Дисстертация по подготовке водителей. 1СПИРИДОН СИДОРОВ Анализ применения различных конструкций доро. Анализ применения различных конструкций дорожных одежд при капитальном ремонте автомобильной дороги. Магистерская диссертация

• Название: Анализ применения различных конструкций дорожных одежд при капитальном ремонте автомобильной дороги. Магистерская диссертация
• Анкор: Дисстертация по подготовке водителей
• Дата: 02.05.2023
• Размер: 2.06 Mb.
• Имя файла: 1СПИРИДОН СИДОРОВ Анализ применения различных конструкций доро.docx
• Тип: Диссертация; #1103003
• страница: 4 из 14

1.3 Основные виды деформаций и разрушений

Под воздействием движения в неблагоприятных климатических и грунтово-гидрологических условиях ухудшаются основные эксплуатационные показатели дороги - ровность и сцепные свойства покрытия проезжей части, прочность дорожной конструкции. Это проявляется в виде различных выбоин, просадок, проломов, трещин, волн, сдвигов, колейности на поверхности покрытия.

Трещины - наиболее частые деформации покрытий дорог с нежесткими дорожными одеждами. Они провоцируют возникновение вторичных серповидных трещин и последующее появление выбоин. Сквозные трещины (преимущественно температурные) со временем все больше раскрываются и способствуют снижению прочности дорожной конструкции.

Поперечные и продольные косые трещины на цементобетонном покрытии - вид деформации, зависящий от множества факторов (опоздание с нарезкой швов, недостаточная их глубина, недостаточная толщина плиты, увеличенные размеры плиты, неудовлетворительное состояние земляного полотна и т.д.).

Просадка покрытия - плавная вертикальная просадка без образования трещин как результат деформаций уплотнения грунтов земляного полотна и материалов конструктивных слоев дорожных одежд.

Колейность - искажение поперечного профиля покрытия. Она возникает из-за появления остаточных деформаций в рабочем слое земляного полотна, несвязных слоях основания и самом покрытии. Под воздействием движения остаточные деформации суммируются, что сопровождается ростом глубины колеи и высоты выпора покрытия по краям колеи.

Снижение прочности дорожной конструкции нежесткого типа приводит к появлению сетки трещин, колейности, выбоин, просадок и проломов. Уменьшение прочности может быть связано с переувлажнением грунтов земляного полотна, заиливанием нижнего слоя основания дорожной одежды, растрескиванием связных слоев дорожной одежды и сочетанием перечисленных процессов.

Истирание асфальтобетонного покрытия - процесс уменьшения его толщины под воздействием колес движущихся транспортных средств в комплексе с влиянием неблагоприятных климатических условий.

Потеря шероховатости - недостаточное сопротивление движению (коэффициент сцепления ниже требуемого) в результате процесса полируемости каменных материалов покрытия, "выпотевания битума", образования на покрытии пленки (слоя) из материалов с низким коэффициентом сцепления.

Шелушение поверхности цементобетонного покрытия - разрушение поверхности на глубину до 30 мм за счет отслаивания тонких пленок и чешуек материала в результате недостаточной морозостойкости бетона, нарушения технологии производства строительных работ, применения противогололедных реагентов.

Выбоины - локальные разрушения поверхности покрытия в виде углублений разной формы с резко выраженными краями. Являются следствием образования и развития сетки трещин, действия шины с шипами, нарушения технологии производства работ, недостаточной прочности покрытия.

Проломы - разрушения дорожной одежды на всю толщину на отдельных участках разной площади, растрескивание покрытия на отдельные блоки с просадкой их части в результате резкого снижения прочности земляного полотна, недостаточной прочности дорожной одежды, воздействия ненормативной нагрузки.

Нарушение ровности цементобетонного покрытия - нарушения в технологии бетонирования, выпучивание покрытия в швах расширения или сжатия, качание плит, образование перекосов плит в продольном и поперечном направлениях в результате конструктивных нарушений, воздействия нерасчетных нагрузок и интенсивности движения, нарушения прочности основания и земляного полотна и т.д.

Сколы кромок и разрушения в зоне швов цементобетонных покрытий - местные разрушения из-за засорения швов твердыми предметами, отсутствия в швах герметика, низкого качества бетона и т.д.

