Защитная транспортная система дорожных конструкций и способ её возведения
Владельцы патента RU 2708769:
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова" (RU)
Изобретение относится к системам защиты грунтовых оснований дорожных конструкций для обеспечения надежности и безопасности при сейсмических воздействиях и мерзлых грунтах. Технический результат: сохранение стабильной прочности и устойчивости в период оттаивания дорожных конструкций на участках мерзлых грунтов и возможных сейсмических возздействий. Защитная транспортная система дорожной конструкции включает дорожную одежду, содержит дорожное покрытие с верхним асфальто-битумно-полимерным слоем, дренирующий слой выполняют из верхней и нижней частей, горизонтально и вертикально расположенные грунтонаполняемые волнообразные оболочки выполняют из композитного наноматериала с возможностью восстановления при статических и динамических нагрузках, оболочки состоят из секций и соединены между собой горизонтально и вертикально расположенными демпфирующими устройствами, по боковым сторонам дорожной одежды располагают ливнеотводящие конструкции, боковая сторона дорожной одежды разделена рустами с упругопластичными наноматериалами, установленными с возможностью их замены, при этом грунтоармированные откосные части под рустами облицованы водонепроницаемым композитным наноматериалом с семенами или грунтоармированным устройством, при этом защитная транспортная система снабжена геоинформационной системой мониторинга. Также описан способ возведения такой системы. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к системам защиты грунтовых оснований дорожных конструкций для обеспечения надежности и безопасности при сейсмических воздействиях и мерзлых грунтах.
Известна дорожная конструкция включающая покрытие, основание, дренирующий слой, земляное полотно, поперечную перехватывающую дренажную трубку с односкатным уклоном, трубчатые водовыпуски на откосы земляного полотна, фильтрующим зернистым материалом, размещенным в пределах дренирующего слоя и ниже его на ширину основания (Анисимов П.В. Автомобильные дороги: Методическая концепция и теоретические основы проектирования и строительства. - Брянск: ГРАНИ, 1995. - 132 с. - 85-87 с.)
Недостатком является переувлажнение грунтового основания, что снижает прочность его и дорожной одежды, а также предназначена она только для криволинейных участков трассы.
Известна конструкция дорожной одежды автомобильной дороги, которая состоит из многослойного основания, включающего дренированный слой и два слоя несущего материала, верхнего и нижнего слоев асфальтового покрытия (патент RU №2399715 «Конструкция дорожной одежды», заявка №2009 121746/03, от 09.06.2009, МПК Е01С 7/00).
Недостатком является необходимость выполнения соответствующего математического преобразования для получения толщи слоев дорожной одежды за счет оптимального соотношения их.
Известен способ строительства и укрепления автомобильных дорог, который включает в себя создание многослойной гетерогенной структуры дорожного полотна путем подготовки подстилающей поверхности, укладку в дорожное полотно арматуры, заливку арматуры бетоном, покрытие дорожной сеткой, скрепление дорожной сетки с арматурой, покрытие асфальтом (патент RU 2493315 Способ строительства и укрепление автомобильных дорог. Заявка №20 12111305/03 от 23.03.2012, МПК Е01С 3/04).
Недостатком является крепление дорожного полотна бетоном, что требует дополнительного времени для его схватывания.
Известно изобретение дорожной бетонной секции, включающее дорожную бетонную секцию, которая разделяется рустами из армированных элементов, смежные стороны которых связаны соединительными стержнями за подлицо с поверхностью русты между элементами секций установлены упругопластические полимерные прокладки с дисперсным армированием из металлических или полимерных фибр высокой прочности (патент RU №2114952 Дорожная бетонная секция. Заявка №96114808/03 от 23.07.1996, МПК Е01С 5/08).
Недостатком является применение бетонных секций, которые не отвечают безопасности при мерзлых грунтах.
Известно изобретение дорожной одежды, включающее подстилающий слой, уплотненные слой песка и щебня, слой горячего крупнозернистого пористого асфальтобетона, а в качестве материала покрытия используется ЩМА (щебеночно-мастичный асфальтобетон) с добавлением высокодисперсных отсеков дробления керамзита толщиной 40 мм при учете соотношения компонентов (патент RU №2493315 Способ строительства автомобильных дорог, заявка №2012111305/03.2012, опубл. 20.09.2013, бюл. №26, МПК Е01С 3/04).
