2.3. Дорожные одежды. Искусственные сооружения на дорогах. Строительство автомобильных дорог
Для обеспечения быстрого, удобного и безопасного движения автомобилей, независимо от погодных условий, на проезжей части автомобильных дорог устраивают дорожную одежду.
Дорожная одежда представляет собой конструкцию проезжей части, которая включает в себя несколько слоев из различных материалов.
Основные требования к дорожной одежде, обеспечивающие безопасное движение автомобилей с расчетными скоростями: необходимая прочность, ровность, шероховатость, беспыльность. В то же время дорожная одежда должна отвечать требованиям экономичности и надежности, обеспечивать возможность максимальной механизации строительства и быть технологичной.
В 
общем виде дорожная одежда состоит из трех основных конструктивных слоев: покрытие, основание, дополнительный слой основания (рис. 114).
Рис. 114. Схема конструкции дорожной одежды:
I – покрытие; II – основание; III – дополнительный слой основания; IV – грунт земляного полотна; 1 – слой износа; 2 — верхний слой покрытия; 3 – нижний слой покрытия; 4 – верхний слой основания; 5 — нижний слой основания.
Покрытие – верхний слой дорожной одежды, непосредственно воспринимающий многократно повторяющееся воздействие транспортных средств и погодно-климатических факторов и обеспечивающий безопасный проезд автомобилей с расчетными скоростями. Оно должно обладать хорошим сопротивлением износу и возникновению пластических деформаций от вертикальных и горизонтальных усилий. Необходимо, чтобы поверхность покрытия была ровной и обеспечивала хорошее сцепление с ней колес автомобиля. В пределах населенных пунктов покрытие должно отвечать повышенным требованиям бесшумности при движении, беспыльности, легкости очистки. Верхняя часть покрытия включает слой износа, периодически возобновляемый в процессе эксплуатации.
Основание состоит из нескольких слоев. Верхний слой, непосредственно подстилающий покрытие, делают из более прочных материалов, которые нередко обрабатывают вяжущими материалами.
Дополнительный слой основания играет роль морозозащитного и дренирующего слоя. К дополнительным слоям основания относят также гидро-, паро- и теплоизолирующие прослойки.
По способности воспринимать растягивающие усилия и накапливать пластические деформации, возникающие от действия нагрузок, дорожные одежды подразделяют на жесткие и нежесткие.
Жесткие дорожные одежды характеризуются тем, что один или два их слоя выполнены из цементобетона или железобетона и обладают сопротивлением изгибу и модулем упругости, практически не зависящим от температуры, влажности, скорости нагружения и малоизменяющимся в течение всего срока службы.
Нежесткие дорожные одежды – это одежды со слоями, устроенными из разного вида асфальтобетонов, из материалов и грунтов, обработанных битумом, цементом, известью и другими вяжущими материалами, а также из слабосвязанных зернистых материалов (щебня, шлака, гравия и т. д.). На эти покрытия оказывают влияние влажность, температура, скорость нагружения.
Нежесткие дорожные одежды являются наиболее распространенными при строительстве сельских и внутрихозяйственных дорог.
По степени капитальности дорожные одежды классифицируются на капитальные, облегченные, переходные и низшие (табл. 58).
Таблица 58. Классификация дорожных одежд и покрытий (ОДН 218.146-01)
Типы дорожных одежд
Виды покрытий, материал и способы его укладки
Усовершенствованные покрытия из горячих асфальтобетонных смесей
а) из горячих асфальтобетонных смесей;
б) из холодных асфальтобетонных смесей;
в) из органических смесей с жидкими органическими вяжущими, с жидкими органическими вяжущими совместно с минеральными; с вязкими, в том числе эмульгированными органическими вяжущими совместно с минеральными; из каменных материалов и грунтов, обработанных битумом по способу смешения на дороге или методами пропитки; из каменных материалов, обработанных органическими вяжущими веществами методом пропитки; черного щебня, приготовленного в установке и уложенного по способу заклинки; из пористой и высокопористой асфальтобетонной смеси с поверхностной обработкой; из прочного щебня с двойной поверхностной обработкой
Переходные покрытия из щебня прочных пород, устроенные по способу заклинки без применения вяжущих материалов; из грунтов и малопрочных каменных материалов, укрепленных вяжущими; булыжного и колотого камня
Покрытия из щебеночно-гравийно-песчаных смесей; малопрочных каменных материалов и шлаков; грунтов, укрепленных или улучшенных различными местными материалами; древесных материалов и др.
