Технология дорожных работ. Учебное пособие для студентов, обучающихся по специаль ностям Автомобильные дороги и аэродромы
 Скачать 1.71 Mb.
|
|
А. Ф. ЗУБКОВ ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГОРЯЧИХ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ Тамбов Издательство ФГБОУ ВПО «ТГТУ» 2014 1 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет» А. Ф. Зубков ТЕХНОЛОГИЯ РЕМОНТА ДОРОЖНЫХ ПОКРЫТИЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ С ПРИМЕНЕНИЕМ ГОРЯЧИХ АСФАЛЬТОБЕТОННЫХ СМЕСЕЙ Утверждено Учёным советом университета в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальностям «Автомобильные дороги и аэродромы», «Строительство, эксплуатация, восстановление и техническое прикрытие автомобильных дорог, мостов и тоннелей», бакалавров и магистров Тамбов Издательство ФГБОУ ВПО «ТГТУ» 2014 2 УДК 625:691.168 ББК О311-08 З-91 Р е ц е н з е н т ы: Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Строительство автомобильных дорог» ФГБОУ ВПО «Воронежский ГАСУ» В. П. Подольский Доктор технических наук, профессор кафедры «Конструкции зданий и сооружений» ФГБОУ ВПО «ТГТУ» В. В. Леденёв З-91 Зубков, А. Ф. Технология ремонта дорожных покрытий авто- мобильных дорог с применением горячих асфальтобетонных сме- сей : учебное пособие для студентов, обучающихся по специаль- ностям «Автомобильные дороги и аэродромы», «Строительство, эксплуатация, восстановление и техническое прикрытие автомо- бильных дорог, мостов и тоннелей» / А. Ф. Зубков. – Тамбов : Изд-во ФГБОУ ВПО «ТГТУ», 2014. – 80 с. – 50 экз. ISBN 978-5-8265-1259-3 Рассмотрены вопросы технологии ремонта дорожных покрытий не- жёсткого типа с применением горячих асфальтобетонных смесей. Предложены зависимости, устанавливающие связь между температу- рой поверхности выбоины и температурой горячей смеси при укладке при разных температурах окружающего воздуха с учётом типа смеси и марки битума. Предложена методика выбора технологических режимов при производстве работ с применением горячих асфальтобетонных смесей по ремонту выбоин на дорожных покрытиях нежёсткого типа. Предназначено для студентов, обучающихся по специальностям «Автомобильные дороги и аэродромы», «Строительство, эксплуатация, восстановление и техническое прикрытие автомобильных дорог, мостов и тоннелей», бакалавров и магистров. УДК 625:691.168 ББК О311-08 ISBN 978-5-8265-1259-3 © Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Тамбовский государственный технический университет» (ФГБОУ ВПО «ТГТУ»), 2014 3 ВВЕДЕНИЕ Обеспечение транспортно-эксплуатационных показателей автомобиль- ных дорог достигается в процессе строительства. Под действием нагрузок от транспортных средств и влияния погодных условий на поверхности дорож- ных покрытий возникают дефекты в виде выбоин, просадок, трещин и волн, что приводит к ухудшению транспортно-эксплуатационных показателей и снижению срока эксплуатации автомобильной дороги. Для устранения таких дефектов проводят ямочный ремонт, который позволяет устранять образо- вавшиеся дефекты на дорожном покрытии и при своевременном качествен- ном ремонте увеличить продолжительность эксплуатации автомобильной дороги с обеспечением требуемых транспортно-эксплуатационных показате- лей автомобильной дороги в течение нескольких лет. Такой вид работ произ- водится при условии нецелесообразности устройства поверхностного слоя дорожного покрытия. Наиболее распространённым методом ремонта дорожных покрытий не- жёсткого типа является ремонт с использованием горячих асфальтобетонных смесей, который позволяет обеспечить заданный срок службы ремонтируемо- го участка покрытия и, при условии соблюдения технологии, характеризуется высоким качеством работ. Производство работ с применением битумных ма- териалов ограничено температурой окружающего воздуха, за исключением применения в качестве вяжущего материала битумных эмульсий или на их основе других применяемых вяжущих материалов. В то же время для обеспе- чения безопасности движения транспортных средств, независимо от погодных условий и времени года, возникает необходимость выполнять работы по ямочному ремонту покрытия и при низких температурах окружающего возду- ха (срочный аварийный ремонт). Практика производства ремонтных работ по устранению выбоин на до- рожных покрытиях нежёсткого типа показывает, что нарушение технологии ремонтных работ способствует значительному снижению срока службы отре- монтированной поверхности дорожного покрытия, что приводит к дополни- тельным затратам для обеспечения безопасности движения транспортных средств. 