6.2. Конструирование дорожной одежды со сборным покрытием

Конструкцию дорожной одежды со сборным покрытием принимают в зависимости от конструкции выбранных для покрытия типовых плит целевого назначения, наличия строительных материалов для устройства основания, а также исходя из назначения и условий работы плит в дорожной одежде.

По назначению и условиям работы плиты сборные покрытия применяют в покрытиях на дорогах общей сети, на промышленных дорогах и дорогах нефтяных и газовых промыслов. Устройство сборного покрытия предусматривают на дорогах, постоянных или временных, с учетом или без учета двухстадийного строительства и временной работы плит в первой стадии эксплуатации на слабом основании. Применяют их также на основаниях повышенной жесткости (битумогрунтовых, цементогрунтовых, щебеночных, гравийных и шлаковых).

Дорожная одежда со сборным покрытием имеет следующие конструктивные слои: покрытие, выравнивающий слой, основание, дополнительный слой основания. Схема конструкции дорожной одежды приведена на рис. 6.1.

Рис. 6.1. Схема конструкции жесткой дорожной одежды со сборным покрытием: 1 – покрытие; 2 - выравнивающий слой; 3 – основание; 4 – дополнительный слой основания; 5 – грунт земляного полотна

Плиты покрытия воспринимают нагрузку от движущегося транспорта и распределяют ее на основание.

Проектирование дорожных одежд со сборным покрытием производят на основе применения выпускаемых типовых плит. При этом необходимо учитывать особенности работы покрытия путем конструирования и расчета основания и стыковых соединений.

При проектировании типовых плит учитывают возможности их изготовления на одном и том же оборудовании для возможно большего количества сходных расчетных случаев, а в некоторых вариантах и с обеспечением возможности успешной работы при отклонениях от расчетной жесткости основания в меньшую сторону. Типовые плиты проектируют после их опытно-производственной проверки, элементы типовых плит (стыки, надрезы) – после экспериментально-опытной проверки с учетом особенностей технологии изготовления плит и их элементов.

Разработку и применение новых конструкций плит производят с учетом опыта эксплуатации аналогичных конструкций при соответствующем технико-экономическом обосновании.

Применяют напряженные сочлененные плиты ПДО и предварительно напряженные (ПДН). Плиты могут быть ребристыми, ячеистыми двухслойными или многослойными.

Ненапряженные железобетонные плиты (ПДО) допускается применять только на участках с интенсивностью движения до 1000 авт./сут. При большей интенсивности движения применяют предварительно напряженные плиты.

Рекомендуемая длина ненапряженных плит – 4,5-5,5 м, ширина 1,75-2,30 м; предварительно напряженных – длина 5-6 м, ширина 1,75-2,30 м.

Для внутрихозяйственных и вспомогательных дорог применяют как предварительно напряженные, так и ненапряженные сочлененные плиты. При этом учитывается, что напряженные плиты могут изготовляться без пропаривания, снижающего морозостойкость бетона, и без металлоемкого оборудования. При работе плит на слабом основании сочлененные плиты армируют двухслойной арматурой.

Имеется вариант плиты ПДН размером 6×2×0,14 м с уменьшенным расходом арматурной стали. Данная плита предназначена для строительства в районах с расчетной температурой воздуха до -55 ºС и местах со сложными грунтово-гидрологическими условиями.

В последние годы находят применение покрытия из предварительно-напряженных (ПДН) и ненапряженных железобетонных плит (ПДО). Их конструкции разработаны Союздорпроектом для автомобильных дорог промышленных предприятий и дорог нефтегазовых промыслов в Тюменской и Томской областях, в районах республики Коми.

Минимальные размеры плит в плане определяют из условия обеспечения устойчивости работы основания под торцами плит, максимальные размеры – из условия работы плит на монтажные нагрузки.

На боковых поперечных гранях плит предусматривают стыковые соединения. Конструкция стыковых соединений зависит от величины колесной нагрузки, вида основания и конструкции формы или опалубки. Наиболее распространенные конструкции стыковых соединений для предварительно напряженных плит приведены на рис. 6.2.

Варианты стыковых соединений для ненапряженных плит приведены на рис. 6.3.

Рис. 6.2. Стыковые соединения для предварительно напряженных плит:

а - соединение из свариваемых скоб с прочностью стыков 20 кН; б - то же, с увеличением сечения сварного шва, 40 кН; в – стыковые соединения из скоб, соединяемых двумя

промежуточными шпунтовыми элементами с омоноличиванием раствором, 70 кН;

г - несвариваемое из трех скоб, 70 кН; д - из скобы и паза в бетоне

соседней плиты, 60 - 70 кН; е - из свариваемых пластин, имеющих анкерные стержни, 130 кН при податливости 2 мм.

Рис. 6.3. Варианты стыковых соединений для ненапряженных плит:

а, б - на углах плит, изготавливаемых в матричных формах (с неоткидными бортами);

в, г, д - на боковых гранях плит, изготавливаемых в формах с откидными бортами

На боковых продольных гранях плит предусматривают монтажно-стыковые устройства в виде горизонтальных или вертикальных скоб.

Для повышения долговечности сборного покрытия на кривых, в местах примыкания или уширения целесообразно применять «доборные» плиты или плиты-вставки.

Плиты укладывают таким образом, чтобы между ними оставался зазор шириной не более 8-12 мм. Через 20-25 м устраивают поперечные швы расширения шириной 4-5 см.

Нижнюю часть швов сборного покрытия заполняют цементопесчаной смесью (цемент марки 400-500 15-20 %) или цементным раствором состава 1:1,5 с добавлением 0,2-0,3 % от массы цемента пластифицирующей добавки типа СДБ. Можно применять цементополимерные составы, обладающие повышенной прочностью и скоростью твердения.

Верхнюю часть швов заполняют мастикой, применяемой при устройстве монолитных цементобетонных покрытий. Для большей сохранности кромок и для удобства демонтажа плит, работающих на первой стадии при двухстадийном строительстве, швы на первой стадии должны быть заполнены песком.

Основание принимает нагрузку от плиты и передает на грунт земляного полотна. В зависимости от расчетной интенсивности движения и вида имеющихся на месте строительства дорожно-строительных материалов основание устраивают из песка, щебня, гравия, песчано-гравийных смесей и грунтов, укрепленных различными вяжущими. Основание под сборные покрытия могут устраиваться различных типов. Основные виды оснований под сборное цементобетонное покрытие приведены на рис. 6.4.

На песчаное основание можно укладывать геотекстиль (СНМ) сплошным слоем или прокладки геотекстиля (СНМ) под углами и торцами плит, или продольные полосы из цементогрунта или сухой цементопесчаной смеси.

Дополнительный слой основания устраивают из дренирующих материалов.

Выравнивающий слой устраивают над основаниями из щебня, шлака, гравия и т.д. для обеспечения контакта плит с основанием. Устраивают выравнивающие слои из смесей песка с цементом при соотношении 8:1. Толщина слоя до 5 см. Поверх основания из песчано-гравийной смеси устраивают выравнивающий слой из песка.