Конструирование дорожной одежды сводится к выбору типа покрытия, материалов для устройства ее слоев и размещения их в конструкции в такой последовательности, чтобы наилучшим образом проявились их грузораспределяющие и деформативные способности, а также прочностные и теплофизические свойства; установлению числа слоев и их ориентировочной толщины; назначению морозо- или теплозащитных мер, а также мер по повышению трещиностойкости и устойчивости к сдвигу слоев, чувствительных к тепловлажностным воздействиям.
Проектирование дорожной одежды представляет собой единый процесс конструирования и расчета дорожной конструкции (системы дорожная одежда + рабочий слой земляного полотна) на прочность, морозоустойчивость и осушение с технико-экономическим обоснованием вариантов, с целью выбора наиболее экономичного в данных условиях.
Процедура конструирования дорожной одежды включает:
выбор вида покрытия;
назначение числа конструктивных слоев с выбором материалов для устройства слоев, размещение слоев в конструкции и назначение их ориентировочной толщины;
предварительную оценку необходимости назначения дополнительных морозозащитных мер, с учетом дорожно-клима-тической зоны, типа грунта рабочего слоя земляного полотна и схемы увлажнения рабочего слоя на различных участках;
предварительную оценку необходимости мер по осушению конструкции, а также по повышению трещиностойкости конструкции;
оценку целесообразности укрепления или улучшения верхней части рабочего слоя земляного полотна;
предварительный отбор конкурентоспособных вариантов с учетом местных природных условий.
При конструировании дорожной одежды необходимо руководствоваться следующими принципами:
Тип дорожной одежды и вид покрытия, конструкция дорожной одежды в целом должны удовлетворять транспортно-эксплуатационным требованиям, предъявляемым к дороге соответствующей категории, а также ожидаемым в перспективе составу и интенсивности движения, с учетом изменения интенсивности движения в течение заданных межремонтных сроков.
Конструкция дорожной одежды может быть типовой или разработанной индивидуально. При выборе конструкции дорожной одежды предпочтение следует отдавать проверенной на практике в данных условиях.
В районах, недостаточно обеспеченных стандартными каменными материалами, допускается применять местные каменные материалы, побочные продукты промышленности и грунты, свойства которых могут быть улучшены обработкой их вяжущими веществами. Одновременно надо стремиться к созданию конструкции, по возможности наименее материалоемкой.
Конструкция должна быть технологичной и обеспечивать возможность максимальной механизации и индустриализации дорожно-строительных процессов.
Последовательность расчета дорожных одежд, согласно ОДН 218.046-01, следующая:
Расчет дорожной одежды по критерию упругого прогиба на основе зависимости требуемого модуля упругости конструкции от суммарного числа приложений нагрузки.
Расчет дорожной одежды, отвечающей критерию упругого прогиба с учетом механизма нарушения прочности, должен соответствовать двум независимым критериям:
критерию соответствия сдвигоустойчивости материалов конструктивных слоев и грунта возникающим в них касательным напряжениям, отражающим условия ограничения накопления сдвиговых остаточных деформаций под воздействием многократных нагрузок;
критерию соответствия сопротивления материалов монолитных конструктивных слоев возникающим в них растягивающим напряжениям от подвижной многократной нагрузки, отражающему сопротивление этих слоев усталостным процессам, обусловливающим развитие микротрещин в монолитных слоях, потерю их плотности и снижение распределяющей способности.
3. Расчет дорожной одежды по критерию тепло- и морозоустойчивости и по критерию пучинообразования.
Дорожные одежды переходного и низшего типов рассчитывают по упругому прогибу и по сдвигоустойчивости. Более подробно с расчетом дорожных одежд можно ознакомиться в ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд».
Примерные конструкции дорожных одежд приведены на рисунках 115 – 117.
Рис. 115. Примеры конструкций капитальных дорожных одежд:
I – III и I-с категорий с усовершенствованными покрытиями: 1 – средне- и мелкозернистый асфальтобетон марки I; 2 – крупнозернистый пористый асфальтобетон; 3 – щебень, укрепленный цементом или комплексным вяжущим веществом; 4 – грунт повышенной плотности; 5 – грунт, укрепленный неорганическим вяжущим веществом; 6 – песок, гравий, шлак (дополнительный слой основания); 7 – щебень с расклинцовкой; 8 – тощий цементобетон; 9 – грунт и материалы, укрепленные комплексными вяжущими или активной золой-уносом; 10 – гравий, укрепленный цементом; 11 – гравий, укрепленный малыми дозами цемента, или грунт, обработанный жидким вяжущим; 12 – гравийная смесь с добавкой дробленого гравия; 13 – пенопласт; 14 – конструктивный теплоизоляционный слой из цементогрунта с легким заполнителем; 15 – щебнегрунт.
