Материал: Проектирование автомобильных дорог. Ч. 1

северных районах страны к материалам для устройства основания: предъявляются требования в отношении морозоустойчивости;

дополнительные слои основания из материалов, устойчивых при: увлажнении, укладывают между основанием покрытия и подсти­ лающим грунтом земляного полотна на участках с неблагоприят­ ными климатическими и грунтово-гидрологическими условиями. В местах, где земляное полотно сложено из пылеватых, суглини­ стых и глинистых грунтов, в которых могут развиваться процессы зимнего влагонакопления и пучения, вводят дополнительный слой из пористых материалов (песка, гравия или щебня), который на­ зывают дренирующим, противопучинным или морозозащитным. Та­ кой слой предназначен для отвода избыточной воды из верхних, слоев земляного полотна, осушения дорожной одежды, предотвра­ щения значительного вспучивания покрытия и повышения проч­ ности грунта земляного полотна;

грунт земляного полотна (подстилающий грунт, «рабочий слой» земляного полотна) — тщательно уплотненные и спланированные верхние слои земляного полотна, на которые укладывают слои до­ рожной одежды. На подстилающий грунт передается все давление от транспортных нагрузок, поэтому он является весьма ответствен­ ным элементом конструкции дорожной одежды. Прочность дорож­ ной одежды может быть обеспечена лишь на однородном, хорошо уплотненном, не подверженном пучению земляном полотне при обеспеченном водоотводе. Повышение сопротивления грунта зем­ ляного полотна внешним нагрузкам, его осушение и постоянство водного режима являются наиболее надежными способами увели­ чения прочности дорожной одежды и снижения ее стоимости. Ни­ какое увеличение толщины слоев каменных материалов ше может обеспечить прочность и ровность дорожной одежды, укладываемой на слабом недоуплотненном или переувлажненном грунтовом ос­ новании.

15.2. Основные типы дорожных одежд

Эксплуатационные качества дорожных одежд — допускаемая скорость и удобство движения — определяются в основном покры­ тиями, которые могут быть разделены на следующие основные кон­ структивные типы.

Асфальтобетонные покрытия — наиболее совершенный тип до­ рожных покрытий. Их устраивают в один или два слоя на прочном основании. Распространенные еще несколько лет назад многослой­ ные асфальтобетонные покрытия больше не строят.

Асфальтобетон представляет собой искусственный строительный материал, который получается при уплотнении в горячем состоянии смеси, состоящей из подобранного по крупности малопористого каменного остова — щебня или гравия и песка, связанных между собой смесью тонкого минерального порошка с битумом, вводимым

29г

Рис. 15.3. Схема расположения швов бетонного покрытия:

1 — шов расширения; 2 — шов сжатия; 3 — продольный шов; 4 —■штыри

.в зависимости от состава асфальтобетонной смеси в количестве от 3,5 до 9%. Различают асфальтобетоны крупнозернистые (фракции

.щебня до 40 мм), мелкозернистые (до 20 мм) и песчаные (из час­ тиц не крупнее 5 мм). Особенностью асфальтобетонов является за­ висимость их свойств от температуры.

Асфальтобетон образует ровную, удобную для движения по­ верхность, смягчающую удары колес. Если для его приготовления применяют щебень твердых неполирующихся горных пород, он при износе сохраняет высокое значение коэффициента сцепления. Со­ ответствующим подбором состава каменного остова можно полу­ чить материал, образующий дорожное покрытие повышенной ше­ роховатости.

