Лекции атодороги ГСХ. Курс лекций по дисциплине Проектирование, строительство и эксплуатация городских дорог, мостов и гидротехнических сооружений для студентов специальности 270105 Городское строительство и хозяйство
 Скачать 4.25 Mb.
|
Технология строительства дорожных одеждДля лучшего использования машин, необходимо участки строительства принимать оптимальной длины (по возможности большей), чтобы уменьшить удельные затраты времени на развороты, в то же время машины звена должны работать концентрированно. Участок с повторяющимся производственным процессом, составом и объёмом, на котором выполняет работы специализированный поток, называется захваткой. Длина захватки обычно определяется суточным эффектом работ, выполняемых специализированным потоком. Участок (часть объекта) строящейся автомобильной дороги, необходимый и достаточный для концентрированного расположения всех дорожно-строительных машин при производительной их работе называется фронтом работ. Устройство конструктивных слоёв дорожной одежды из укреплённых грунтов Конструктивные слои дорожной одежды из укреплённых грунтов могут быть устроены следующим образом: -с приготовлением смеси грунта с вяжущим непосредственно на земляном полотне дороги, если грунт верхней части пригоден для укрепления в естественном виде или при улучшении его гранулометрического состава добавкой привозного грунта; -с приготовлением смеси в притрассовом грунтовом карьере с вывозкой и укладкой на дороге готовой смеси. Для приготовления смеси грунта с вяжущим на земляном полотне, ведущей машиной механизированного отряда может быть дорожная фреза с распределителем цемента или однопроходная грунтосмесительная машина. Дорожная фреза – обеспечивает смешивание грунта с жидким органическим вяжущим. При обработке грунта порошкообразным вяжущим или при использовании такой добавки к жидкому вяжущему, вместе с дорожной фрезой используют распределитель цемента. Грунтосмесительная машина обеспечивает размельчение грунта, внесение в грунт жидкого или порошкообразного вяжущего и перемешивание компонентов за один проход по слою грунта на ширине захвата машины. Грунт, обработанный вяжущим, должен быть спланирован слоем равномерной толщины с проектным поперечным и продольным профилем. При обработке грунта при помощи дорожной фрезы или однопроходной грунтосмесительной машины планировку грунта выполняют автогрейдером. При приготовлении смеси в грунтосмесительной установке укладку смеси следует вести самоходным укладчиком дорожно-строительных материалов. Уплотнение укреплённых грунтов следует производить катками на пневматических шинах, не допуская выдавливания смеси из-под колёс, регулируя давление воздуха в камерах. Устройство щебёночных и гравийных оснований и покрытий Марки щебня и гравия по истираемости и дробимости должны соответствовать требуемым стандартам. Различают слои основания и покрытия из щебёночных и гравийных смесей(гранулометрический состав подобран с целью снижения пористости каменного скелета и повышения прочности и устойчивости слоя путём расклинцовки пор между более крупными частицами, каменными частицами меньших фракций) и фракционированного гравия и щебня(частицы материала имеют приблизительно одинаковый размер). Щебёночные и гравийные смеси перед уплотнением необходимо увлажнять. При устройстве щебёночных оснований необходимо создавать на поверхности земляного полотна противозаиливающий слой, например из фракции 5 – 10 мм или из укреплённого грунта. Это необходимо во избежание перемешивания щебня с грунтом. Не допускается устройство щебёночных оснований на песчаном слое – песок проступает через поры в щебне и хорошее уплотнение невозможно. На законченном участке основания (покрытия) должен отсутствовать след от прохода 12-тонного катка. Щебень, положенный на поверхность должен раздавливаться катком. Устройство оснований и покрытий из щебня и гравия, обработанных органическими вяжущими Многочисленные дорожные конструкции, получаемые путём обработки щебёночных и гравийных материалов органическими вяжущими – битумами или дёгтями, а также эмульсиями, по способу производства работ могут быть разделены на следующие обобщённые группы: -конструкции, получаемые в результате обработки каменных материалов путём послойных розливов разогретого битума (дёгтя) или эмульсии, послойных россыпей каменных материалов и их последующей укаткой; -конструкции, получаемые обработкой каменных материалов битумами (дёгтями) или эмульсией смешением на дороге; -конструкции из смесей каменных материалов с битумами (дёгтями) или эмульсией, приготовленных в специальных установках по определённому режиму и укладываемых в горячем или холодном состоянии. Конструкции с применением битумов и дёгтей весьма требовательны