Рис. 116. Примеры конструкций облегченных одежд дорог:
III , IV и II-с категорий с усовершенствованным покрытием: 1 – асфальтобетон мелкозернистый марок II, III ; 2 – крупнозернистый асфальтобетон или фракционированный щебень, обработанный битумом; 3 – подобранная щебеночная (гравийная) смесь, щебень с расклинкой; 4 – грунт, укрепленный неорганическим вяжущим; 5 – грунт повышенной прочности; 6 – песок, гравий, шлак; 7 – щебень, обработанный органическим вяжущим в установке; 8 – грунт или материал, обработанный комплексным вяжущим; 9 – грунт или материал, обработанный органическим вяжущим; 10 – грунт повышенной плотности.
Рис. 117. Примеры конструкций одежд:
IV, V, II-c и III-c категорий с переходными типами покрытий: 1 — поверхностная обработка; 2 — подобранные гравийные или песчаные смеси, укрепленные цементом; 3 — песок, гравий, шлак; 4 — грунт повышенной плотности; 5 — грунт, укрепленный неорганическим или жидким органическим вяжущим; 6 — щебень; 7 — гравийная смесь; 8 — гравийная смесь из некондиционных материалов, укрепленная малыми дозами цемента; 9 — гравийно-песчаная смесь; 10 — грунт с добавлением щебня.
Конструкция дорожной одежды
Дорожная одежда помогает обеспечить автомобильным дорогам максимально возможные эксплуатационные характеристики за счет определенной функциональности каждого из технологических слоев. Если конструкция дорожной одежды будет сооружена с нарушениями или ошибками, физико-механические характеристики дороги будут ниже расчетных, что сократит срок службы полотна.
«Дорожная одежда – конструкция из нескольких технологических слоев, используемая при строительстве автомобильных дорог, пешеходных зон и некоторых других объектов. Основное назначение многослойной дорожной одежды – перераспределение и поглощение нагрузки на покрытие, а также повышение характеристик дорожного полотна»
Автомобильные дороги высокой категории имеют более сложную конструкцию дорожной одежды, чем дороги низких категорий, что обусловлено различным назначением объектов. Однако стоимость работ по укладке асфальта и устройства основания окупается за счет достижения высокой прочности и долговечности покрытия, а также снижения потребности в ремонте.
Для чего дорожная одежда делается многослойной
Оптимально подобранные материалы конструктивных слоев, а также их количество и толщина, позволяет наиболее эффективно поглощать внешнюю нагрузку на дорожное полотно, а также обеспечивать высокую прочность и устойчивость всего сооружения.
Благодаря правильной конструкции дороги, нагрузка, создаваемая транспортным потоком, перераспределяется на большую площадь, а также затухает по мере углубления. Соответственно, дорожная одежда должна обладать характеристиками, подходящими для расчетной нагрузки на дорожное полотно.
Пример. Для федеральной трассы, по которой постоянно движется не только легковой, но и грузовой транспорт, толщина некоторых технологических слоев будет больше, а используемые материалы качественней. Кроме того, необходимо учитывать рост транспортной нагрузки в будущем. Также для усиления конструкции возможно использование дополнительных материалов и технологий.
Как распределяется прочность слоев
| Область дорожной одежды | Краткое описание |
|---|---|
| Верхние конструктивные слои | Имеют более высокую прочность и твердость. Рассчитаны для сопротивления механическому износу, деформации и растяжению. |
| Нижние конструктивные слои | Имеют более низкую прочность и твердость. Рассчитаны для сопротивления на сжатие и сдвиги. |
Другими словами, чем дальше от поверхности, тем ниже прочность и твердость материалов, так как на разную глубину приходится нагрузка разного характера. Именно благодаря такому формату укладки дорожная одежда имеет высокие и сбалансированные физико-механические характеристики.
Какие конструктивные слои имеет дорожная одежда
Дорожная одежда практически для любого объекта состоит из следующих групп слоев:
- Поверхностный слой износа;
- Верхний слой;
- Основание;
- Земляное полотно.
Если детальнее, то типовая конструкция дорожного полотна выглядит следующим образом:
- Несколько слоев различного асфальтобетона;
- Щебеночный слой из щебня разных фракций;
- Геосетка или георешетка;
- Песчаный слой;
- Геотекстиль;
- Земляное полотно.
Также при строительстве некоторых типов автодорог между слоями асфальтобетона может быть уложена дополнительная геосетка, чтобы повысить эксплуатационные характеристики асфальтобетонного покрытия.