"Гребенка" на покрытии - нарушение ровности в виде чередования поперечных выступов и углублений с плавными очертаниями переходов. Является следствием возникновения в материале покрытия недопустимых сдвигающих напряжений, низкой сдвигоустойчивости материала покрытия, воздействия повышенной положительной температуры, повышенной влажности материала покрытия (дороги с переходными и низшими типами покрытий).

Пылимость - разрушение поверхности покрытия с образованием на нем слоя мелкодисперсного материала (частицы менее 1 мм), образующегося под действием температуры, воды и колес движущихся автомобилей.

1.4 Капитальный ремонт дорожных одежд

Капитальный ремонт выполняют в соответствии с проектно-сметной документацией.

Усиление дорожной одежды выполняется при фактическом модуле упругости дорожной конструкции меньше требуемого, т.е. когда коэффициент прочности меньше 1 и после реализации мер по восстановлению прочности и устойчивости земляного полотна, если было отмечено при обследовании снижение этих показателей.

Усиление дорожной одежды сопровождается исправлением продольных и поперечных неровностей и поперечных уклонов проезжей части. При этом исправление поперечных уклонов производят методами фрезерования покрытия, устройства выравнивающего слоя или их комбинаций. Продольный профиль исправляют выравнивающим слоем. Новые слои (включая выравнивающий) устраивают, руководствуясь действующими требованиями на строительство асфальтобетонных покрытий.

Традиционный способ усиления дорожной одежды предусматривает устройство дополнительного асфальтобетонного слоя (или слоев, включая выравнивающий) поверх существующего покрытия (способ перекрытия).

Срок службы слоя усиления может быть продлен при комбинировании способа перекрытия со способом термопрофилирования (метод горячей регенерации).

Термопрофилирование осуществляют с применением комплекта машин, включающего асфальторазогреватель и термопрофилировщик (ремиксер). Покрытие разогревают, рыхлят на глубину 3-5 см, добавляют 20-50 кг/м² новой асфальтобетонной смеси, планируют и уплотняют. Сверху укладывают обычным способом замыкающий асфальтобетонный слой, принимаемой по расчету толщины (слой усиления). Целесообразно совмещение обоих процессов в одной технологической схеме (способ "горячее по горячему"). В этом случае укатку осуществляют одновременно обоих слоев.

Усиление может быть достигнуто в процессе термопрофилирования при добавлении новой смеси в количестве 70-120 кг/м² (способ "ремикс плюс").

При усилении дорожной одежды способом перекрытия для замедления процесса отраженного растрескивания нового слоя (слоев) используют армирующие прослойки из геосинтетических нетканых материалов, геосеток. Прослойки в зависимости от вида деформаций и типа дорожной одежды укладывают на границе старого и нового покрытия с предварительной подготовкой и очисткой ремонтируемого покрытия с заделкой трещин или между слоями покрытия устраиваемого усиления согласно действующих нормативно-технических документов.

Трещинопрерывающую прослойку можно выполнить и из эластичных битумоминеральных смесей (мастик, влажных органоминеральных смесей (ВОМС) и др.), полимербитумных материалов слоями ограниченной толщины.

С целью замедления процесса отраженного растрескивания в слое (слоях) усиления для приготовления асфальтобетона используют модифицированные битумы, полимербитумные вяжущие или модификаторы.

На дорожных одеждах автомобильных дорог III и ниже категорий выравнивающий слой и слой усиления можно устраивать из ВОМС или эмульсионноминеральных смесей (ЭМС) (холодная технология).

Слои из ВОМС пластичны и более устойчивы к отраженному растрескиванию и поэтому предпочтительны для использования в I-II климатических зонах. Толщина слоя из ВОМС не должна быть меньше 3 см.

Для усиления дорожной одежды в трещиновато-блочном состоянии наиболее эффективен метод холодной регенерации. Он предусматривает измельчение связных слоев покрытия и основания (во многих случаях с захватом части несвязного нижнего слоя основания) посредством холодного фрезерования, введение в образовавшийся рыхлый материал - асфальтобетонный гранулят (АГ) - вяжущего (а если требуется и нового скелетного материала), перемешивание всех компонентов, распределение полученной асфальтогранулобетонной смеси (АГБ-смеси) по нижележащему слою ремонтируемой дорожной одежды, уплотнение. В результате получают монолитный материал - асфальтогранулобетон (АГБ).