Цементобетонные покрытия обладают большой монолитностью и высоким сопротивлением нагрузкам. Их строят в виде отдельных плит размерами в плане 3-^4 на 6-т-7 м при толщине от 18 до 24 см. Плиты отделяются друг от друга швами, необходимыми для компенсации изменений их длины при колебаниях температуры (рис. 15.3). Различают швы расширения, сокращающиеся при уд­ линении плит, и швы сжатия, расширяющиеся при укорочении плит. Для обеспечения совместной работы плит и сохранения их взаимного положения в швы вводят стальные стержни — штыри, которые обеспечивают возможность изменения длины плит и пере­ дают с одной плиты на другую вертикальные нагрузки и частично изгибающие моменты (рис. 15.4). Свойства цементобетонных по­ крытий не меняются при колебаниях температуры в отличие от ас­ фальтобетонных, прочность и жесткость которых снижаются в жаркую погоду. При правильном подборе состава бетонной смеси и соблюдении технологических правил строительства износ цемен­ тобетонных покрытий незначителен, и они более долговечны, чем другие виды дорожных покрытий.

Строительство цементобетонных покрытий полностью механи­ зировано. Современные высокопроизводительные укладчики обе­

298

спечивают постройку бетонных покрытий со скоростью 800—1000 м в день. Однако при этом для обеспечения хорошего качества по­ крытия до ввода его в эксплуатацию требуется длительный и тща­ тельный уход за свежеуложенным бетоном, пока он не приобрета­ ет необходимую прочность.

Недостатком бетонных покрытий является наличие швов, через которые трудно предотвратить проникание влаги в основание. По­ сле нескольких лет эксплуатации в результате обламывания кро­ мок швов при переезде через швы начинают ощущаться толчки ко­ лес. Опыт эксплуатации бетонных покрытий при интенсивном дви­ жении тяжелых автомобилей показал, что, несмотря на высокую прочность самих бетонных плит, под них необходимы прочные ос­ нования. При непосредственной укладке бетона на грунт или на тонкую песчаную прослойку в грунте под плитами, упруго проги­ бающимися при проездах автомобилей, образуются полости. Плиты теряют контакт с грунтом, а затем в них появляются трещины. Поэтому на дорогах с высокой интенсивностью движения бетонные покрытия укладываю^ на прочные основания из щебня или грун­ та, укрепленного цементом или битумом. Поверх оснований, укреп­ ленных цементом, устраивают для снижения трения свыравнивающий слой» — тонкую прослойку из песка (3—5 см), обработанного органическими вяжущими.

299

15—20 лет к относительному уменьшению протяженности дорог с цементобетонными покрытиями по сравнению с дорогами, имею­ щими асфальтобетонные покрытия. Однако в последние годы в свя­ зи с временным ростом цен на нефтяные продукты и необходимо­ стью сбережения нефти как ценного невозобновляемого сырья для химической промышленности произошел пересмотр отношения к строительству бетонных покрытий.

Неоднократно делались попытки строительства сборных бетон­ ных покрытий. Бетонные плиты можно готовить на заводах забла­ говременно при строгом соблюдении технологических правил и ре­ жимов ухода за бетоном. Строительные работы сводятся к монта­ жу покрытия на подготовленном основании и их можно выполнять в течение всего года, открывая движение немедленно после уклад­ ки. В конструкции бетонных плит для временных дорог можно предусматривать возможность их перекладки и повторного исполь­ зования.

Современные конструкции сборных бетонных покрытий имеют крупные недостатки, которые препятствуют их широкому исполь­ зованию. Темпы укладки плит сборных покрытий низки. Стыки сборных плит не обеспечивают передачи усилий и моментов с пли­ ты на плиту. Через швы происходит выжимание разжиженного пес­ ка и подстилающего грунта, которое можно предотвратить только прокладкой под плитами полос геотекстиля. Трудно обеспечить ров­ ность сборного покрытия, необходимую для движения с высокими скоростями, изоляцию стыков для (предотвращения проникания во­ ды и избежать просадок плит в процессе эксплуатации. Не решен вопрос о конструкции плит и их укладке на криволинейных участ­ ках дороги, велик расход арматуры в связи с необходимостью обес­ печения прочности плит при монтаже и перевозке. Таким образом,, прогрессивная идея еще не доведена до возможности широкой реа­ лизации в строительстве и ставит большие задачи перед исследова­ телями. Основной областью использованиясборных бетонных покрытий пока еще являются временные подъездные пути на стро­ ительных площадках и дороги на лесозаготовках, а также дороги промышленного значения в местностях, где отсутствуют каменные материалы. Примером может служить строительство дорог в забо­ лоченных районах нефтяных и газовых месторождений Западной Сибири. Бетонные плиты сборных покрытий вначале укладывают непосредственно на песчаный грунт земляного полотна, а через год после прекращения осадки насыпей перекладывают, устраивая под ними основание, укрепленное цементом, и омоноличивают, свари­ вая выпущенные петли арматуры.