Кроме того, между слоями асфальта и щебня, а также между соседствующими слоями асфальтобетона осуществляется проливка битумными эмульсиями, что повышает адгезию. Битум нельзя назвать отдельным конструктивным слоем, однако ни одна дорожная одежда без него не обходится.
Верхние слои асфальтобетона
Дорожная одежда включает в себя несколько слоев асфальтобетона различной плотности. В первую очередь укладывается более пористая асфальтовая смесь, а затем менее пористая и более прочная, рассчитанная на сопротивляемость износу, а также повышению шероховатости покрытия для обеспечения сцепления автомобильных колес с дорогой.
Также плотный верхний слой асфальта препятствует попаданию влаги во внутренние слои дорожного полотна, что повышает срок службы сооружения. Если вода попадет во внутренние слои покрытия, при ее замерзании будет происходить расширение, которое способно разрушить покрытие изнутри. Это особенно актуально для нашей страны, так как в течение года неоднократно происходят перепады температур от плюсовых к минусовым, и обратно.
Основные разновидности асфальтобетона по составу:
- Песчаный;
- Гравийный;
- Щебеночно-мастичный.
Песчаный асфальт обладает наиболее низкими из данного списка эксплуатационными характеристиками, поэтому подходит для устройства только тех типов покрытия, на которые не будет оказываться серьезного внешнего воздействия. Это могут быть пешеходные зоны или какие-то частные территории.
Гравийный асфальт имеет более высокие физико-механические характеристики, и может использоваться для устройства покрытия автомобильных дорог высоких категорий. Однако в настоящее время данная разновидность асфальтобетона практически полностью вытеснена щебеночно-мастичными смесями.
Щебеночно-мастичный асфальт (ЩМА) является лидером данного списка по своим эксплуатационным характеристикам. Может использоваться, в том числе, для дорог I категории с повышенной транспортной нагрузкой. Твердые горные породы в составе ЩМА формируют прочный каркас покрытия, а добавление специальных целлюлозных волокон предотвращает растекание битумного вяжущего.
Обратите внимание. Цена укладки асфальта будет отличаться в зависимости от материала, так как более прочный асфальтобетон стоит дороже. Однако за счет высоких физико-механических характеристик и длительного срока службы использование высококачественного асфальта более чем оправданно.
Основные разновидности асфальтобетона по технологии укладки:
- Горячий;
- Холодный;
- Литой.
| Материал | Описание |
|---|---|
| Горячий асфальт | Горячий асфальт обладает высокими эксплуатационными характеристиками, поэтому дорожная одежда с использованием данного асфальтобетона может использоваться для строительства дорог любых категорий. При укладке смесь необходимо разогреть до 110-130°C, а температура воздуха должна быть не менее +5°C. |
| Холодный асфальт | Холодный асфальт имеет более низкие физико-механические характеристики, поэтому не подходит для устройства покрытия на загруженных автомобильных дорогах. Однако преимущество холодного асфальта в другом – набор прочности происходит за счет испарения углеводородных соединений. |
Щебеночный слой
Качественный щебень под слоями асфальтобетона способен увеличить характеристики всей дорожной одежды. Укладывается щебеночный слой либо сразу смешанными фракциями, либо сначала более крупными, а сверху более мелкими. Это необходимо для обеспечения достаточной плотности данного технологического слоя.
Чем выше будут характеристики щебня, тем выше будут показатели всего слоя. К примеру, на сегодняшний день нередко используется так называемый «черный щебень». Дорожная одежда с применением такого материала будет еще более прочной и устойчивой.
Черная щебеночная смесь представляет собой сбалансированную пропорцию щебня и вяжущего материала. Щебень может быть гранитным, гравийным или известняковым. В роли вяжущего материала чаще всего выступают битумные эмульсии.
Геосетка или георешетка
Геосетка или георешетка – специальный материал из прочных синтетических нитей и волокон, в процессе скрепления которых формируется сетчатая структура. Имеет высокую прочность и длительный срок службы, а также может иметь различную гибкость. Геосетка под щебеночным слоем выполняет армирующую функцию, за счет чего вся дорожная одежда становится более устойчивой и долговечной.
Геосетка является разновидностью георешеток, однако имеет более плоскую форму, тогда как георешетки делаются объемными.
Помимо повышения прочности, геосетка также воспринимает вертикальную нагрузку от проезжающих транспортных средств, превращая ее в горизонтальную и распределяя на большую площадь. За счет этого воздействие на более глубокие слои значительно снижается.
Таким образом, геосетка имеет три основных свойства:
- Армирование с повышением прочности;
- Перераспределение нагрузки;
- Разделение конструктивных слоев.
