Цупиков С.Г. (ред.) Справочник дорожного мастера
Подождите немного. Документ загружается.
РАЗДЕЛ IV
ДОРОЖНЫЕ ОДЕЖДЫ
Глава 8.
Устройство дорожных одежд
8.1. Общие сведения о строительстве дорожных одежд
8.1.1. Классификация дорожных одежд
Дорожной одеждой называют совокупность конструктивных слоев разной
прочности, обычно уменьшающейся книзу, устраиваемых из различных
материалов. Многослойная конструкция дорожной одежды показана на рис.
8.1.1.
Рис. 8.1.1. Конструкции дорожной одежды
Поверхностная обработка на усовершенствованных покрытиях
капитального типа защищает покрытие от износа. Слой износа
систематически возобновляется по мере истирания, устраивается из наиболее
прочных и морозостойких материалов с таким количеством вяжущего
материала, чтобы обеспечить шероховатость, но не в ущерб
водонепроницаемости покрытия.
Поверхностная обработка на покрытиях усовершенствованных
облегченных выполняет роль временного защитного слоя В этом случае
временный защитный слой обеспечивает повышение устойчивости ещё не
полностью сформировавшейся поверхности покрытия и основания в период
формирования. Защитный слой можно устраивать из менее прочных
материалов в сравнении с материалами, используемыми для устройства слоя
износа. Если защитный слой периодически возобновляется, то он переходит
в слой износа.
Покрытие в зависимости от технической категории, состава,
интенсивности движения, качества используемых материалов и
технологических особенностей производства работ может состоять из одного
и более слоев. Покрытие должно обеспечивать ровность, шероховатость,
гигиеничность, водонепроницаемость атмосферных осадков, увеличение
прочности дорожной одежды.
Основание обеспечивает прочность, водонепроницаемое и, грунтовых вод
в конструктивные слои дорожной одежды. Основание в зависимости от
назначения конструкции дорожной одежды, применяемых дорожно-
строительных материалов и способа производства работ может состоять из
одного или нескольких слоев, прочность которых уменьшается сверху вниз, а
водонепроницаемость повышается.
Дополнительным слоем основания называют слой, размещенный
непосредственно на земляном полотне. На дополнительный слой укладывают
нижний слой основания. Различают дополнительные слои по назначению -
подстилающие, теплоизолирующие и дренирующие.
Дорожные одежды по типам покрытия классифицируются на:
1. Капитальные:
- цементобетонные;
- асфальтобетонные из горячих плотных смесей I и II марок;
- асфальтобетонные из холодных смесей I марки;
- дегтебетонные из горячих плотных смесей I марки.
2. Облегченные:
- асфальтобетонные из горячих смесей III марки;
- асфальтобетонные из холодных смесей II марки;
- дегтебетонные из горячих и холодных смесей II марки;
- из каменных материалов, обработанных органическими вяжущими
материалами (смешением в установке, на дороге, пропиткой);
- переходные с поверхностной обработкой.
3. Переходные:
- щебеночные;
- гравийные;
- булыжные из колотого камня;
- грунтовые, укрепленные вяжущими материалами,
4. Низшие:
- из малопрочных каменных материалов, шлаков;
- грунтовые, улучшенные различными местными материалами.
8.1.2. Теоретические основы повышения устойчивости покрытий низшего типа
Развитие механики грунтов позволило не только установить, какие грунты
хорошо зарекомендовали себя в земляном полотне, но и создать
теоретическую базу проектирования оптимальных смесей.
Установлено, что щебеночно(гравийно)-песчаные смеси, малопрочные
материалы и шлаки, грунты, улучшенные различными местными
материалами, должны обеспечить определенное сопротивление
вертикальному воздействию колес и тангенциальным усилиям. Для
повышения сопротивления грунта нагрузкам необходимо придать ему
возможно больший угол трения и высокое сцепление.
Наиболее высокий угол внутреннего трения можно обеспечить за счет
использования более крупных неокатанных частиц. Повышение сцепления
достигается введением в смесь грунтового вяжущего (пылеватые и
глинистые частицы).
Допустимое сопротивление вдавливанию штампа Д в смесь равно
ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ
(8.1.1)
где с - общее сцепление смеси, Па;
- угол внутреннего трения, град.
Модуль деформации Е равен
ZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZZ
(8.1.2)
где Z- относительная деформация;
l - глубина вдавливания штампа, см.
Из выражения 8.1.1 видно, что угол внутреннего трения <р оказывает
большое влияние на сопротивление смеси вдавливанию штампа q и модуль
деформации Е. При этом, чем больше сцепление с, тем больше влияние
оказывает
. Отсюда следует, что путем повышения
и с можно получить
смесь с более высокими характеристиками.