к соблюдению правил производства работ. Вяжущие применяют строго определённых марок, соответствующих данной конструкции. Каменные материалы должны отвечать специальным требованиям по прочности, морозостойкости, быть сухими и чистыми, без примесей пыли, глины и ила. Для улучшения прилипания вяжущих к минеральным материалам широко применяют поверхностно-активные добавки. Основания и покрытия с применением органических вяжущих материалов устраивают способами пропитки и смешения в установке в сухую и тёплую погоду весной и летом при температуре не ниже +5о С, а осенью – не ниже +10о С. Поверхностную обработку и смешение на дороге следует производить при температуре выше +15о С, а при использовании эмульсий – не ниже + 5о С. При устройстве поверхностных обработок очень важно получить поверхность без затопленных или наложенных одна на другую частиц. Щебень для поверхностных обработок следует применять кубической формы и узкого гранулометрического состава, а ещё лучше одномерный. Устройство покрытий и оснований способами пропитки и поверхностной обработки При устройстве поверхностных обработок тщательно очищают обрабатываемую поверхность механическими щётками, выполняют частичный мелкий ремонт и подгрунтовку поверхности. По количеству розливов вяжущего и распределению щебня различают одиночную и двойную поверхностную обработки. Для лучшего сцепления следует применять чёрный щебень, для шероховатости – одноразмерный щебень слоем в одну щебёнку с открытием движения не ранее 8 часов по окончании работ. Несвязанный щебень следует убирать с покрытия. Для прикатки (уплотнения) распределённого по поверхности покрытия щебня применяют средние и тяжёлые катки, предпочтительно на пневматических шинах. При обработке щебёночного материала по способу пропитки (толщиной 8 см) применяют щебень трёх или четырёх фракций, при способе полупропитки (толщиной 4 см) – двух или трёх фракций. Щебень следует распределять щебнеукладчиками, начиная с наиболее крупной фракции. Уплотнение щебня ведётся сначала лёгкими, затем тяжёлыми катками. Окончательное уплотнение тяжёлыми катками выполняют после россыпи второго (расклинивающего слоя) щебня. Розлив вяжущих надлежит производить автогудронаторами или битумовозами с прицепными распределителями. Особенности производства работ с применением эмульсий При устройстве поверхностных обработок температуру и концентрацию битумных эмульсий следует выбирать в зависимости от погодных условий. При прохладной (менее 20о С) и дождливой погоде применяют эмульсии с концентрацией битума 55 – 60 % и температурой нагрева 40 – 50о С. В жаркую сухую погоду (25о С и выше) эмульсии можно разбавлять раствором эмульгатора до 50 % (специальный подогрев не требуется). Эмульсию в количестве 30 % от нормы разливают автогудронатором. Затем распределяют щебень в количестве 50 – 70 % от нормы. Сразу после распределения щебня разливают остальное количество (70 %) эмульсии и распределяют оставшийся щебень. Уплотнение слоя поверхностной обработки выполняют катками на пневматических шинах, приурочивая эту операцию к началу распада эмульсии. Устройство слоёв износа с шероховатостью типа наждачной бумаги выполняют из литых эмульсионно-минеральных смесей (ЛЭМС) на катионных, анионных эмульсиях или пастах. При устройстве конструктивных слоёв способом пропитки для температур воздуха не ниже 15о С используют эмульсии марки СА, а для сухой погоды и температур воздуха не ниже 20о С – МА-1. Катионные эмульсии используют при температуре воздуха на ниже +5о С. Устройство покрытий и оснований способом смешения на дороге Минеральные материалы смешивают с вяжущими автогрейдерами или фрезами. При этом жидкие битумы или дёгти, нагретые до температуры 60 – 80о С, а также эмульсии подают автогудронаторами или битумовозами. Минеральные материалы не подогревают. При смешении материалов на дороге очень важно выбрать наилучший состав и обеспечить его постоянство во время производства работ, так как процесс приготовления смеси проходит при относительно низких температурах, без сушки материалов, с применением жидких вяжущих и менее строгой дозировкой материалов. Прочность оснований и покрытий, устраиваемых способом смешения на дороге, зависит от постоянства состава смеси, качества её перемешивания и обеспечения сцепления вяжущего с каменными материалами. Значительно улучшить сцепление можно, вводя в минеральную часть 2 – 3 % по массе извести, а в битум до 15 – 20 % дёгтя или 5 – 10 % каменноугольного масла. Устройство покрытий и оснований из чёрного щебня (гравия) и смесей, обработанных органическими вяжущими в установке При приготовлении холодных смесей и холодного чёрного щебня необходимо принимать меры против слёживаемости при их хранении на складах, для