4 Г л а в а 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ И ПРИМЕНЯЕМЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ДЛЯ РЕМОНТА ВЫБОИН НА ПОКРЫТИЯХ НЕЖЁСТКОГО ТИПА 1.1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ С ПОКРЫТИЯМИ НЕЖЁСТКОГО ТИПА Ежегодное увеличение транспортных средств, при недостаточно вы- соких темпах строительства автомобильных дорог, приводит к повыше- нию интенсивности движения и возрастанию грузового потока на всех дорогах страны. Ежегодно парк транспортных средств увеличивается бо- лее чем на 4…5% при одновременном росте их грузоподъёмности. Увели- чение грузоподъёмности способствует снижению расходов на транспорт- ные операции, но характеризуется повышением осевой нагрузки на до- рожные одежды автомобильных дорог. Это способствует изменению транспортно-эксплуатационных характеристик дороги и приводит к ухудшению состояния автомобильной дороги. Поэтому для обеспечения безопасности движения транспортных средств необходимы дополнитель- ные затраты на содержание дороги с учётом требований нормативных документов. Под действием осевых нагрузок от транспортных средств и влияния погодных условий на дорожных покрытиях возникают пластиче- ские деформации и разрушения в виде выбоин, просадок, трещин и вол- нообразования, что приводит к снижению скоростных режимов транс- портных средств, увеличению нагрузок на трансмиссии машин и часто является причиной дорожно-транспортных происшествий (ДТП). Для обеспечения транспортно-эксплуатационных показателей автомобильных дорог дорожные организации выполняют большой объём работ по ремон- ту и содержанию, обеспечивающий безопасность дорожного движения. Для этого из бюджета страны выделяются денежные средства. Однако для обеспечения транспортно-эксплуатационного состояния дорог выделяе- мых средств недостаточно. Состояние автомобильных дорог федерального значения Российской Федерации на настоящий момент характеризуется данными обследования, согласно которым общая протяжённость федеральных автодорог состав- ляет 54 000 км, из которых около 30% перегружены. Более половины всех федеральных дорог неотвечаютнормативным требованиям по транс- портно-эксплуатационным показателям, предъявляемым к автомобиль- ным дорогам. Свыше 67% от общей протяжённости дорог имеют недоста- 5 точную прочность дорожных одежд и более 37% имеют неудовлетвори- тельную ровность дорожных покрытий. Превышение допустимой нагруз- ки от транспортных средств на дорожные одежды (53%) способствует быстрому износу дорожных конструкций, что приводит к значительному сокращению сроков службы автомобильных дорог (в 1,5 раза). В резуль- тате, свыше 35% автомобильных дорог федерального значения требуют реконструкции и модернизации для обеспечения пропускной способности современных транспортных средств. Анализ научных исследований и практических мероприятий по по- вышению работоспособности и долговечности асфальтобетонных покры- тий автомобильных дорог показал, что широкое применение в настоящее время находят модифицированные асфальтобетоны, которые имеют по- ниженную температурную чувствительность вяжущего и эластичность дорожного материала, что обеспечивает повышенную теплоустойчивость в летний период, более высокую способность к возникновению темпера- турных трещин зимой и образованию усталостных трещин в процессе эксплуатации покрытия дороги. В то же время применение модифициро- ванных битумов приводит к удорожанию строительства асфальтобетон- ных покрытий. Одним из основных направлений в увеличении срока службы и по- вышении работоспособности покрытий нежёсткого типа является прове- дение дорожно-ремонтных работ. Потребность в проведении таких работ возникает и в более ранние сроки эксплуатации дороги, что предусматри- вается существующими нормативными документами. Задержки с прове- дением работ приводят к ухудшению состояния дорог и требуют в даль- нейшем дополнительных затрат для их приведения в нормативное состоя- ние. Установлено, что проведение более позднего ремонта дороги требует усиления дорожной одежды и при задержках в течение трёх лет требуют- ся удвоенные затраты на проведение ремонта покрытия. В то же время проведение своевременных ремонтов обеспечивает безопасность дорож- ного движения и продлевает срок службы дорожного покрытия автомо- бильных дорог. 