Если бы не геосетка, щебень бы попросту вдавливался в песок, из-за чего дорожная одежда быстро бы приходила в негодность за счет нарушения конструкции.
Однако дорожная одежда с геосеткой имеет и другие преимущества:
- Сокращение расхода щебня на 40%;
- Сокращение экономических и трудовых затрат;
- Увеличение продолжительности срока службы.
Песчаный слой
Песчаная подушка способствует стабилизации дорожного полотна. Слой уплотненного песка обеспечивает амортизацию, а также частично выполняет дренажную функцию. Чаще всего используется песок с мелкими фракциями.
Типовая дорожная одежда включает песчаный слой толщиной около 40 сантиметров. Изначально песка отсыпается больше, однако в процессе уплотнения объем уменьшается.
Геотекстиль
Геотекстиль внешне напоминает обыкновенную ткань, однако изготавливает он из прочных синтетических материалов. При строительстве автомобильных дорог чаще всего используется геотекстиль из полипропиленовых или полиэфирных синтетических волокон, однако в качестве исходных могут быть и некоторые другие материалы.
Подобное геополотно отличается высокой прочностью, достаточной эластичностью, длительным сроком службы и экологичностью.
Дорожная одежда с геотекстилем обладает более высокими характеристиками, благодаря свойствам данного материала:
- Создание армирующего эффекта (в совокупности с геосеткой прочность конструкции может быть увеличена в 2-2,5 раза);
- Разделение конструктивных слоев;
- Дренажная функция;
- Препятствие прорастанию растений из грунта.
С учетом того, что около 80% грунта в нашей считается глинистым, использование геотекстиля просто необходимо, чтобы обеспечить достаточную прочность и влагоизоляцию.
Грунтовое или земляное полотно
Перед тем, как начать строительство дороги, грунтовое основание должно быть правильно подготовлено. За счет этого вся дорожная одежда будет обладать более высокими характеристиками, вследствие чего увеличится срок службы автодороги в целом и каждого конструктивного слоя отдельно.
После выкапывания котлована нужной глубины земляное полотно расчищают и уплотняют, чтобы начать строительство. Также на данном этапе происходит сооружение дренажной системы, которая позволит эффективно отводить воду в сторону и дороги.
Классификация дорожных одежд
Выше была описана дорожная одежда с типовой конструкцией. Однако в некоторых случаях дорожная одежда может иметь меньше конструктивных слоев, параллельно с чем понижается и категория покрытия. Классифицировать дорожные одежды можно по жесткости и уровню эксплуатационных характеристик.
В зависимости от жесткости выделяются:
- Жесткая дорожная одежда – имеет цементобетон в основании или покрытии;
- Нежесткая дорожная одежда – конструкция без использования цементобетона.
В условиях российского климата применение цементобетона в качестве покрытия невозможно, так как данный материал разрушается под воздействием низких температур в совокупности с транспортной нагрузкой.
Однако нежесткая дорожная одежда обладает достаточно высокими физико-механическими характеристиками, которые вполне подходят для строительства автодорог высоких категорий.
Также дорожная одежда может классифицироваться по надежности
Используется при строительстве дорог любых категорий, имеет ориентировочный срок службы 15 лет (для асфальтобетонного покрытия).
Характеризуется покрытием из высококачественного асфальтобетона или цементобетона. Как правило, это горячий мелкозернистый асфальтобетон с высокой плотностью I или II марки, а также ЩМА.
Используется при строительстве дорог IV-V категорий, имеет ориентировочный срок службы 12 лет (для асфальтобетонного покрытия).
Характеризуется покрытием из асфальтобетона или цементобетона среднего качества. Как правило, это горячий мелкозернистый асфальтобетон с высокой плотностью II или III марки.
В качестве покрытия также допускается использование черного щебня.
Обратите внимание, что указанный срок службы может отличаться от реального. Это связано с тем, что на разных дорогах может быть разная нагрузка, различные климатические условия, для устройства покрытий может использоваться различный асфальтобетон и так далее.
Выводы
Дорожная одежда – многослойная конструкция, включающая в себя различные технологические слои из разных материалов. Используется при строительстве автомобильных дорог, а также пешеходных зон и некоторых других территорий.
Конструкция дорожной одежды может отличаться в зависимости от типа объекта, для которого производится строительство. Например, дорожная одежда для автомобильных дорог I или II категории будет включать больше материалов (обязательно высокого качества) будет отличаться от дорожной одежды для дорог IV-V категорий.
За счет многослойности обеспечивается повышение эксплуатационных характеристик дороги. Верхние слои предназначены для сопротивления износу и механическим нагрузкам, а более глубокие слои отвечают за стабилизацию. Кроме того, нагрузка от транспортных средств затухает по мере углубления, а также распределяется на большую площадь за счет некоторых конструктивных элементов (в данном случае это геосетка).