чего в смесь перед выпуском из смесителя вводят 2 – 3 % по массе известкового молока, с которым продолжают перемешивание в течение минуты. Аналогично асфальтобетонным смесям, чёрный щебень, по температурному режиму укладки и уплотнения в покрытие или основание бывает холодным и горячим. Для холодных смесей применяют среднегустеющие и медленногустеющие битумы. Для горячих – вязкие битумы различных марок (БН, БНД). Отличительная особенность производства работ по устройству слоёв покрытий и оснований из холодных смесей заключается в возможности их складирования и сохранения при положительных температурах на достаточно долгий период. Кроме того, при устройстве верхних слоёв покрытий из холодных гравийных и щебёночных смесей, их окончательное уплотнение осуществляется после открытия движения по дороге автомобильным транспортом. С этой целью на первое время скорость движения по автомобильной дороге следует ограничивать. Составы чёрных гравийных и щебёночных смесей уточняют в лабораториях, применяя вариантное сравнение и отдавая предпочтение оптимальному по совокупности технико-экономических показателей. Срок хранения холодных смесей с применением дёгтя не должен превышать 4 месяцев. Устройство асфальтобетонных покрытий(рис.51) Асфальтобетонные покрытия устраивают однослойными или двухслойными. При устройстве двухслойных покрытий в нижнем слое применяют крупнозернистые асфальтобетонные смеси, в верхнем – мелкозернистые. Работы по устройству асфальтобетонных покрытий из горячих смесей начинают при температуре не ниже + 5о С весной и завершают при температуре не ниже + 15о С осенью, холодных соответственно от + 5о С весной до + 10о С осенью с учётом времени на формование. Асфальтобетонную смесь в покрытие укладывают только на сухое, чистое и непромёрзшее основание. Очистку основания выполняют механическими щётками и сжатым воздухом, а сушку увлажнённого основания – горячим песком (до 250 – 300о С) или специальными нагревателями – сушильными агрегатами. Поверхность основания или нижнего слоя покрытия за 3 – 5 часов до начала укладки асфальтобетонной смеси при необходимости обрабатывают битумной эмульсией (0,6 – 0,9 или 0,3 – 0,4 л/м2) или жидким битумом (0,5 – 0,8 или 0,2 – 0,3 л/м2). Асфальтобетонную смесь следует укладывать, как правило, на всю ширину покрытия несколькими укладчиками сразу. Толщину укладываемого слоя регулируют выглаживающей плитой (трамбующим брусом). Необходимо учесть запасы по толщине слоя на уплотнение от 15 до 30 % для горячих смесей и 40 – 70 % для холодных. Уплотняют асфальтобетонные смеси звеном самоходных катков, состоящим из лёгких (до 8 тонн) и тяжёлых (массой до 15 тонн) с гладкими вальцами (статического давления) или вибрационных массой 4,5 – 8 тонн, а также самоходных на пневматических шинах массой 16 – 30 т. Температура смеси во время уплотнения в зависимости от типа и марки для горячих смесей варьируется от 140 до 70о С. Начинать уплотнение асфальтобетонных покрытий следует лёгкими гладковальцовыми катками с выключенными вибраторами при проезде со скоростью 2 – 3 км/ч ведущим колесом вперёд, с целью недопустить образования волн. Укатку ведут от краёв полосы к середине с перекрытием предыдущего следа на 20 – 30 см. При устройстве асфальтобетонных покрытий слоями увеличенной толщины (до 20 см) следует применять обычные укладочные и уплотняющие машины. В целях обеспечения ровности следует начинать уплотнение самоходными катками на пневматических шинах и заканчивать гладковальцовыми – двухосными двухвальцовыми и трёхосными трёхвальцовыми. При уплотнении асфальтобетонных покрытий используются также комбинированные катки. Для окончательного уплотнения холодных асфальтобетонных смесей осуществляют регулируемое автомобильное движение в течение 10 суток.  Рис.51 Устройство цементобетонных оснований и покрытий(рис.52ирис.33) Бетонные покрытия устраивают одинаковой толщины по всей ширине проезжей части с односкатным поперечным профилем для проезжей части с разделительной полосой и двухскатным поперечным профилем при проезжей части без разделительной полосы. Поперечный уклон принимают в пределах 15 – 20 ‰. Армированные бетонные покрытия устраивают на дорогах I – III категорий при насыпях из скальных грунтов высотой более 3 м, насыпях проходящих через болота, насыпях высотой более 5 м, насыпях на подходах к путепроводам через железные дороги (длиной 200 м) и на других участках, где может наблюдаться неравномерная осадка земляного полотна. В покрытии нарезают продольные и поперечные деформационные швы, образующие плиты покрытия. Продольный шов предусматривают при ширине покрытия более 4,5 метров для устранения продольных трещин от неравномерного воздействия движения. Швы расширения устраивают для