1.2. ТРЕБОВАНИЯ НОРМАТИВНЫХ ДОКУМЕНТОВ К ТРАНСПОРТНО-ЭКСПЛУАТАЦИОННОМУ СОСТОЯНИЮ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ С ПОКРЫТИЯМИ НЕЖЁСТКОГО ТИПА Статистический анализ ДТП, проведённый ГИБДД, показал, что не- благоприятные дорожные условия до 2000 г. не превышали 12% от обще- го количества ДТП. Однако с 2000 г. наметилась тенденция к росту ДТП, связанных с несоответствием параметров дорог нормам на проектирова- ние. Так, если количество ДТП по дорожным условиям в 1998 г. составля- ло 5,8%, то в 2002 г. это количество составляло 17%. Такая тенденция со- 6 храняется до настоящего времени, и по данным Центра стратегических исследований (ЦСИ) «Росгосстраха», свыше 20% автомобильных аварий в России происходит из-за плохого качества дорожного полотна. Так, за 2010 г. в Российской Федерации было зарегистрировано 199 431 ДТП (42 000 случилось из-за некачественных дорог), а в 2009 г. было на 10% меньше. По транспортно-эксплуатационным характеристикам автомобильные дороги разделены в три группы: • группа А – автомобильные дороги с интенсивностью движения более 3000 авт./сут, которые расположены в городах и населённых пунк- тах. К ним относятся магистральные дороги скоростного движения и ма- гистральные улицы общегородского значения непрерывного движения; • группа Б – автомобильные дороги с интенсивностью движения от 1000 до 3000 авт./сут. Они расположены в городах и населённых пунктах и к ним отнесены магистральные дороги регулируемого движения, маги- стральные улицы общегородского значения регулируемого движения и дороги районного значения; • группа В – автомобильные дороги с интенсивностью движения менее 1000 авт./сут, расположенные в городах и населённых пунктах, и к ним относятся улицы и дороги местного значения. Параметры автомобильных дорог и улиц в городах и населённых пунктах определены требованиями СНиП 2.07.01–89*. Эксплуатационное состояние автомобильных дорог определено требованиями ГОСТ Р 50597–93. Предельно допустимые повреждения покрытия, а также сроки их ликвидации приведены в табл. 1.1. 1.1. Требования к эксплуатационному состоянию‚ допустимому по условиям обеспечения безопасности дорожного движения Группа дорог и улиц по их транспортно-эксплуатационным характеристикам Повреждения на 1000 м 2 покрытия, м 2 , не более Сроки ликвидации повреждений, сут, не более А 0,3(1,5) 5 Б 1,5(3,5) 7 В 2,5(7,0) 10 П р и м е ч а н и е. 1. В скобках приведены значения повреждений для ве- сеннего периода. 2. Сроки ликвидации повреждений указаны для строительного сезона, определяемого погодно-климатическими условиями, приведёнными в СНиП 3.03.06.85 по конкретным видам работ. 7 1.2. Требования к ровности дорожного покрытия Группа дорог и улиц по транспортно- эксплуатационным характеристикам Показатель ровности по прибору ПКРС-2, см/км, не более Число просветов под 3-метровой рейкой, %, не более А 660 7 Б 860 9 В 1200 14 Ровность покрытия проезжей части должна соответствовать требова- ниям, приведённым в табл. 1.2. Коэффициент сцепления покрытия должен обеспечивать безопасные условия движения с разрешённой скоростью и быть не менее 0,3 при его измерении шиной без рисунка протектора и 0,4 – шиной, имеющей рисунок протектора. Основными характеристиками, определяющими транспортно- эксплуатационное состояние дороги, являются: − геометрические параметры дороги, к которым относится ширина проезжей части, краевой укреплённой и остановочной полос обочин, про- дольные уклоны, радиусы кривых в плане и профиле, уклоны виражей и расстояние видимости; − прочность дорожной одежды проезжей части, краевой укрепи- тельной и остановочной полос обочин; − ровность и сцепные свойства покрытия проезжей части, краевой укрепительной и остановочной (укреплённой связным материалом) полос обочин; − прочность и устойчивость земляного полотна и его элементов; − целостность и работоспособность водоотводных и дренажных со- оружений; − наличие и требуемое состояние элементов инженерного оборудо- вания и обустройства дороги. На покрытии проезжей части не допускается наличие выбоин, про- ломов и просадок с размерами по длине, ширине и глубине более чем 15×60×5 см. 1.3. ВЛИЯНИЕ СВОЙСТВ МАТЕРИАЛА НА ВЫБОР ТЕХНОЛОГИИ РЕМОНТА ПОКРЫТИЙ НЕЖЁСТКОГО ТИПА Качество работ по устранению дефектов на дорожных покрытиях нежёсткого типа зависит не только от применяемой технологии ремонта и используемого оборудования, но также и от свойств применяемого мате- 8 риала. В зависимости от конкретных условий эксплуатации автомобиль- ной дороги для устранения дефектов покрытия применяют разные мате- риалы, которые характеризуются физико-механическими, теплофизиче- скими и технологическими параметрами. Наиболее интенсивно образование дефектов на дорожном покрытии происходит в весенний и осенний периоды эксплуатации автомобильных дорог, когда под действием проникающей влаги в дорожные одежды и температуры окружающего воздуха происходит понижение прочностных параметров дорожных слоёв материала, способствующих возникновению на покрытиях дорог дефектов в виде выбоин. Для их устранения произво- дят ямочный ремонт, при котором, в