Какие слои включает конструкция дорожной одежды:
- Асфальтобетон;
- Щебень;
- Геосетка или георешетка;
- Песчаный слой;
- Геотекстиль;
- Грунтовое полотно.
При этом для верхних слоев используется комбинация из асфальтобетона различной плотности, где самый прочный асфальт находится на поверхности. Также возможно использование дополнительных материалов для повышения эксплуатационных характеристик.
Классифицировать дорожную одежду можно по жесткости и уровню надежности. Капитальная дорожная одежда используется для дорог высоких категорий, а некоторые другие разновидности вовсе могут не иметь асфальтобетонного покрытия (например, грунтовые дороги).
От того, насколько правильной конструкцией будет обладать дорожная одежда зависят эксплуатационные характеристики и срок службы автомобильных дорог и других подобных сооружений.
Дорожная одежда
Дорожная одежда-это совокупность конструктивных слоёв дорожного покрытия, выполненных из различных материалов. Дорожная одежда укладывают на подготовленное земляное полотно, обычно на ширину проезжей части.
Основное назначение дорожной одежды — воспринимать нагрузку от проходящих автомобилей и передавать ее на земляное полотно в рассредоточенном виде и в размере, не превосходящем той допустимой величины, которую может оказывать грунт земляного полотна, подвергаясь давлению.Нагрузки, приходящиеся на каждое колесо автомобиля, обычно настолько велики, а сопротивление грунта настолько незначительно, что площадь восприятия земляным полотном нагрузки от колеса автомобиля нормально должна была бы выражаться в сотнях квадратных сантиметров. Фактически след колеса автомобиля на поверхности дороги (в месте соприкосновения пневматической шины с поверхностью проезжей части) составляет всего несколько десятков квадратных сантиметров. Отсюда видно, что задача дорожной одежды состоит в том, чтобы увеличить площадь сопротивления нагрузке во много раз (рис. 30).
Рис. 49. Воздействие автомобильного колеса на одежду дороги: 2 — площадь следа при соприкосновении шины с поверхностью проезжей части дороги с твердым покрытием;
— площадь распространения давления на грунт земляного полотна
В противном случае временное сопротивление грунта будет превышено и сделается неизбежным появление повреждений дорожного полотна, образование на поверхности дороги рытвин и колей.
Дорожная одежда (рис.50), как правило, состоит из покрытия, основания и дополнительных слоев основания. Дорожную одежду считают прочной, если под действием многократно повторяющихся нагрузок от движущегося транспорта она сохраняет в течение заданного срока службы сплошную и достаточно ровную поверхность покрытия.
Рис. 50 Конструктивные слои дорожных одежд
Покрытие — верхний слой дорожной одежды, который может состоять из слоя износа, периодически возобновляемого по мере его истирания, и основного слоя, определяющего эксплуатационные свойства покрытия. Оно должно быть наиболее прочным, износо- и термостойким, водонепроницаемым, ровным и шероховатым.
Для снижения расхода дорожно-строительных материалов применяют покрытия, состоящие из двух слоев. Нижний слой непосредственно не подвергаемый воздействию колес автомобилей, строят из менее прочных материалов, чем верхний слой.
Основание — несущая часть дорожной одежды, обеспечивающая совместно с покрытием передачу нагрузок на грунт земляного полотна. Основание, как правило, состоит из двух или более прочных слоев, из которых верхние часто укреплены вяжущим с целью создания достаточно прочного слоя под покрытием. Для нижних слоев можно применять менее прочные и менее морозостойкие материалы, но при этом водоустойчивые и неразмокаемые.
Дополнительный слой основания — нижний конструктивный слой дорожной одежды, выполняющий наряду с передачей нагрузок на земляное полотно также функции морозозащитные, дренирующие, выравнивающие и защиты от заиливания.
Дорожные одежды классифицируются:
1.По типам покрытия
— асфальтобетонные из горячих плотных смесей I и II марок;
— асфальтобетонные из холодных смесей I марки;
— дегтебетонные из горячих плотных смесей I марки.
— 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.
— булыжные из колотого камня;
— грунтовые, укрепленные вяжущими материалами,
— из малопрочных каменных материалов, шлаков;
— грунтовые, улучшенные различными местными материалами.
а) Жесткие дорожные одежды — железобетонные и бетонные покрытия и основания. Основным отличием жестких дорожных одежд от нежестких является повышенная прочность и износоустойчивость первых, высокие характеристики сопротивляемости при возникновении нагрузок.