повышения продольной устойчивости покрытия при нагреве бетона. Швы сжатия предназначены для предотвращения появления трещин в покрытии при понижении температуры бетона и его усадке. Расстояние между швами сжатия (длину плиты) назначают в зависимости от толщины покрытия, климата, надёжности (количество плит в процентах без трещин за расчётный срок эксплуатации) и расхода продольной арматуры для армированных покрытий. Расстояние между швами расширения назначают в зависимости от толщины покрытия, климата, армирования и температуры воздуха во время производства работ. Ширину швов, глубину паза и его заполнения назначают в зависимости от длины плит. Швы сжатия, расширения и продольный шов армируют стальными штырями круглого профиля. Пазы поперечных и продольных швов заполняют битуморезиновыми, битумополимерными и полимерными мастиками или запрессовывают в них полимерные готовые прокладки. Армируют покрытия плоской сеткой с расстояниями между осями продольных стержней от 100 до 200 мм и между осями поперечных стержней – 500 мм. Диаметр продольных стержней – по расходу арматуры, поперечных – 6 мм. Сетки укладывают на 6 см ниже поверхности покрытия и не доводят до поперечных швов на 50 см. На дорогах I и II технических категорий вдоль краёв покрытия устраивают укрепительные полосы из монолитного и сборного бетона шириной 0,75 см. На дорогах III категории ширина укрепительной полосы 0,5 м. В монолитных бетонных укрепительных полосах устраивают только швы сжатия без армирования и нарезают их как продолжение швов основного покрытия. Выравнивающий слой под бетонным покрытием служит для устранения неровностей основания. Для выравнивающего слоя применяют: чёрный песок или щебёночно-песчаную смесь, обработанную битумом, толщиной 3 – 5 см (при этом большая толщина принимается при подаче бетона по основанию); необработанный песок и щебень фракции 0 – 5 мм толщиной 4 – 5 см. При строительстве бетонных покрытий особые требования предъявляются к основанию автомобильной дороги. Его устраивают преимущественно из каменных материалов и грунтов, укреплённых неорганическими вяжущими. Ширина основания должна обеспечивать возможность установки рельс-форм (8 – 8,5 м) и проход гусениц безрельсовых бетоноукладочных машин. Организация работ по строительству монолитных цементобетонных покрытий Устраивать бетонные покрытия и основания следует при температуре воздуха от +5о С до +30о С и перепаде температуры воздуха за сутки не более 12о С. Приготовление цементобетонных смесей организуют на притрассовых цементобетонных заводах, оснащённых мобильным смесительным оборудованием циклического или непрерывного действия. Бетонные заводы следует располагать таким образом, чтобы продолжительность транспортирования бетонной смеси не превышала 30 минут при температуре воздуха от 20о С до 3 оС и 60 минут при температуре воздуха выше 20о С. Бетонная смесь должна выпускаться непрерывно и равномерно в течении рабочей смены, что требует корректировки количества транспортных средств в зависимости от дальности транспортирования. Применяются две технологии строительства цементобетонных покрытий и оснований: в сборной опалубке с использованием рельс-форм; в передвижной опалубке или скользящих формах. В общем случае технология производства работ по устройству цементобетонных покрытий включает: -подготовительные работы (профилировка, устройство выравнивающего слоя и разделительных прослоек), установка устройств, определяющих ровность поверхности покрытия (копирные струны, рельс-формы), установка элементов деформационных швов, краевой арматуры, сеток и каркасов; -распределение бетонной смеси, формование покрытие и отделку его поверхности; -уход за бетоном; -устройство деформационных швов. Уход за бетоном осуществляют, как правило, с применением плёнкообразующих материалов, которые наносятся путём распыления многосопловым распределителем равномерно на всю открытую поверхность покрытия, включая боковые грани. Уход за бетоном следует производить до достижения проектной прочности, но не менее 28 суток. Устройство деформационных швов включает: изготовление и сборку закладных элементов; установку и закрепление элементов на основании; устройство паза шва; заполнение паза герметизирующими материалами. Элемент шва расширения в сборке (дощатая прокладка, каркас и штыри) перед бетонированием надёжно закрепляют на основании в проектном положении. Пазы деформационных швов следует нарезать, как правило, в затвердевшем бетоне самоходными нарезчиками с алмазными дисками при достижении бетоном прочности при сжатии 80 – 100 кгс/см2. Ширина паза расширения должна быть на 3 – 5 мм больше толщины доски. Штыри в продольный шов сжатия устанавливают методом втапливания в уплотнённую смесь. |