Способ укрепления грунтового основания под стыковочным узлом плит сборных покрытий автомобильных дорог
Владельцы патента RU 2363802:
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Марийский государственный технический университет (RU)
Изобретение относится к способу локального укрепления грунтового основания под стыковочным узлом сборных покрытий из железобетонных плит автомобильных дорог, испытывающих большие напряжения от действия колес тяжелых транспортных средств. Цель изобретения состоит в локальном укреплении под стыковочным узлом песчаного основания пропиточным вяжущим (например, жидким цементно-полимерным) до достижения им образования прочной структуры мелкозернистого бетона прочностью на сжатие не менее rб=8,0 МПа. 1 ил.
Изобретение относится к способу локального укрепления грунтового основания под стыковочным узлом сборных покрытий из железобетонных плит автомобильных дорог, испытывающих большие напряжения от действия колес тяжелых транспортных средств.
Известно, что грунтовое основание, например песчаное, под плитами стыковочного узла от многократного динамического воздействия доуплотняется и дорожное покрытие автомобильных дорог теряет свою ровность. В связи с этим между плитами в конструкции стыковочного узла возникают уступы, которые могут превзойти регламентирующие СНиПом величины в 20 мм [1].
В качестве грунтового основания сборного покрытия из железобетонных плит преимущественно используют обычный уплотненный до 1700…1750 кг/м3 кварцевый песок (стр.87) [2].
Автор А.А.Тимофеев (стр.97…106, 240, рис.81) указывает, что минимальное расстояние между плитами должно быть в пределах 15 мм [4]. Оно омоноличивается цементными растворами или битумными мастиками, для того чтобы влага не проникала в грунтовое основание и не вызвала деформативные подвижки грунта с образованием стыковых уступов плит высотой более 20 мм.
Однако влага может проникнуть в песчаное основание из-за образования дефектов в герметизированном материале 6 стыка 4 (см. чертеж) за время эксплуатационного периода. Это связано с тем, что от многократного динамического воздействия колес 10 тяжелого автотранспортного средства нарушается плотное примыкание герметика к поверхности бетона. Впоследствии бетонный герметик может разрушиться. Если он выполнен на основе углеводородного вяжущего, то в силу его старения (нарушения химических связей в составе этого вяжущего из-за испарения легких фракций масел из смеси смол с маслами) он не будет выполнять ему предназначенную гидрофобную функцию (стр.249) [4].
Появление влаги в грунтовом основании из песка 2, 8 может вызвать не только дополнительное уплотнение песка, но и частичный вынос его из-под плиты. Это приведет к образованию пустоты в грунтовом основании под стыковочным узлом, что может вызвать в бетоне плиты от многократного воздействия колес автопоезда напряженное состояние на изгиб, которое в начальной стадии вызовет образование микротрещин, а затем рост трещин и частичное разрушение бетона.
Для исключения такого явления под стыковочные узлы плит укладывают поперечные железобетонные балки с организацией стока воды вне подстилающего песчаного слоя [5] или укладывают цементно-песчаный раствор по всей длине дорожной плиты (стр.242, 224…275) [3].
Однако такая конструкция стыковочного узла сборного покрытия, а также устройство из укрепленного цементом обычного песчаного или коренного грунтового основания приведет к усложнению монтажа плит с потерей времени строительства и к повышению стоимости строительства.
Цель изобретения состоит в локальном укреплении под стыковочным узлом 4 грунтового основания 2 из мелкозернистого кварцевого (или иного по минералогическому составу) песка методом пропитки при атмосферном давлении вяжущим, например жидким гидравлическим цементно-полимерным вяжущим, до прочности при сжатии не менее 8,0 МПа на глубину до 10…15 см и шириной, равной двум диаметрам отпечатка колеса транспортного средства с последующей заливкой (укреплением) самого стыка 4 герметиком 6 такого же состава, что и при укреплении песчаного основания, но большей жесткости.
Укрепление этого основания проводится после сварочных работ стыковых скоб плит покрытия по установленной схеме последовательности операций строительства сборных покрытий.
Ниже приводится расчет прочности локально укрепленного песчаного основания под стыковочным узлом от действия колеса груженого автопоезда.
Расчет напряженного состояния песчаного грунтового основания от внешнего механического воздействия колеса тяжелого лесовозного автотранспорта МАЗ-509А+ГКБ-9383 с нормативной нагрузкой Рк=47,5 кН (стр.33) [6].
Принято: Рк - нагрузка нагруженного колеса на колею поперечного края плиты, равная 47,5 кН;
Д - расчетный диаметр колеса, приведенный к кругу отпечатка расчетного колеса на поверхности покрытия;
Рш - давление в шине колеса 0,6 МПа.
1. Диаметр отпечатка колеса (стр.25) [2]
2. Площадь отпечатка составит
3. Напряжение на поверхности грунтового основания из песка
4. Увеличение статической прочности грунтового основания на коэффициент динамического воздействия колеса Рдин=7,3 (стр.36) [6]
Библиографический список
1. Промышленный транспорт СНиП 2.05.07-91* / Минстрой России. - М.: ГПЦПП, 1996. - 112 с.
2. ОДН 218.046-01 Проектирование нежестких дорожных одежд. - Москва, 2001. - 145 с.
3. Тимофеев А.А. Сборные бетонные и железобетонные покрытия городских дорог и тротуаров / А.А.Тимофеев. - 3-е изд. Перераб. и доп. - М.: Стройиздат, 1986. - 315 с.
4. Дорожно-строительные материалы: Учебник для автомобильно-дорожных институтов / И.М.Грушко, И.В.Королев, И.М.Борщ, Г.М.Мищенко. - М.: Транспорт, 1983. - 383 с.
5. А.c. 1693912 СССР. Стыковые соединения железобетонных плит / А.М.Краснов, А.А.Секина. 1991, ДСП.
6. Савельев В.В. Проектирование дорожных одежд лесовозных автомобильных дорог: учеб. пособие / В.В.Савельев. - Йошкар-Ола: МарГТУ, 2004. - 180 с.
Способ укрепления грунтового основания под стыковочным узлом плит сборных покрытий автомобильных дорог и аэродромов, включающих стыковочное соединение двух смежных плит, уложенных на мелкозернистое основание из кварцевого песка или иного по минералогическому составу песчаного строительного материала, отличающееся тем, что локально песчаное основание под стыковочным узлом укрепляют методом пропитки вяжущим, например жидким гидравлическим цементно-полимерным вяжущим, при атмосферном давлении до прочности при сжатии не менее 8,0 МПа на глубину до 10…15 см и шириной, равной двум диаметрам отпечатка колеса тяжелого автотранспортного средства.