Повышение качества смеси сводится к трем основным задачам:
1. Подобрать наиболее плотную смесь из крупных неокатанных материалов,
заполняя поры между крупных частиц более мелким материалом.
2. Произвести качественное перемешивание основного материала с
добавками.
3. Обеспечить плотность смеси не менее 0,98 от оптимальной.
8.1.3. Строительство дорожных одежд низших типов
Строительные нормы и правила допускают применение низших типов
дорожных покрытий на дорогах V категории при интенсивности движения до
100 автомобилей в сутки. Оптимальные составы грунтов, рекомендуемые к
использованию в покрытии низшего типа, приведены в табл. 8.1.1.
Таблица 8.1.1
Оптимальные составы грунтов, рекомендуемые для дорожных одежд низшего типа
Размеры частиц, мм
Тип местности по характеру и степени увлажнения
1-й 2 и 3-й
Содержание фракции, % по массе в смесях
А
1
А
2
Б
1
Б
2
2,0...0,25 45...60 20...45 45...70 25...45
0,25...0,05 10...20 20...40 15...30 25...55
0,05...0,005 15...35 15...35 15...25 15...25
Менее 0,005 6...12 8...14 3...8 3...10
Смеси А
1
и Б
2
- более устойчивые крупнозернистые, их применение
предпочтительнее.
Краткая характеристика добавок для улучшения грунтовых покрытий
приведена в табл. 8.1.2.
Таблица 8.1.2
Скелетные добавки
Материал
Требования к
материалу
Толщина
слоя, см
Коэффициент
уплотнения
Особенности применения
Гравийные и песчано-
гравийные смеси
Состав должен
приближаться к
оптимальному
20 и более 1,3 Наиболее распространенный и
удобный материал для улучшения
грунтовых покрытии
Отходы
камнедробления
То же 20 1,2...1,3 Используют без сортировки
Шлаки
металлургические
(кислые или основные)
Наибольший
размерZZZZ 75 мм.
Частиц крупнее 5 мм
не менее 60 %
20 1,3 Используют без сортировки
Горелые породы Отсутствие частиц
мельче 1 мм
25 1,25...1,40 Материал истираемый. Применяют
в нижние слои.
Шлаки котельные Влажность менее 30
%
20 1,4...1,7 Материал размокающий
Отходы заводов
силикатного кирпича
Содержание до 45 %
извести
20 1,5 Для укрепления песчаных грунтов
50 % силикатной крошки и для
водоустойчивости 2...3 % цемента
Скелетные добавки в грунтовое покрытие можно вводить:
1. путем смешения на дороге;
2. насыщать верхний слой земляного полотна.
В первом случае сразу формируется устойчивое покрытие, но усложняется
технология и увеличивается расход добавок. Во втором случае меньший
расход и более рациональное их использование.
Недостатки при строительстве грунтовых покрытии и способы их
устранения приведены в табл. 8.1.3.
Таблица 8.1.3
Основные недостатки в процессе строительства и эксплуатации
Недостатки Возможные причины Способы предотвращения и устранения
Катающиеся на поверхности или
выступающие из покрытия чрезмерно
крупные скелетные добавки
Наибольший размер
добавок более 25 мм
Полностью неустраним
Улучшает положение укладка
дополнительного слоя из правильно
подобранного состава
В сухую погоду нарушается сплошность
поверхности, образуется волнистость
Недостаток связующего Для удержания в покрытии влаги ввести
хлористый кальций
При увлажнении покрытие
деформируется, образуются колеи,
прореди, на поверхности выступает
глинистая пленка
Избыток в смеси
мелкозема, а в нем
глины
Вскирковать покрытие, ввести 2...3 %
негашенной извести, хорошо
перемешать, разравнять и уплотнить
Скопление на поверхности в отдельных
местах однородного (крупною или
мелкого) материала
Неоднородный состав
или плохое
перемешивание
Проверить состав смеси, если
необходимо улучшить, вскирковать,
перемешать снова, разравнять,
уплотнить
Сухие проломы, просадки, образование
колеи
Недостаточная толщина Уложить дополнительный усиливающий
слой
При достаточной толщине покрытия
образуются крупные просадки, волны
Плохое уплотнение
земляного полотна
Брак, устранимый только при полной
переделки всех работ
8.1.4. Осушение верхней части земляного полотна и дорожной одежды
В условиях избыточного увлажнения нижнюю часть дорожной одежды
устраивают из фильтрующих материалов в большинстве случаев из песков. В
период оттаивания земляного полотна свободная вода отжимается в
пористый (дренирующий) слой Кроме того, в дренирующий слой поступает и
часть поверхностной воды
Для сброса воды из дренирующего слоя применяют:
- сплошные песчаные слои;
- поперечные трубы или прорези;
- продольные и поперечные трубчатые дрены;
- поперечные прорези мелкого заложения.