Перечисленные технологические операции выполняют на дороге звеном специализированных машин (способ смешения на месте). Наиболее приемлемым является использование машины - стабилизера (рисайклера). В случае отсутствия машин подобного типа приготовление АГБ-смеси можно осуществлять в стационарных или полустационарных условиях (способ смешения в установке).

Регенерированный слой (АГБ-слой) толщиной от 8 до 30 см выполняет функцию верхнего слоя основания дорожной одежды (на дорогах I-II категории) или нижнего слоя покрытия (на дорогах III-IV категории). В зависимости от интенсивности движения поверх АГБ-слоя укладывают одно - или двухслойное асфальтобетонное покрытие или устраивают поверхностную обработку.

В качестве вяжущего в АГБ-смесях обычно используют катионную битумную эмульсию типа ЭБК-3, цемент, вспененный битум, комплексное вяжущее (эмульсия+цемент или вспененный битум+цемент).

Движение по слою открывают сразу после уплотнения.

Укладку верхнего или промежуточного слоя покрытия по слою из АГБ, содержащего цемент, можно выполнять через 2-3 сут., а по слою из АГБ, содержащему эмульсию, - после испарения влаги (обычно через 3-4 недели).

Усиление дорожной одежды с использованием метода холодной регенерации позволяет реализовать принцип разнопрочности по ширине. Варьируя толщиной регенерированного слоя, можно добиться более высокой прочности краевых (грузовых) полос проезжей части по сравнению со скоростными полосами, что обеспечит существенное удешевление ремонтных работ.

Наиболее радикальным методом усиления дорожных одежд, находящихся в трещиновато-блочном состоянии, является удаление этих слоев и устройство новых (способ переукладки). Он обеспечивает нормативный срок службы дорожной одежды.

Возможное снижение стоимости работ может быть достигнуто за счет использования АГБ в нижнем слое основания.

Устранение колей глубиной более 45 мм осуществляют методом фрезерования на ширину полосы наката с удалением при необходимости нестабильных слоев дорожной одежды и последующей укладкой одного или несколько слоев сдвигоустойчивого асфальтобетона.

Нестабильные слои основания могут быть усилены методом холодной регенерации с добавлением цемента (после удаления покрытия) с последующей укладкой нового слоя покрытия.

Если предусмотрено усиление дорожной одежды способами перекрытия или термоусиления, можно ограничиться срезкой фрезой выпоров покрытия в зоне колеи и укладкой в углубление выравнивающего асфальтобетонного слоя.

В случае усиления дорожной одежды методом холодной регенерации необходимость в устранении колейности отпадает.

При уширении проезжей части на величину, в 2 раза меньшую ширины обочины, вдоль кромки покрытия подготавливают корыто с вертикальными стенками на глубину до низа дополнительного слоя основания (дренирующего или морозозащитного). Дну корыта придают поперечный уклон 30-60%о_ в сторону бровки для обеспечения водоотвода из основания дорожной одежды. При устройстве краевых укрепительных полос применяют специальные траншеекопатели и приспособления к машинам, в том числе навесные и прицепные плуги, специальные накладки на отвал автогрейдера или бульдозера и др.

При необходимости уширения проезжей части на величину, равную ширине обочин или несколько меньшую ее, сначала срезают и удаляют в сторону дерновой покров, в т.ч. и с откосов (если он имеется), затем послойно и остальную часть земляного полотна на требуемую глубину, используя срезаемый грунт на уширение.

При нарушении существующего укрепления обочин, его выполняют вновь с учетом категории ремонтируемой дороги, характеристик движения, грунтовых и климатических условий согласно действующих нормативных документов.

Глубина выборки под устройство новой дорожной одежды определяется требуемой ее толщиной, а также состоянием уширяемой дорожной конструкции. При удовлетворительном состоянии покрытия (коэффициент прочности дорожной конструкции К+пр > 0,9 и коэффициент фильтрации песчаного дренирующего слоя К_ф ≥ 2 м/сут) выборку материалов выполняют до уровня верхней поверхности дренирующего слоя уширяемой конструкции.

При необходимости увеличения модуля упругости дорожной конструкции на участке уширения возможно некоторое увеличение толщины щебеночного основания (без значительного снижения толщины дренирующего слоя), а также устройство верхней части основания из черного щебня.