Покрытия из щебня и гравия, обработанные органическими вя­ жущими материалами, хорошо сопротивляются разрушающему дей­ ствию движения автомобилей благодаря прочному соединению ка­ менных частиц, вводимым вяжущим. Такие одежды водостойки-

300

Разные способы введения вяжущего в процессе строительства определяют различия в структуре получающихся покрытий.

Смешение на дороге осуществляют путем перемешивания авто­ грейдерами рассыпанного по дороге слоя щебня или гравия, после поливки из гудронаторов жидким битумом, дегтем или эмульсией из расчета от 3 до 7% массы каменного материала в зависимости от содержания мелких частиц.

Пропитка — введение эмульсий или разогретых вязких битумов и дегтей в покрытие путем розлива по поверхности не полностью укатанного слоя щебня одинаковой крупности. Расход вяжущего при­ мерно 1 л битума на 1 м2 площади на 1 см глубины покрытия. Пос­ ле проникания битума в глубь россыпи поверхность покрытия засы­ пают мелким щебнем и уплотняют тяжелыми дорожными катками, вдавливающими его в поры между крупными щебенками. Устойчи­ вость покрытий по типу пропитки обеспечивается главным образом заклинкой щебня, создаваемой в процессе укатки. Недостатком это­ го типа покрытий является относительно большой расход вяжущих материалов. Вяжущее, просачивающееся по пустотам россыпи ка­ менных материалов, не проникает в точки контакта между щебен­ ками, где его действие было бы особенно эффективно, а образуют сгустки в этих пустотах.

Поверхностная обработка — тонкий защитный слой, создаваемый на поверхности Дорожной одежды путем розлива 2—2,5 л/м2 битума с последующей засыпкой очень мелким щебнем и прикаткой. В за­ висимости от количества розливов битума й засыпок щебнем раз­ личают одиночную и двойную поверхностные обработки. Поверх­ ностная обработка повышает сопротивление покрытия износу и де­ лает его водонепроницаемым, в результате чего во влажные перио­ ды года покрытие остается сухим и имеет повышенный модуль деформации. Обычно в запас прочности слой поверхностной обра­ ботки в расчетах толщины дорожных одежд не учитывают, так как при использовании щебня твердых пород увеличивается коэффи­ циент сцепления и значительно повышается безопасность движе­ ния. Поверхностные обработки покрытий часто выполняют как ме­ роприятие для повышения безопасности движения.

Щебеночные покрытия обладают малым сопротивлением изно­ су при проезде автомобилей, так как касательные усилия, возника­ ющие в зоне контакта пневматических шин с покрытием, наруша­ ют эффект укатки. Поэтому как самостоятельный тип щебеночные покрытия применяют лишь при малой интенсивности движения.

Щебеночные покрытия и основания устраивают в несколько сло­ ев из щебенок примерно одинаковых размеров. Прочность щебе­ ночных покрытий обеспечивается заклинкой, создаваемой при укат­ ке. При устройстве покрытия в поры поверхности основного слоя щебня крупностью 50—75 мм, прикатанного самоходными дорож­ ными катками с поливкой водой для уменьшения трения между ще- -бенками, заклинивают укаткой более мелкий щебень (клинец)—

301