1. Сплошной песчаный слой весной в период оттаивания верхней части
земляного полотна под проезжей частью не обеспечивает сброс воды из
дренирующего слоя из-за того, что не произошло его оттаивание под
обочинами. В результате в течение ряда дней грунт земляного полотна
остается в переувлажненном состоянии, что в свою очередь ведет к
разрушению дорожной одежды. Кроме того, при ширине обочины более 2,5
м и крутизне откосов насыпи 1:3 в технико-экономическом отношении
устройство сплошного песчаного дренирующего слоя нецелесообразно.
2. При наличии песков с коэффициентом фильтрации более 5 м в сутки и
удельным избытком свободной воды менее 2...3 л/м
2
в сутки отвод свободной
воды из дренирующего слоя, устраиваемого под проезжей частью дороги,
можно осуществлять с использованием поперечных труб или прорезей.
3. На сырых и мокрых участках во II дорожно-климатической зоне,
особенно пылеватых грунтах, когда удельный избыток свободной воды
превышает 3 л/м
2
в сутки и коэффициент фильтрации песков удовлетворяет
расчету, рекомендуется устраивать продольные трубчатые дрены. В этом
случае существенно уменьшается путь фильтрации.
4. На участках с продольным уклоном более поперечного свободная вода
фильтруется в пористых слоях дорожных одежд, снижая срок их службы. С
целью устранения продольной фильтрации дренирующий слой можно
осушать поперечными прорезями мелкого заложения. Для повышения
расхода воды в дренирующем слое по краям проезжей части следует
устраивать продольные ровики с обязательной укладкой трубчатой дрены.
Технологический процесс устройства сплошного песчаного слоя мало чем
отличается от устройства дополнительно слоя основания.
Технологический процесс устройства поперечных трубчатых дрен
следующий:
- уплотнение грунта земляного полотна и тщательная планировка
поверхности;
- рытьё поперечных ровиков;
- россыпь песка в ровиках;
- укладка труб;
- устройство присыпной части воронок;
- засыпка ровиков местным грунтом или песком с уплотнением;
- устройство дренирующего слоя.
Трубы для устройства дрен должны удовлетворять следующим условиям:
- не менять свойства в течение 50 лет;
- не являться питательной средой для микроорганизмов;
- не обладать хрупкостью и текучестью.
Стыки труб обертывают толем или полиэтиленовой пленкой. Верхний
конец трубы должен входить на один диаметр в приемную часть, а нижний
на 1,5...2 диаметра выступать относительно откоса насыпи.
Продольный трубчатый дренаж устраивают в две нитки. Технология
устройства аналогична технологии устройства поперечного трубчатого
дренажа.
Диаметр водопропускных отверстий не должен превышать 7,5 мм. При
большем диаметре отверстий усиливается процесс заиливания труб.
Наилучшее положение водопропускных отверстий достигается тогда, когда
они сделаны ниже горизонтальной оси трубы под углом 22...25 град, в 2...3
ряда по длине труб с общим количеством круглых отверстий 70...90 на 1 м
трубы.
Рис. 8.1.2. Конструкция поперечного трубчатого дренажа:
1 - покрытие; 2 - основание; 3 - дренирующий слой; 4 - зона свободной воды; 5 -
дренажная труба; 6 - приемная часть воронки
Устройство поперечных прорезей мелкого заложения состоит из
следующих операций:
- рытьё поперечных ровиков;
- укладка труб;
- устройство фильтровых обсыпок;
- засыпка песком и уплотнение.
Дренажные устройства выбирают с учетом природных условий местности,
свойств грунтов, качества и стоимости местных песков, наличия
дренирующих труб. За счет хорошо работающего дренажа можно уменьшить
толщину конструктивных слоев дорожной одежды.
8.2. Дорожные одежды с покрытиями переходных типов
8.2.1. Устройство гравийных оснований и покрытий
Гравий - обломочная порода с окатанными частицами размером от 5(3) до
70 мм. Хорошо окатанный гравийный материал наблюдается у моря, а менее
окатанный (остроугольный) - а верховьях рек (особенно горных).
Строительные свойства гравия зависят от прочности горной породы, из
которой он получен, степени выветривания и степени окатанности.
