дорожек ипподромов, манежей и других спортивных площадок, в том числе при многократном приложении локальной, ударной подвижной нагрузки, а также позволяет увеличить сроки эксплуатации, сократить расходы и время на содержание спортивных площадок. Заявленное техническое решение особенно эффективно при сооружении на суглинистых и глинистых грунтах.
Кроме того, указанная группа изобретений может быть использована при устройстве загонов для скота. При этом поверх заполненной сыпучим материалом ячеистой структуры следует отсыпать слой древесных опилок или слой смеси древесных опилок с песком. Одним из преимуществ указанной конструкции является то, что загрязненный животными покровный верхний слой легко удаляется механизированным способом, например посредством бульдозера. При этом ячеистая конструкция после использования бульдозера восстанавливает свою форму без повреждений и потери ею упругих свойств.
1. Покрытие беговой дорожки ипподрома, содержащее размещенный на подготовленном основании упругий слой, на котором распределен сыпучий материал, отличающееся тем, что для сохранения стабильности состояния покрытия упругий слой выполнен в виде пространственной ячеистой конструкции, замкнутые ячейки структуры которой предварительно напряжены в пределах упругой деформации образующих ее лент и заполнены фильтрующим сыпучим материалом при сохранении указанного предварительного напряжения в стенках ячеистой структуры, при этом уплотненное подготовленное основание предварительно перекрыто основанием пространственной ячеистой конструкции - гибкими полотнищами фильтрующего воду нетканого синтетического материала (НСМ), а ячеистая структура при установке на основание из гибких полотнищ НСМ скреплена с ним скобами.
2. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что при использовании основания из суглинистых и глинистых грунтов оно снабжено дополнительным слоем из рулонированного гибкого материала, отделенного от основания пространственной ячеистой конструкции уплотненным слоем фильтрующего сыпучего материала.
3. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что ячейки указанной конструкции сверху перекрыты полотнищами из водопроницаемого геотекстиля, например, сетки, размеры ячеек которой составляют 0,2-0,4 от соответствующих размеров ячеек указанной конструкции.
4. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что при укладке пространственную ячеистую структуру ориентируют образующими ее лентами, преимущественно, вдоль беговой дорожки.
5. Покрытие по п.1, отличающееся тем, что распределенный на упругом слое сыпучий материал выполнен двухслойным.
6. Ячеистая конструкция покрытия беговой дорожки ипподрома по п.1, отличающаяся тем, что содержит ячеистую структуру из набора гибких лент, скрепленных перпендикулярными их длинным сторонам и расположенными в шахматном порядке швами с возможностью образования заполняемой насыпным грунтом ячеистой структуры, которая при установке на основание из фильтрующего нетканого синтетического материала скреплена с ним скобами, при этом образующие ячеистую структуру гибкие ленты изготовлены из мягких рулонированных материалов.
7. Ячеистая конструкция по п.6, отличающаяся тем, что отношение ширины ячейки ее структуры к высоте ячейки составляет, предпочтительно, 0,2-1,0.