При уширении участков дорог с неудовлетворительным состоянием покрытия (наличие повреждений в виде трещин, расположенных на расстоянии друг от друга не более 3 м, сетки трещин площадью до 30% от общей площади рассматриваемого участка, прочность дорожной конструкции ниже требуемых значений, песчаный слой полностью или частично кольматированный) выборку материалов выполняют на всю глубину, а грунтов на уширяемой части существующего земляного полотна - на 0,1-0,4 м ниже поверхности существующего земляного полотна.

При наличии значительных повреждений и разрушений покрытия (сетка трещин площадью более 30%, просадки и проломы на площади более 10%), значительном ослаблении дорожной конструкции (К_пр < 0,75), наличии переувлажненных, пучинистых грунтов в рабочем слое земляного полотна, если не принято решение по реконструкции дороги, выборку грунтов выполняют на 0,5-0,6 м ниже поверхности существующего земляного полотна с последующей заменой на песчаные грунты с К_ф ≥ 2 м/сутки.

Для достижения равнопрочности (или повышения прочности) дорожных конструкций при уширении целесообразно применять конструктивные решения по уширению дорожных одежд с использованием в качестве защитных, армирующих, дренирующих прослоек геосинтетических материалов, сеток, геопластиков и георешеток пространственного типа.

При уширении дорожной одежды необходимым условием является надежное сопряжение конструкции уширения со старой одеждой. С этой целью в контактной зоне (зоне стыка) используют прослойки из геосинтетических материалов и геосеток, смещают торцевые части слоев покрытия относительно друг друга в сторону существующей дорожной одежды.

Если по экономическим соображениям от выполнения перечисленных мероприятий вынуждены отказаться, можно воспользоваться методом организации ложного продольного шва, который нарезают в замыкающем слое асфальтобетона вдоль сопряжения с последующей заливкой мастикой.

При проектировании дорожной одежды на уширении необходимо учитывать, что это будет наиболее нагруженная полоса движения. Ее прочность предпочтительно делать выше, чем прочность дорожной одежды на скоростных полосах (принцип разнопрочности дорожной одежды по ширине).

Краевая укрепительная полоса устраивается путем уширения дорожной одежды проезжей части дороги или самостоятельно, если изменение ширины проезжей части не предусматривается. Она должна иметь покрытие усовершенствованного типа (асфальтобетон, цементобетон) и по прочности соответствовать условиям движения по дороге. Конструкция краевой укрепительной полосы назначается согласно положений действующих документов.

При потере несущей способности дорожной конструкции с цементобетонным покрытием или, когда восстановление ровности нецелесообразно из-за многочисленных повреждений поверхности и разрушения швов, производят перекрытие цементобетона слоями из цементобетона или асфальтобетона.

Толщину слоев перекрытия по п. 4.2.23 определяют расчетным путем. Укладку слоев перекрытия осуществляют в соответствии с действующими документами на строительство новых цементобетонных покрытий.

Если цементобетонное покрытие имеет многочисленные повреждения, его разбивают бетоноломом на отдельные блоки размером до 1×1 м, которые укатываются тяжелым катком. Укатку ведут до прекращения оседания блоков. На этот слой укладывают выравнивающий слой или слой усиления и затем - слой износа.

При капитальном ремонте гравийных, щебеночных и грунтовых улучшенных дорог производят:

- полное восстановление и повышение работоспособности дорожной одежды с добавлением щебеночных и им подобных материалов в количестве более 500 м³ на километр дороги;

- устройство более совершенных типов покрытий с использованием существующих дорожных одежд в качестве основания (методом холодной регенерации).

Устройство новых слоев дорожной одежды осуществляют с проведением дополнительных операций по сплошному киркованию, профилированию и уплотнению существующего покрытия.

Сплошную кирковку или фрезерование производят на глубину наиболее характерных для данного участка неровностей, но не менее, чем на 5 см. Перед этим в сухую погоду покрытие поливают водой в количестве 6-12 л/м².

Для усиления гравийных и щебеночных покрытий используют решения по увеличению толщины слоев или устраивают более совершенные покрытия. При этом старые покрытия выполняют функцию оснований. Технология устройства покрытий принимается согласно положений действующих документов.

ГЛАВА 2. ПРИМЕНЕНИЕ РАЗЛИЧНЫХ КОНСТРУКЦИЙ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД ПРИ КАПИТАЛЬНОМ РЕМОНТЕ АВТОМОБИЛЬНОЙ ДОРОГИ