б) Нежесткие дорожные одежды определяют слои, устройство которых может быть реализовано из различного вида асфальтобетона, грунтов, материалов, укрепленных зернистыми материалами (гравий, щебень и др.), цементом, битумом и другими материалами.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Дорожная одежда: конструкция и типы
Именно от правильности обустройства и состояния этого сооружения зависят транспортно-эксплуатационные параметры дороги (допустимая нагрузка и скорость движения, безопасность использования и прочее), а также срок ее службы. Рассмотрим подробнее, что такое дорожная одежда: конструкция и типы, материалы, применяемые для обустройства различных слоев сооружения, возможные дефекты во время эксплуатации.
Конструирование покрытия городских трасс
Конструкционные особенности дорожной одежды, регламентируются нормами СНиП, а их характеристики, количество слоев, используемые материалы и прочие аспекты варьируются в соответствии с типом дорожно-климатической зоны, в которой выполняется возведение конструкции.
Обеспечение морозоустойчивости полотна
Если конструкция обустраивается в неблагоприятных условиях, которые могут привести к ее промерзанию, то решить эту проблему можно несколькими способами:
- Создание достаточной толщины конструкции, предусмотренной специальными нормами.
- Обустройство морозозащитного слоя, который укладывается поверх земляного полотна и компенсирует недостаточную толщину дорожных одежд, предотвращая их промерзание. В качестве материалов для обустройства такого слоя используют гравий, ракушечник, пески с крупной или средней фракцией, пенопласты, геоткани и прочее.
При использовании разнообразных теплоизоляционных материалов для обеспечения морозоустойчивости конструкции, важно позаботиться об обеспечении максимальной водонепроницаемости этого слоя. Для этого материалы, в соответствии с их типом, перед закладкой оборачивают полиэтиленовой пленкой или обрабатывают битумом, цементом.
Слои дорожной одежды
Любая дорожная одежда имеет сложное устройство и включает в себя следующие слои, выполненные из материалов различной прочности:
- Дренаж — самый нижний слой конструкции, укладываемый на подготовленное грунтовое основание.
- Основание, возводимое посредством закладки щебня с различной фракцией.
- Ж/б покрытие, включающее связанную арматуру и бетон.
- Асфальтобетонное покрытие, отвечающее за прочность конструкции.
- Слои износа, выполняющие защитные функции.
- Бетонные, асфальтовые или щебневые обочины.
Рассмотрим более подробно, какую роль выполняет каждый из слоёв, и из каких материалов их обустраивают.
Подготовленное грунтовое основание
Чтобы обеспечить правильную позицию дорожного полотна, при которой оно не будет возвышаться над окружающим его грунтом, требуется выполнить ряд подготовительных работ. Для этого на месте прокладки дороги вырывают траншею, имеющую оптимальную вместительность для размещения всех слоев дорожной одежды. После прокладки траншеи грунт уплотняют с использованием специальной техники и оборудования (тяжелые катки, виброплиты).
Дренирующий слой
Этот слой является самым нижним и выполняет важные функции, обеспечивая впитывание и отвод дождевых вод. Для обустройства дренажа используют песок или щебень с размером фракции 70-100 мм. В первом случае не нужно выполнять уплотнение дренирующей части конструкции, а при применении крупнофракционного щебня потребуется уплотнение с дополнительным увлажнением. Процесс утрамбовки щебня выполняется в несколько заходов при помощи катков, имеющих массу не менее 18 тонн, а поливальное оборудование обеспечивает требуемое увлажнение.
Слой щебня средних фракций
Применение щебня, имеющего среднюю фракцию (порядка 40-60 мм), позволяет выполнить расклинцовку, при которой более мелкий по фракции материал заполняет все пустоты между крупным щебнем, использованным при обустройстве дренажного слоя. Уплотнение этого покрытия проходит по той же схеме: в несколько заходов, с обеспечением дополнительного увлажнения. Правильное обустройство обоих слоев обеспечивает снижение нагрузки, за счет его распределения по более обширной площади.
Верхний слой основания (щебень мелких фракций)
При обустройстве этой части конструкции применяют мелкофракционный щебень с калибром от 15 до 30 мм. Такая фракция материала обеспечивает должный уровень поддержки для асфальтобетонного покрытия. К щебню, применяемому для создания основания, предъявляются особые требования: материал должен содержать малый процент примесей, обладать высокой прочностью и соответствовать нормам ГОСТ, СНиП. Уплотнение выполняется при помощи катков (вес оборудования от 6 тонн), без увлажнения.