Недостатком является невозможность использования в районах мерзлых грунтов и сейсмических воздействий.
Задачей изобретения является обеспечение надежности и безопасности транспортной системы дорожных конструкций при сейсмических воздействиях и мерзлых грунтах.
Технический результат - сохранение стабильной прочности и устойчивости в период оттаивания основания дорожных конструкций на участках мерзлых грунтов и возможных сейсмических воздействий.
Достигается технический результат в части устройства транспортной системы тем, что защитная транспортная система дорожной конструкции, включает дорожную одежду, содержащая дорожное покрытие с верхним асфальто-битумно-полимерным слоем, основание с дренирующим слоем выполненным из двух частей верхней и нижней, под верхним дренирующим слоем расположены горизонтально и вертикально расположенные грунтонаполняемые волнообразные оболочки, имеющие демпфирующие складчатые структуры и выполненные из композитного наноматериала, сохраняющего память формы, оболочки выполнены с возможностью восстановления при статических и динамических нагрузках, состоят из секций и соединены между собой горизонтально и вертикально расположенными демпфирующими устройствами и заполнены сорбентами, обладающими гетеростойкостью, в качестве сорбента в горизонтальных грунтонаполняемые волнообразных оболочках под верхним дренирующим слоем используют окатанные капсулы-оболочки с полимерными наноматериалами, обладающими свойствами трибологичности, памятью формы, под грунтонаполняемыми волнообразными оболочками расположен нижний дренирующий слой, по боковым сторонам дорожной одежды расположены ливнеотводящие конструкции состоящие из сборников поверхностных вод с трубчатыми водовыпусками и емкостями сбора поверхностных и грунтовых вод, внутри которых расположены картриджи - очистители, боковая сторона дорожной одежды, выполнена в виде грунтоармированных откосных частей и разделена рустами с упругопластичными наноматериалами, установленные с возможностью их замены, при этом грунтоармированные откосные части под рустами облицованы водонепроницаемым композитным наноматериалом с семенами или грунтоармированным устройством, при этом защитная транспортная система снабжена геоинформационной системой мониторинга.
В части способа технический результат достигается тем, что способ возведения защитной транспортной системы дорожной конструкции состоит из возведения дорожной одежды, содержащее укладку дорожного покрытия с верхним асфальто-битумно-полимерным слоем, укладку основания с дренирующим слоем, выполненным из двух частей верхней и нижней,, укладывают нижний дренирующий слой, на который последовательно укладывают горизонтально и вертикально расположенные грунтонаполняемые волнообразные оболочки, имеющие демпфирующие складчатые структуры выполненные из композитного наноматериала, сохраняющего память формы, состоящие из секций, соединяют их между собой горизонтально и вертикально расположенными демпфирующими устройствами, послойно отсыпают уплотненный грунт, горизонтально и вертикально расположенные грунтонаполняемые волнообразные оболочки заполняют сорбентами, обладающими гетеростойкостью, а в качестве сорбента в горизонтальных грунтонаполняемых волнообразных оболочках верхнего дренирующего слоя дорожного покрытия используют окатанные капсулы-оболочки с полимерными наноматериалами, обладающими свойствами трибологичности, памятью формы, с возможностью восстановления при статических и динамических нагрузках, затем устраивают дорожное покрытие, а по боковым сторонам дорожной одежды располагают ливнеотводящие конструкции состоящие из сборников поверхностных вод с трубчатыми водовыпусками и емкостями сбора поверхностных и грунтовых вод, внутри которых размещают картриджи -очистители, боковую сторону дорожной одежды, выполняют в виде грунтоармированных откосных частей и разделяют рустами с упругопластичными наноматериалами, которые устанавливают с возможностью их замены, при этом грунтоармированные откосные части под рустами облицовывают водонепроницаемым композитным наноматериалом с семенами или грунтоармированным устройством, при этом защитная транспортная система снабжена геоинформационной системой мониторинга
На фиг. 1 представлен поперечный разрез защитной транспортной системы дорожной конструкции.