Частицам, менее окатанным, отдается предпочтение при строительстве
оснований и покрытий. Качество гравийного материала оценивают по
следующим показателям: истинная плотность, насыпная плотность, зерновой
состав, содержание пылеватых и глинистых частиц, морозостойкость, марка
по дробимости, марка по износу, пустотность, содержание игловатых и
пластинчатых зерен, содержание слабых зерен.
Гравий является одним из самых распространенных местных дорожно-
строительных материалов. Основным недостатком гравийных материалов
является повышенное содержание глинистых частиц и частиц крупнее 70 мм.
Большое содержание глинистых частиц приводит к потере прочности при
увлажнении.
Повышение качества гравийного материала можно достигнуть за счет:
- удаления крупных фракций (более 70 мм);
- обогащения (промывка) на плоских виброгрохотах с брызгами или в
гравиамойках;
- подбора искусственных смесей за счет смешения разных фракций в
пределах требуемого оптимального состава.
Типы гравийных покрытий и оснований и зерновые составы приведены в
табл. 8.2.1.
Таблица 8.2.1
Конструкции гравийных покрытий и оснований
Тип конструкции Материал Пределы применения
Из фракционированного дробленого гравия
Гравийные основания Гравий марок по дробимости (износу):
Др8(И1),
Др12(И12); Для дорог всех категорий
Др16(И3); Для дорог III...V категорий
Др24(И4) Для дорог IV...V категорий
Гравийные покрытия Гравий марок по дробимости (износу):
Др8(И1); Др12(И12); Др16(И3); При интенсивности движения до 1000 авт. сут
Из гравийных смесей оптимального состава
Гравийные основания Гравий марок по дробимости (износу):
Др8(И1),
Др12(И12); Для дорог всех категорий
Др16(И3); Для дорог III...V категорий
Др24(И4) Для дорог IV...V категорий
Гравийные покрытия Гравий марок по дробимости (износу):
Др8(И1); Др12(И12); Для дорог IV...V категорий
Др16(И3); Др24(И4) Для дорог всех категорий при интенсивности
движения до 500 авт. сут
Таблица 8.2.2
Зерновой состав гравийных смесей для оснований
Слои дорожной одежды Количество частиц, % по массе, мельче данного размера, мм
70 20 10 5 2,5 0,063 менее 0.05
Основания 100 20...40 20...35 15...25 10...15 5...10 0...3
100 40...60 35...50 20...35 15...25 5...15 0...5
Дополнительные
слои основания
100 60...80 35...75 25...60 15...50 10...30 0...3
- 90...100 60...90 30...70 20...55 15...40 0...3
Таблица 8.2.3
Зерновой состав гравийных и песчано-гравийных смесей для покрытий
Вид смеси
Количество частиц, % по массе, мельче данного размера, мм
40 20 10 5 2,5 0,63 менее 0,05
Крупнозернистые 100 60...80 45...65 30...55 20...45 15...35 7...20
Среднезернистые - 80...95 65...90 50...75 35...65 20...45 8...25
Мелкозернистые - - 90...10 70...85 45...75 25...55 8...25
П р и м е ч а н и я . 1. Граница текучести фракций мельче 0,63 мм должна быть не более 25, а число
пластичности - не более 6,2. Для избыточно увлажненных районов содержание частиц мельче 0,05 мм
следует принимать по меньшему значению, а для сухих районов по большему.
Технологическая последовательность устройства однослойного покрытия
или основания включает:
1. Профилирование земляного полотна автогрейдером с приданием
полотну поперечного уклона 10...20‰.
2. Улучшение грунтового основания.
1. Уплотнение основания катками на пневматических шинах.
2. Вывозка гравийного материала автомобилями-самосвалами.
3. Разравнивание и планирование автогрейдером (бульдозером).
4. Уплотнение с поливкой водой.
5. Окончательное профилирование.
6. Прикатка с поливкой водой.
При устройстве гравийного основания или покрытия в зимнее время
земляное полотно должно быть подготовлено летом. Основание очищают от
снега, льда, подвозят гравийный материал, разравнивают, профилируют и
уплотняют до замерзания.
Признаком окончания укатки может служить:
- отсутствие следа при движении катка;
- полное прекращение движения волны перед вальцом катка.
Для ускорения уплотнения и повышения несущей способности гравийного
основания или покрытия, содержащего более 50 % очень окатанных зерен,
вводят добавки щебня (в том числе из гравия) в количестве 20...30 % по
массе.
Более объективным показателем степени уплотнения является плотность и
пустотность.
Недостатки, возникающие в процессе строительства гравийных оснований
и покрытий, и меры по их устранению приведены в табл. 8.2.4.
Таблица 8.2.4
Дефекты гравийных покрытий и способы исправления
Недостатки Возможные причины
Способы предотвращения или
устранения