Железобетонные слои
Дороги с повышенной транспортной проходимостью обязательно усиливаются при помощи железобетонного слоя, который прокладывается поверх основания и способствует увеличению прочности и жесткости всей конструкции. При обустройстве такого слоя поверх мелкофракционного слоя щебня укладывают арматуру (стекловолоконную или стальную), которую перевязывают и заливают бетоном. После заливки выполняется уплотнение с использованием легких катков. Если железобетонное покрытие обустраивалось из так называемого тощего бетона, имеющего пониженное содержание вяжущего компонента, то такой слой дополнительно выполняет теплоизоляционные функции.
Подбирать материалы, применяемые при изготовлении бетона, нужно тщательно, ориентируясь на соответствующие ГОСТы и СНиПы, поскольку от их качества зависит общая прочность конструкции и пропускная способность готовой магистрали. Стоит учитывать, что процесс заливки ж/б слоя должен носить непрерывный характер. Паузы в заливке материала часто приводят к возникновению трещин, что снижает срок службы дорожного покрытия и увеличивает расходы на его содержание.
Асфальтобетонные слои
Покрытие из асфальтобетона включает несколько слоев, что обеспечивает должную прочность всей конструкции. Каждый из слоев обустраивается из разогретых асфальтобетонных смесей, которые после укладки подлежат уплотнению.
Нижний слой покрытия обустраивают с применением щебня, фракция которого варьируется от 25 до 40 мм. Поверхность основания, на которое выполняется укладка асфальтобетонной смеси, пропитывается праймером или битумным составом с целью повышения адгезии.
Все накладываемые поверх слои обустраиваются с применением щебня меньшего калибра. Самый верхний слой прокладывается в сочетании с материалом, имеющим фракцию от 5 до 10 мм.
Слои износа, сцепления, гидроизоляции
Последний элемент покрытия, называемый слоем износа, выполняется из тонкого слоя асфальтобетона. Чаще всего для его обустройства применяют литые асфальтобетоны, а покрытие, сделанное по такой технологии, имеет хорошую стойкость к воде и высокую прочность, что обеспечивает необходимый уровень защиты для нижних элементов дорожных одежд.
Обочины
При прокладке дороги в условиях мягких почв, склонных к размыванию, верхний слой дорожной одежды нужно дополнительно усилить, сделав обочину из подходящего материала (асфальт, бетон, щебенчатая насыпь). Такие меры позволят защитить дорожное покрытие от попадания грязи и влаги в большом количестве, что способствует большей безопасности движения.
Геоткань
В современном дорожном строительстве при возведении дорожных одежд часто используют геоткани. При помощи геотекстильного материала можно создать различные по назначению прослойки, которые могут выполнять армирующие, дренирующие, разделительные или защитные функции. Использование геоткани позволяет улучшить качественно-эксплуатационные характеристики дорожных одежд, уменьшить расход материалов на их возведение и продлить срок службы дорожного полотна.
Деформации дорожного покрытия
На прочность и долговечность готового полотна огромное влияние имеет водно-тепловой режим. При обустройстве дорог на глинистых типах почв, характеризуемых неравномерной увлажненностью, возможно возникновение нескольких проблем: пучение грунта и обрушение края.
Пучение грунта
Процесс пучения грунта возникает в случае промерзания и последующего оттаивания почвы. Эта проблема чревата возможным разрушением верхнего покрытия дорожных одежд. Минимизировать проявления пучения, характерные для чрезмерно увлажненных почв, или полностью устранить их можно, если использовать комплекс мер:
- Обустроить дренирующий слой с использованием геоткани и других материалов.
- Сделать теплоизоляционный слой, который позволит предотвратить или минимизировать промерзание почвы.
Обрушение края
Обрушение края также является характерной проблемой для излишне увлажненных почв. Такая проблема появляется при постепенном вымывании грунта. Чтобы избежать таких негативных проявлений, требуется стабилизировать степень увлажненности грунта. Для этих целей обустраивают дренажную систему, при помощи которых излишки влаги удаляются из почвы при помощи водоотводных труб, заложенных ниже уровня промерзания земляного слоя.
Нужно отметить, что деформации дорожного полотна возможны не только в случае чрезмерной увлажненности почв или при нарушении технологии, но и при использовании некачественных материалов. Надежное оборудование для строительства и ремонта дорог, а также полный спектр качественных материалов предлагает компания «РР-СИСТЕМС».
Благодаря наличию собственного производства мы контролируем качество каждой товарной позиции и внимательно следим за тем, чтобы эксплуатационные параметры техники и материалов в полной мере соответствовали принятым нормам. Оформить заказ в компании «РР-СИСТЕМС» можно по телефону или через интернет-магазин с доставкой товаров в любой регион РФ.