Защитная транспортная система дорожной конструкции 1, включает дорожную одежду, содержащую дорожное покрытие 2 с верхним асфальто-битумно-полимерным слоем, основание с дренирующим слоем, выполненное из двух частей верхней 3 и нижней 19, под верхним дренирующим слоем 3 расположены горизонтальные 4, 8, 9, 10 и вертикальные 7 грунтонаполняемые волнообразные оболочки, имеющие демпфирующие складчатые структуры 14, которые препятствуют разрывам их при значительных сейсмических воздействиях, отстаивании и осадке мерзлых грунтов, подтоплении. Горизонтальные 4, 8, 9, 10 и вертикальные 7 грунтонаполняемые волнообразные оболочки, выполнены из композитного наноматериала, сохраняющего память формы, с возможностью восстановления при статических и динамических нагрузках, состоят из секций, соединены между собой горизонтально и вертикально расположенными демпфирующими устройствами 11, и заполнены сорбентами, обладающими гетеростойкостью, в качестве сорбента в горизонтальных грунтонаполняемые волнообразных оболочках 4 под верхним дренирующим слоем 3 используют окатанные капсулы-оболочки 5 с полимерными наноматериалами, обладающими свойствами трибологичности, памятью формы, позволяющих перемешиваться внутри ее и поддерживает устойчивое положение дренажной системы 3 и обеспечивает защиту от воздействия поверхностных и грунтовых вод. Под грунтонаполняемыми волнообразными оболочками 4, 8, 9, 10 расположен нижний дренирующий слой 19, по боковым сторонам дорожной одежды расположены ливнеотводящие конструкции 6 состоящие из сборников поверхностных вод 15 с трубчатыми водовыпусками 16 и емкостей сбора поверхностных и грунтовых вод 17, внутри которых расположены картриджи - очистители 18. Емкости 17 обеспечивают сбор поверхностных вод, в т.ч. снега и льда с автодорожных, железнодорожных и взлетных полос, которые постоянно находятся под динамическом воздействии транспорта. Боковая сторона дорожной одежды, выполнена в виде грунтоармированных откосных частей 12 и разделена рустами 13 с упругопластичными наноматериалами. Русты 13 установлены с возможностью их замены, при этом грунтоармированные откосные части 12 под рустами 13 облицованы водонепроницаемым композитным наноматериалом с семенами, например ПИНЕМА-500 в качестве противопаводковой противоэрозионной защиты или грунтоармированным устройством, при этом защитная транспортная система
Работа защитной транспортной системы дорожной конструкции осуществляется следующим образом.
При воздействии сейсмических статических и динамических, водных и тому подобных явлений в работу включается система горизонтальных 4, 8, 9, 10, вертикальных 7 грунтонаполняемых волнообразных оболочек и густоармированные откосные части 12, обеспечивающие надежность и безопасность всей системы, а подступающие поверхностные и грунтовые воды из ливнеотводящих конструкций 6 поступают из сборников поверхностных вод 15 по трубчатым водовыпускам 16 в емкости 17 для хранения водных ресурсов, где они очищаются картриджами-очистителями 18 и могут использоваться для различных технических целей.
После прекращения воздействия нагрузок все элементы приходят в первоначальное состояние, что фиксируется геоинформационной системой мониторинга 20.
Способ возведения защитной транспортной системы дорожной конструкции 1 состоит из возведения дорожной одежды, с укладкой основания с дренирующим слоем. Дренирующий слой выполняют из двух частей верхней 3 и нижней 19. Сначала укладывают нижний дренирующий слой 19, на который последовательно укладывают горизонтально 4, 8, 9, 10 и вертикально 7 расположенные грунтонаполняемые волнообразные оболочки, имеющие демпфирующие складчатые структуры 14, выполненные из композитного наноматериала, сохраняющего память формы, состоящие из секций, соединяют их между собой горизонтально и вертикально расположенными демпфирующими устройствами 11, послойно отсыпают уплотненный грунт, горизонтально 4, 8, 9, 10 и вертикально 7 расположенные грунтонаполняемые волнообразные оболочки заполняют сорбентами, обладающими гетеростойкостью, а в качестве сорбента в горизонтальных грунтонаполняемых волнообразных оболочках под верхним дренирующим слоем 3 используют окатанные капсулы-оболочки 5 с полимерными наноматериалами, обладающими свойствами трибологичности, памятью формы, с возможностью восстановления при статических и динамических нагрузках, затем устраивают дорожное покрытие 2, с верхним асфальто-битумно-полимерным слоем. По боковым сторонам дорожной одежды располагают ливнеотводящие конструкции 6, состоящие из сборников поверхностных вод 15 с трубчатыми водовыпусками 16 и емкостями сбора поверхностных и грунтовых вод 17, внутри которых размещают картриджи -очистители 18, боковую сторону дорожной одежды, выполняют в виде грунтоармированных откосных частей 12 и разделяют рустами 13 с упругопластичными наноматериалами, которые устанавливают с возможностью их замены, при этом грунтоармированные откосные части 12 под рустами 13 облицовывают водонепроницаемым композитным наноматериалом с семенами ПИНЕМА-6 или грунтоармированным устройством, при этом защитная транспортная система снабжена геоинформационной системой мониторинга.