зависимости от температуры воздуха и применяемых материалов, используют разные технологии. Широкое применение при производстве ямочного ремонта получили холодные асфальтобетонные смеси, которые в меньшей степени зависят от температурных режимов укладки и уплотнения. К холодным смесям относятся смеси всех типов (за исключением типа А), приготовленные на жидком или разбавленном битуме марок СГ 70/130 или МГ 70/130. Хо- лодная асфальтобетонная смесь бывает нескольких видов: − смесь на эмульсии немедленного применения; − холодные эмульсионно-минеральные асфальтобетонные смеси; − холодная складируемая (пакетируемая) органоминеральная смесь и другие виды смесей. Холодные асфальтобетонные смеси по своей структуре представля- ют традиционный асфальт, который приготовляется по специальной тех- нологии с применением модифицированных добавок или модифициро- ванного битума (битум составляет от 4,2 до 4,5% от веса щебня, а до- бавки – от 15 до 25% от веса битума). Технология ремонта асфальтобе- тонных покрытий с применением таких смесей позволяет выполнять ра- боты по ямочному ремонту дорожных покрытий в сухую погоду при среднесуточной температуре воздуха до –10 °C. После укладки в выбоину покрытия, для образования монолитного слоя, такая смесь должна про- греваться за счёт температуры окружающего воздуха с одновременным уплотнением катками и транспортом в течение 2–3 недель. Такая техноло- гия ремонта дорожных покрытий эффективна при положительных темпе- ратурах окружающего воздуха с интенсивностью движения транспортных средств не более 1000…3000 авт./сут на дорогах третьей–четвёртой тех- нических категорий. Технология ремонта и выполняемые операции анало- гичны ямочному ремонту покрытий с применением горячих смесей. При такой технологии отсутствует ограничение на время укладки и уплотне- ние уложенной смеси‚ которое присутствует при применении горячей технологии из-за быстрого охлаждения смеси и снижения её уплотняемо- сти. Анализ применения технологий для строительства дорожных покры- 9 тий с использованием холодных смесей на маловязких и жидких битумах показал, что в некоторых зарубежных странах (Швеция‚ Финляндия, Норвегия и др.) ограничивают область применения и допускается их при- менять на дорогах с интенсивностью движения до 1000…1500 авт./сут. При использовании маловязких или жидких битумов асфальтобетонные смеси приготавливают и укладывают в дорожные покрытия по обычной горячей технологии. Широкое применение для ямочного ремонта получили холодные ас- фальтобетонные смеси‚ приготовленные с использованием эмульсий на основе вязких битумов. Такие смеси называют эмульсионно-минераль- ными (ЭМС). Такая технология ремонта дорожных покрытий эффективна при положительных температурах окружающего воздуха. При выборе холодной технологии для производства ремонтных ра- бот на покрытиях дорог третьей и ниже категорий применяют также влажную органоминеральную смесь (ВОМС). Этот материал пластичен, устойчив к трещинообразованию и рекомендуется в 1–2 климатических зонах, при этом толщина укладываемого слоя материала должна быть не менее 3 см. При неблагоприятных погодных условиях и необходимости проведения аварийного ямочного ремонта, ремонтные работы могут про- водиться с применением такого материала. ВОМС состоит из известняко- вого или доломитового щебня фракции 5…20 мм (до 40%)‚ песка с моду- лем крупности не менее 1‚0‚ минерального порошка (6…12%)‚ вяжущего (гудрон‚ жидкий или разжиженный вязкий битум) в количестве 6…7% и воды. Вместо щебня допускается применение отсевов дробления‚ ПГС‚ дроблёного шлака. После перемешивания готовую смесь при температуре 25…40 °С подают на склад‚ где она хранится в штабеле в течение не- скольких месяцев. Применение таких смесей допускается при глубине выбоины не менее 3…4 см. Достоинством является то‚ что она может ис- пользоваться при температуре воздуха до –10 °С и не зависит от влажно- сти поверхности выбоины. К недостаткам следует отнести то, что в зим- ний период и ранней весной формирование прочной структуры ВОМС происходит медленно из-за частых переходов температуры воздуха через 0 °С. Наибольшую прочность материал приобретает после полного вы- сыхания‚ но его прочность в 1‚5–2 раза ниже прочности холодного и в 2‚5–3 раза ниже прочности горячего асфальтобетона. Для проведения ямочного ремонта дорожных покрытий нежёсткого типа в СоюздорНИИ разработаны складируемые асфальтобетонные смеси (САС) на основе вязких битумов с добавками специальных пластифика- торов. Такой материал можно хранить, укладывать и уплотнять в холод- ном виде. Однако широкого применения при производстве ремонтных работ этот материал не получил. |