1. Защитная транспортная система дорожной конструкции, включающая дорожную одежду, содержащую дорожное покрытие с верхним асфальто-битумно-полимерным слоем, основание с дренирующим слоем, отличающаяся тем, что дренирующий слой выполнен из двух частей - верхней и нижней, под верхним дренирующим слоем расположены горизонтально и вертикально расположенные грунтонаполняемые волнообразные оболочки, имеющие демпфирующие складчатые структуры и выполненные из композитного наноматериала, сохраняющего память формы, оболочки выполнены с возможностью восстановления при статических и динамических нагрузках, состоят из секций и соединены между собой горизонтально и вертикально расположенными демпфирующими устройствами и заполнены сорбентами, обладающими гетеростойкостью, в качестве сорбента в горизонтальных грунтонаполняемых волнообразных оболочках под верхним дренирующим слоем используют окатанные капсулы-оболочки с полимерными наноматериалами, обладающими свойствами трибологичности, памятью формы, под грунтонаполняемыми волнообразными оболочками расположен нижний дренирующий слой, по боковым сторонам дорожной одежды расположены ливнеотводящие конструкции состоящие из сборников поверхностных вод с трубчатыми водовыпусками и емкостями сбора поверхностных и грунтовых вод, внутри которых расположены картриджи-очистители, боковая сторона дорожной одежды выполнена в виде грунтоармированных откосных частей и разделена рустами с упругопластичными наноматериалами, установленными с возможностью их замены, при этом грунтоармированные откосные части под рустами облицованы водонепроницаемым композитным наноматериалом с семенами или грунтоармированным устройством, при этом защитная транспортная система снабжена геоинформационной системой мониторинга.
2. Способ возведения защитной транспортной системы дорожной конструкции состоит из возведения дорожной одежды, содержащего укладку дорожного покрытия с верхним асфальто-битумно-полимерным слоем, укладку основания с дренирующим слоем, отличающийся тем, что дренирующий слой выполняют из двух частей - верхней и нижней, укладывают нижний дренирующий слой, на который последовательно укладывают горизонтально и вертикально расположенные грунтонаполняемые волнообразные оболочки, имеющие демпфирующие складчатые структуры, выполненные из композитного наноматериала, сохраняющего память формы, состоящие из секций, соединяют их между собой горизонтально и вертикально расположенными демпфирующими устройствами, послойно отсыпают уплотненный грунт, горизонтально и вертикально расположенные грунтонаполняемые волнообразные оболочки заполняют сорбентами, обладающими гетеростойкостью, а в качестве сорбента в горизонтальных грунтонаполняемых волнообразных оболочках верхнего дренирующего слоя дорожного покрытия используют окатанные капсулы-оболочки с полимерными наноматериалами, обладающими свойствами трибологичности, памятью формы, с возможностью восстановления при статических и динамических нагрузках, затем устраивают дорожное покрытие, а по боковым сторонам дорожной одежды располагают ливнеотводящие конструкции, состоящие из сборников поверхностных вод с трубчатыми водовыпусками и емкостями сбора поверхностных и грунтовых вод, внутри которых размещают картриджи-очистители, боковую сторону дорожной одежды, выполняют в виде грунтоармированных откосных частей и разделяют рустами с упругопластичными наноматериалами, которые устанавливают с возможностью их замены, при этом грунтоармированные откосные части под рустами облицовывают водонепроницаемым композитным наноматериалом с семенами или грунтоармированным устройством, при этом защитная транспортная система снабжена геоинформационной системой мониторинга.
